Samantekt kafla

2.1 Atóm, samsætur, jónir og sameindir: Byggingareiningarnar

Efni er allt sem tekur rými og hefur massa. Það er gert úr frumefnum. Öll 98 frumefnin sem finnast í náttúrunni hafa einstaka eiginleika sem gera þeim kleift að sameinast á ýmsa vegu og mynda sameindir, sem aftur sameinast og mynda frumur, vefi, líffærakerfi og lífverur. Atóm eru gerð úr róteindum, nifteindum og rafeindum og eru minnstu einingar frumefnis sem halda öllum eiginleikum þess. Rafeindir geta flust á milli atóma, verið samnýttar eða valdið hleðslumun milli atóma og þannig myndað tengi, þar á meðal jónatengi, samgild tengi og vetnistengi, auk van der Waals-hrifa.

2.2 Vatn

Vatn hefur marga eiginleika sem eru nauðsynlegir til að viðhalda lífi. Það er skautuð sameind og getur því myndað vetnistengi. Vetnistengi gera jónum og öðrum skautuðum sameindum kleift að leysast upp í vatni og þess vegna er vatn framúrskarandi leysir. Vetnistengin milli vatnssameinda valda því að vatn hefur mikla varmarýmd, sem þýðir að töluverðan varma þarf til að hækka hitastig þess. Þegar hitastigið hækkar rofna vetnistengin milli vatnssameinda stöðugt og myndast aftur. Þetta gerir heildarhitastigi kleift að haldast stöðugu þótt orku sé bætt í kerfið. Vatn hefur einnig háan gufunarvarma, sem skiptir máli fyrir það hvernig lífverur kæla sig með uppgufun svita. Samloðunarkraftar vatns valda yfirborðsspennu og viðloðunareiginleikar þess sjást þegar vatn rís í hárpípum. pH-gildi er mælikvarði á styrk vetnisjóna í lausn og er einn af mörgum efnafræðilegum eiginleikum sem lifandi lífverur stjórna nákvæmlega með samvægi. Sýrur og basar geta breytt pH-gildum, en jafnalausnir dempa yfirleitt breytingarnar sem þau valda. Þessir eiginleikar vatns eru nátengdir lífefnafræðilegum og eðlisfræðilegum ferlum lifandi lífvera og lífið væri mjög frábrugðið ef eiginleikarnir breyttust, ef það gæti þá yfirleitt verið til.

2.3 Kolefni

Einstakir eiginleikar kolefnis gera það að miðlægum hluta lífsameinda. Kolefni myndar samgild tengi við súrefni, vetni og nitur og myndar þannig margar sameindir sem eru mikilvægar fyrir starfsemi frumna. Kolefni hefur fjórar rafeindir á ysta hveli og getur myndað fjögur tengi. Kolefni og vetni geta myndað vetniskolefniskeðjur eða -hringi. Virknihópar eru hópar atóma sem veita vetniskolefniskeðjum eða -hringjum, eða setnum vetniskolefnum, sérstaka eiginleika sem skilgreina heildarefnaeiginleika þeirra og virkni.