Les composés organiques sont ceux dont dépend la vie, et ils contiennent tous du carbone. En fait, la définition d'un composé organique est celui qui contient du carbone. C'est le sixième élément le plus abondant de l'univers, et le carbone occupe également la sixième position du tableau périodique. Il a deux électrons dans sa coquille intérieure et quatre dans celle extérieure, et c'est cet arrangement qui fait du carbone un élément si polyvalent. Parce qu'il peut se combiner de tant de manières différentes, et parce que les liaisons des formes carbonées sont suffisamment fortes pour rester intact dans l'eau - l'autre exigence de la vie - le carbone est indispensable à la vie comme nous le savons il. En fait, on peut faire valoir que le carbone est nécessaire pour que la vie existe ailleurs dans l'univers ainsi que sur Terre.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
Parce qu'il a quatre électrons dans sa deuxième orbitale, qui peut en accueillir huit, le carbone peut se combiner de différentes manières et former de très grosses molécules. Les liaisons carbone sont fortes et peuvent rester ensemble dans l'eau. Le carbone est un élément si polyvalent qu'il existe près de 10 millions de composés carbonés différents.
C'est à propos de Valence
La formation de composés chimiques suit généralement la règle de l'octet selon laquelle les atomes recherchent la stabilité en gagnant ou en perdant des électrons pour atteindre le nombre optimal de huit électrons dans leur enveloppe externe. A cet effet, ils forment des liaisons ioniques et covalentes. Lors de la formation d'une liaison covalente, un atome partage des électrons avec au moins un autre atome, permettant aux deux atomes d'atteindre un état plus stable.
Avec seulement quatre électrons dans son enveloppe externe, le carbone est également capable de donner et d'accepter des électrons, et il peut former quatre liaisons covalentes à la fois. La molécule de méthane (CH4) est un exemple simple. Le carbone peut également former des liaisons avec lui-même, et les liaisons sont fortes. Le diamant et le graphite sont tous deux entièrement composés de carbone. Le plaisir commence lorsque le carbone se lie avec des combinaisons d'atomes de carbone et d'autres éléments, en particulier l'hydrogène et l'oxygène.
La formation des macromolécules
Considérez ce qui se passe lorsque deux atomes de carbone forment une liaison covalente l'un avec l'autre. Ils peuvent se combiner de plusieurs manières, et dans l'un, ils partagent une seule paire d'électrons, laissant trois positions de liaison ouvertes. La paire d'atomes a maintenant six positions de liaison ouvertes, et si une ou plusieurs sont occupées par un atome de carbone, le nombre de positions de liaison augmente rapidement. Des molécules constituées de grandes chaînes d'atomes de carbone et d'autres éléments en sont le résultat. Ces chaînes peuvent croître linéairement, ou elles peuvent se fermer et former des anneaux ou des structures hexagonales qui peuvent également se combiner avec d'autres structures pour former des molécules encore plus grosses. Les possibilités sont presque illimitées. À ce jour, les chimistes ont répertorié près de 10 millions de composés carbonés différents. Les plus importants pour la vie sont les glucides, qui sont entièrement formés de carbone, d'hydrogène, de lipides, de protéines et d'acides nucléiques, dont l'exemple le plus connu est l'ADN.
Pourquoi pas du silicium ?
Le silicium est l'élément juste sous le carbone dans le tableau périodique, et il est environ 135 fois plus abondant sur Terre. Comme le carbone, il n'a que quatre électrons dans sa couche externe, alors pourquoi les macromolécules qui forment les organismes vivants ne sont-elles pas à base de silicium? La raison principale est que le carbone forme des liaisons plus fortes que le silicium à des températures propices à la vie, en particulier avec lui-même. Les quatre électrons non appariés dans l'enveloppe externe du silicium sont dans sa troisième orbitale, qui peut potentiellement accueillir 18 électrons. Les quatre électrons non appariés du carbone, en revanche, se trouvent dans sa deuxième orbitale, qui ne peut en accueillir que 8, et lorsque l'orbitale est remplie, la combinaison moléculaire devient très stable.
Parce que la liaison carbone-carbone est plus forte que la liaison silicium-silicium, les composés de carbone restent ensemble dans l'eau tandis que les composés de silicium se séparent. En plus de cela, une autre raison probable de la dominance des molécules à base de carbone sur Terre est l'abondance d'oxygène. L'oxydation alimente la plupart des processus vitaux et un sous-produit est le dioxyde de carbone, qui est un gaz. Les organismes formés avec des molécules à base de silicium tireraient probablement également de l'énergie de l'oxydation, mais comme le dioxyde de silicium est un solide, ils devraient exhaler de la matière solide.