Садржај
Органска једињења су она од којих зависи живот, а сви садрже угљеник. У ствари, дефиниција органског једињења је она која садржи угљеник. Шести је најбогатији елемент у свемиру, а угљеник такође заузима шесту позицију на периодичној табели. Има два електрона у својој унутрашњој љусци и четири у спољној и због овог распореда угљеник је толико свестран елемент. Зато што се може комбиновати на тако много различитих начина и зато што су угљенички облици веза довољно јаки да остану нетакнути у води - други услов за живот - угљеник је неопходан за живот онакав какав знамо. У ствари, може се дати аргумент да је угљеник неопходан за живот негде другде у свемиру као и на Земљи.
ТЛ; ДР (Предуго; нисам прочитао)
Пошто има четири електрона у својој другој орбитали, која може да прими осам, угљен се може комбиновати на више различитих начина, и он може формирати веома велике молекуле. Карбонске везе су јаке и могу остати заједно у води. Угљен је тако свестран елемент да постоји скоро 10 милиона различитих једињења угљеника.
То је о Валенсији
Формирање хемијских једињења углавном следи октетском правилу по коме атоми траже стабилност добијањем или губитком електрона да би постигли оптимални број од осам електрона у својој спољној љусци. У ту сврху формирају јонске и ковалентне везе. Када формира ковалентну везу, атом дели електроне са најмање једним другим атомом, омогућавајући оба атома да постигну стабилније стање.
Са само четири електрона у својој спољној љусци, угљеник је подједнако способан да донира и прихвата електроне и може истовремено да формира четири ковалентне везе. Молекул метана (ЦХ4) је једноставан пример. Угљеник такође може да формира везе са собом, а везе су јаке. Дијамант и графит су у потпуности састављени од угљеника. Забава почиње када угљеник повезује комбинације атома угљеника и оне других елемената, посебно водоника и кисеоника.
Формирање макромолекула
Размотрите шта се дешава када два атома угљеника формирају ковалентну везу један са другим. Могу се комбиновати на више начина, а на један деле један пар електрона, остављајући отворена три места везивања. Пар атома сада има шест отворених веза, а ако један или више заузима атом угљеника, број везаних позиција брзо расте. Резултат је молекула које се састоје од великих низова атома угљеника и других елемената. Ови жице могу да расту линеарно или се могу затворити и формирати прстенове или шестерокутне структуре које се такође могу комбиновати са другим структурама и формирати још веће молекуле. Могућности су готово неограничене. До данас су хемичари каталогизирали скоро 10 милиона различитих једињења угљеника. Најважнији за живот укључују угљене хидрате који се формирају у потпуности са угљеником, водоником, липидима, протеинима и нуклеинским киселинама, од којих је најпознатији пример ДНК.
Зашто не силицијум?
Силицијум је елемент који се налази испод угљеника у периодичној табели, а на Земљи га има око 135 пута обилније. Попут угљеника, он има само четири електрона у својој спољној љусци, па зашто нису макромолекуле које живе организме формирају на силицијуму? Главни разлог је тај што угљеник формира јаче везе од силицијума на температурама погодним за живот, нарочито са самим собом. Четири непарена електрона у силиконској спољној љусци налазе се у својој трећој орбитали, која потенцијално може примити 18 електрона. Карбони, четири неспарена електрона, с друге стране, налазе се у својој другој орбити, која може да прими само 8, а када се орбитала испуни, молекулска комбинација постаје врло стабилна.
Како је веза угљеник-угљеник јача од везе силицијум-силицијум, једињења угљеника остају заједно у води док се једињења силицијума распадају. Поред овога, још један вероватни разлог за доминацију молекула заснованих на угљенику на Земљи је обиље кисеоника. Оксидација подстиче већину животних процеса, а нуспроизвод је угљен диоксид, који је гас. Организми формирани молекулима на бази силицијума би вероватно добили и енергију оксидацијом, али пошто је силицијум диоксид чврст, они би морали да издишу чврсту материју.