Conţinut
Compușii organici sunt aceia de care depinde viața și toate conțin carbon. De fapt, definiția unui compus organic este una care conține carbon. Este al șaselea cel mai abundent element din univers, iar carbonul ocupă și a șasea poziție pe tabelul periodic. Are doi electroni în carcasa interioară și patru în cea exterioară, iar acest aranjament care face din carbon un astfel de element versatil. Pentru că se poate combina în atât de multe moduri diferite și pentru că formele de carbon ale legăturilor sunt suficient de puternice pentru a rămâne intacte în apă - cealaltă cerință pentru viață - carbonul este indispensabil pentru viață așa cum îl cunoaștem. De fapt, se poate argumenta că carbonul este necesar pentru ca viața să existe în altă parte a universului, precum și pe Pământ.
TL; DR (Prea lung; nu a citit)
Deoarece are patru electroni în cel de-al doilea orbital, care poate găzdui opt, carbonul se poate combina în mai multe moduri diferite și poate forma molecule foarte mari. Legăturile de carbon sunt puternice și pot rămâne împreună în apă. Carbonul este un element atât de versatil, încât există aproape 10 milioane de compuși de carbon diferiți.
Este Despre Valență
Formarea compușilor chimici urmărește, în general, regula octetului prin care atomii caută stabilitatea câștigând sau pierzând electroni pentru a obține numărul optim de opt electroni în carcasa lor exterioară. În acest scop, ele formează legături ionice și covalente. Când formează o legătură covalentă, un atom împarte electroni cu cel puțin un alt atom, permițând ambilor atomi să obțină o stare mai stabilă.
Cu doar patru electroni în carcasa sa exterioară, carbonul este capabil în egală măsură să doneze și să accepte electroni și poate forma patru legături covalente simultan. Molecula de metan (CH4) este un exemplu simplu. De asemenea, carbonul poate forma legături cu sine, iar legăturile sunt puternice. Diamantul și grafitul sunt ambele compuse în întregime din carbon. Distracția începe când legăturile de carbon cu combinații de atomi de carbon și cu alte elemente, în special hidrogen și oxigen.
Formarea Macromoleculelor
Luați în considerare ce se întâmplă când doi atomi de carbon formează o legătură covalentă unul cu celălalt. Se pot combina în mai multe moduri și, într-unul, pot partaja o singură pereche de electroni, lăsând deschise trei poziții de legătură. Perechea de atomi are acum șase poziții de legătură deschisă, iar dacă unul sau mai mulți sunt ocupați de un atom de carbon, numărul pozițiilor de legătură crește rapid. Moleculele constând din șiruri mari de atomi de carbon și alte elemente sunt rezultatul. Aceste șiruri pot crește liniar sau pot închide și forma inele sau structuri hexagonale care se pot combina și cu alte structuri pentru a forma molecule și mai mari. Posibilitățile sunt aproape nelimitate. Până în prezent, chimiștii au catalogat aproape 10 milioane de compuși de carbon diferiți. Cele mai importante pentru viață includ carbohidrații, care sunt formați complet cu carbon, hidrogen, lipide, proteine și acizi nucleici, dintre care cel mai cunoscut exemplu este ADN-ul.
De ce nu Silicon?
Siliciul este elementul sub carbon în tabelul periodic, și de aproximativ 135 de ori mai abundent pe Pământ. Ca și carbonul, are doar patru electroni în carcasa sa exterioară, deci de ce nu sunt macromoleculele care formează organisme vii pe bază de siliciu? Motivul principal este că carbonul formează legături mai puternice decât siliciul la temperaturi proprii vieții, în special cu sine. Cei patru electroni neperecheți din carcasa exterioară a siliconului se află în al treilea orbital, care poate găzdui 18 electroni. Carboni patru electroni neperecheți, pe de altă parte, se află în al doilea orbital, care poate găzdui doar 8, iar când orbitalul este umplut, combinația moleculară devine foarte stabilă.
Deoarece legătura carbon-carbon este mai puternică decât legătura siliciu-siliciu, compușii de carbon rămân împreună în apă, în timp ce compușii de siliciu se despart. Pe lângă aceasta, un alt motiv probabil pentru dominanța moleculelor pe bază de carbon pe Pământ este abundența de oxigen. Oxidarea alimentează majoritatea proceselor de viață, iar un produs secundar este dioxidul de carbon, care este un gaz. Organismele formate cu molecule pe bază de siliciu ar obține, de asemenea, energie din oxidare, dar, deoarece dioxidul de siliciu este un solid, acestea ar trebui să exhaleze materie solidă.