QUAIS SÃO OS NÍVEIS DE ORGANIZAÇÃO DA MATÉRIA? (COM EXEMPLOS) - CIÊNCIA - 2024

Os níveis de organização da matéria são aquelas manifestações físicas que constituem o Universo em suas diferentes escalas de massa. Embora muitos fenômenos possam ser explicados pela física, existem regiões nesta escala que são mais relevantes para os estudos de química, biologia, mineralogia, ecologia, astronomia e outras ciências naturais.

Na base da matéria, temos as partículas subatômicas, estudadas pela física das partículas. Escalando os degraus da sua organização, entramos no campo da química e depois chegamos à biologia; Da matéria desintegrada e energética, acaba-se observando corpos mineralógicos, organismos vivos e planetas.

Os níveis de organização da matéria são integrados e coesos para definir corpos de propriedades únicas. Por exemplo, o nível celular é composto dos níveis subatômico, atômico, molecular e celular, mas possui propriedades diferentes de todos eles. Da mesma forma, os níveis superiores têm propriedades diferentes.

Quais são os níveis de organização da matéria?

O assunto está organizado nos seguintes níveis:

Nível subatômico

Começamos com o degrau mais baixo: com partículas menores que o próprio átomo. Esta etapa é o objeto de estudo em física de partículas. De forma muito simplificada, temos os quarks (up e down), os leptons (elétrons, múons e neutrinos) e os nucleons (nêutrons e prótons).

A massa e o tamanho dessas partículas são tão desprezíveis que a física convencional não se ajusta ao seu comportamento, por isso é necessário estudá-las com o prisma da mecânica quântica.

Nível atômico

Ainda no campo da física (atômica e nuclear), descobrimos que algumas partículas primordiais se unem por meio de fortes interações para dar origem ao átomo. Esta é a unidade que define os elementos químicos e toda a tabela periódica. Os átomos são essencialmente constituídos por prótons, nêutrons e elétrons. Na imagem a seguir você pode ver uma representação de um átomo, com os prótons e nêutrons no núcleo e os elétrons fora:

Os prótons são responsáveis ​​pela carga positiva do núcleo, que junto com os nêutrons constituem quase toda a massa do átomo. Os elétrons, por outro lado, são responsáveis ​​pela carga negativa do átomo, difundida ao redor do núcleo em regiões eletronicamente densas chamadas orbitais.

Os átomos diferem uns dos outros pelo número de prótons, nêutrons e elétrons que possuem. No entanto, os prótons definem o número atômico (Z), que por sua vez é característico de cada elemento químico. Assim, todos os elementos possuem diferentes quantidades de prótons e sua ordem pode ser vista em ordem crescente na tabela periódica.

Nivel molecular

A molécula de água é de longe a mais icônica e surpreendente de todas. Fonte: DiamondCoder

No nível molecular, entramos no campo da química, da físico-química e, um pouco mais distante, da farmácia (síntese de medicamentos).

Os átomos são capazes de interagir uns com os outros por meio de ligações químicas. Quando essa ligação é covalente, ou seja, com o compartilhamento mais igual de elétrons possível, diz-se que os átomos se uniram para dar origem às moléculas.

Por outro lado, átomos metálicos podem interagir através da ligação metálica, sem definir moléculas; mas sim cristais.

Continuando com os cristais, os átomos podem perder ou ganhar elétrons para se tornarem cátions ou ânions, respectivamente. Esses dois formam a dupla conhecida como íons. Além disso, algumas moléculas podem adquirir cargas elétricas, sendo chamadas de íons moleculares ou poliatômicos.

Dos íons e seus cristais, grandes quantidades deles nascem os minerais, que compõem e enriquecem a crosta e o manto terrestre.

Esta volumosa molécula de dendrímero de polifenileno é um exemplo de macromolécula. Fonte: pedra M na Wikipédia em inglês

Dependendo do número de ligações covalentes, algumas moléculas são mais massivas do que outras. Quando essas moléculas têm uma unidade estrutural e repetitiva (monômero), são chamadas de macromoléculas. Entre eles, por exemplo, temos proteínas, enzimas, polissacarídeos, fosfolipídios, ácidos nucléicos, polímeros artificiais, asfaltenos, etc.

É necessário enfatizar que nem todas as macromoléculas são polímeros; mas todos os polímeros são macromoléculas.

Este aglomerado icosaédrico (100) de moléculas de água é mantido unido por suas ligações de hidrogênio. Este é um exemplo de uma supramolécula governada pelas interações de Van der Walls. Fonte: Danski14

Ainda no nível molecular, moléculas e macromoléculas podem se agregar por meio de interações de Van der Walls para formar conglomerados ou complexos chamados supramoléculas. Entre as mais conhecidas estão as micelas, vesículas e a parede lipídica de dupla camada.

