Los compuestos orgánicos son aquellos de los que depende la vida y todos contienen carbono. De hecho, la definición de compuesto orgánico es aquel que contiene carbono. Es el sexto elemento más abundante del universo y el carbono también ocupa la sexta posición en la tabla periódica. Tiene dos electrones en su capa interior y cuatro en la exterior, y es esta disposición la que hace que el carbono sea un elemento tan versátil. Porque se puede combinar de muchas formas diferentes, y porque los enlaces que forman el carbono son lo suficientemente fuertes permanecer intacto en el agua - el otro requisito para la vida - el carbono es indispensable para la vida como la conocemos eso. De hecho, se puede argumentar que el carbono es necesario para que exista vida en otras partes del universo, así como en la Tierra.
TL; DR (demasiado largo; No leí)
Debido a que tiene cuatro electrones en su segundo orbital, que puede acomodar ocho, el carbono puede combinarse de muchas formas diferentes y puede formar moléculas muy grandes. Los enlaces de carbono son fuertes y pueden permanecer juntos en el agua. El carbono es un elemento tan versátil que existen casi 10 millones de compuestos de carbono diferentes.
Se trata de Valencia
La formación de compuestos químicos generalmente sigue la regla del octeto por la cual los átomos buscan estabilidad ganando o perdiendo electrones para lograr el número óptimo de ocho electrones en su capa exterior. Para ello, forman enlaces iónicos y covalentes. Al formar un enlace covalente, un átomo comparte electrones con al menos otro átomo, lo que permite que ambos átomos alcancen un estado más estable.
Con solo cuatro electrones en su capa exterior, el carbono es igualmente capaz de donar y aceptar electrones, y puede formar cuatro enlaces covalentes a la vez. La molécula de metano (CH4) es un ejemplo sencillo. El carbono también puede formar enlaces consigo mismo y los enlaces son fuertes. Tanto el diamante como el grafito están compuestos completamente de carbono. La diversión comienza cuando el carbono se une con combinaciones de átomos de carbono y los de otros elementos, particularmente hidrógeno y oxígeno.
La formación de macromoléculas
Considere lo que sucede cuando dos átomos de carbono forman un enlace covalente entre sí. Pueden combinarse de varias formas, y en una, comparten un solo par de electrones, dejando abiertas tres posiciones de enlace. El par de átomos tiene ahora seis posiciones de enlace abiertas, y si uno o más están ocupados por un átomo de carbono, el número de posiciones de enlace crece rápidamente. El resultado son moléculas que constan de grandes cadenas de átomos de carbono y otros elementos. Estas cadenas pueden crecer linealmente, o pueden cerrarse y formar anillos o estructuras hexagonales que también pueden combinarse con otras estructuras para formar moléculas aún más grandes. Las posibilidades son casi ilimitadas. Hasta la fecha, los químicos han catalogado casi 10 millones de compuestos de carbono diferentes. Los más importantes para la vida son los carbohidratos, que están formados íntegramente por carbono, hidrógeno, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos, de los cuales el ejemplo más conocido es el ADN.
¿Por qué no silicio?
El silicio es el elemento que se encuentra debajo del carbono en la tabla periódica y es aproximadamente 135 veces más abundante en la Tierra. Al igual que el carbono, tiene solo cuatro electrones en su capa exterior, entonces, ¿por qué las macromoléculas que forman los organismos vivos no están basadas en silicio? La razón principal es que el carbono forma enlaces más fuertes que el silicio a temperaturas propicias para la vida, especialmente consigo mismo. Los cuatro electrones no apareados en la capa exterior del silicio están en su tercer orbital, que potencialmente puede acomodar 18 electrones. Los cuatro electrones desapareados del carbono, por otro lado, están en su segundo orbital, que puede acomodar solo 8, y cuando el orbital está lleno, la combinación molecular se vuelve muy estable.
Debido a que el enlace carbono-carbono es más fuerte que el enlace silicio-silicio, los compuestos de carbono permanecen juntos en el agua mientras que los compuestos de silicio se rompen. Además de esto, otra razón probable del predominio de moléculas basadas en carbono en la Tierra es la abundancia de oxígeno. La oxidación alimenta la mayoría de los procesos de la vida y un subproducto es el dióxido de carbono, que es un gas. Los organismos formados con moléculas a base de silicio probablemente también obtendrían energía de la oxidación, pero como el dióxido de silicio es un sólido, tendrían que exhalar materia sólida.