As supramoléculas podem ter tamanhos e massas moleculares menores ou maiores que as macromoléculas; No entanto, suas interações não covalentes são as bases estruturais de uma miríade de sistemas biológicos, orgânicos e inorgânicos.

Nível de organela celular

Representação das mitocôndrias, uma das organelas celulares mais importantes.

As supramoléculas diferem em sua natureza química, por isso coesão entre si de forma característica para se adaptar ao ambiente que as circunda (aquoso no caso das células).

É quando surgem diferentes organelas (mitocôndrias, ribossomos, núcleos, aparelho de Golgi etc.), cada uma destinada a cumprir uma função específica dentro da colossal fábrica viva que conhecemos como célula (eucariótica e procariótica): o "átomo" da vida.

Nível de célula

Exemplo de uma célula eucariótica (célula animal) e suas partes (Fonte: Alejandro Porto via Wikimedia Commons)

No nível celular, a biologia e a bioquímica (além de outras ciências relacionadas) entram em jogo. No corpo existe uma classificação de células (eritrócitos, leucócitos, esperma, óvulos, osteócitos, neurônios, etc.). A célula pode ser definida como a unidade básica da vida e existem dois tipos principais: eucariotos e procatiotes.

Nível multicelular

Conjuntos distintos de células definem os tecidos, esses tecidos originam órgãos (coração, pâncreas, fígado, intestinos, cérebro) e, finalmente, os órgãos integram vários sistemas fisiológicos (respiratório, circulatório, digestivo, nervoso, endócrino, etc.). Este é o nível multicelular. Por exemplo, um conjunto de milhares de células constituem o coração:

Nesse estágio, é difícil estudar os fenômenos de um ponto de vista molecular; embora a farmácia, a química supramolecular voltada para a medicina e a biologia molecular mantenham essa perspectiva e aceitem tais desafios.

Organismos

Dependendo do tipo de célula, DNA e fatores genéticos, as células acabam construindo organismos (vegetais ou animais), dos quais já mencionamos o ser humano. Esta é a etapa da vida, cuja complexidade e vastidão são inimagináveis ​​ainda hoje. Por exemplo, um tigre é considerado um panda é considerado um organismo.

Nível de população

Os aglomerados dessas borboletas monarca demonstram como os organismos se associam em populações. Fonte: Pixnio.

Os organismos respondem às condições ambientais e se adaptam criando populações para sobreviver. Cada população é estudada por um dos muitos ramos das ciências naturais, bem como pelas comunidades que delas derivam. Temos insetos, mamíferos, pássaros, peixes, algas, anfíbios, aracnídeos, polvos e muitos mais. Por exemplo, um conjunto de borboletas constitui uma população.

Ecossistema

Ecossistema. Fonte: Por LA turrita, do Wikimedia Commons

O ecossistema inclui as relações entre fatores bióticos (que têm vida) e fatores abióticos (não vida). É constituída por uma comunidade de diferentes espécies que compartilham o mesmo lugar para viver (habitat) e que usam componentes abióticos para sobreviver.

Água, ar e solo (minerais e rochas) definem os componentes abióticos ("sem vida"). Enquanto isso, os componentes bióticos são constituídos por todos os seres vivos em toda a sua expressão e compreensão, desde bactérias a elefantes e baleias, que interagem com a água (hidrosfera), ar (atmosfera) ou solo (litosfera).

O conjunto de ecossistemas de toda a Terra constitui o próximo nível; a biosfera.

Biosfera

Diagrama da atmosfera, hidrosfera, litosfera e biosfera terrestre. Fonte: Bojana Petrović, do Wikimedia Commons

A biosfera é o nível composto por todos os seres vivos que vivem no planeta e seus habitats.

Voltando brevemente ao nível molecular, as moléculas sozinhas podem compor misturas de dimensões exorbitantes. Por exemplo, os oceanos são formados pela molécula de água, H ₂ O. Por sua vez, a atmosfera é formada por moléculas gasosas e gases nobres.

Todos os planetas dignos de vida têm sua própria biosfera; embora o átomo de carbono e suas ligações sejam necessariamente sua base, não importa o quão evoluídas sejam suas criaturas.

Se você quiser continuar subindo na escala da matéria, finalmente entraremos nas alturas da astronomia (planetas, estrelas, anãs brancas, nebulosas, buracos negros, galáxias).

Referências

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química (8ª ed.). CENGAGE Learning.
2. Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica. (Quarta edição). Mc Graw Hill.
3. Susana G. Morales Vargas. (2014). Níveis de organização da matéria. Recuperado de: uaeh.edu.mx
4. Tania. (4 de novembro de 2018). Nível de organização da matéria. Recuperado de: scientificskeptic.com
5. Mais rápido. (2019). Quais são os níveis de organização da matéria? Recuperado de: apuntesparaestudiar.com