कार्बनिक यौगिक वे हैं जिन पर जीवन निर्भर करता है, और उन सभी में कार्बन होता है। वास्तव में, कार्बनिक यौगिक की परिभाषा वह है जिसमें कार्बन होता है। यह ब्रह्मांड में छठा सबसे प्रचुर तत्व है, और कार्बन भी आवर्त सारणी में छठे स्थान पर है। इसके आंतरिक कोश में दो इलेक्ट्रॉन होते हैं और बाहरी में चार इलेक्ट्रॉन होते हैं, और यही व्यवस्था कार्बन को इतना बहुमुखी तत्व बनाती है। क्योंकि यह कई अलग-अलग तरीकों से संयोजन कर सकता है, और क्योंकि बांड कार्बन रूप काफी मजबूत होते हैं पानी में बरकरार रहने के लिए - जीवन के लिए दूसरी आवश्यकता - कार्बन जीवन के लिए अपरिहार्य है जैसा कि हम जानते हैं यह। वास्तव में, एक तर्क दिया जा सकता है कि ब्रह्मांड में और साथ ही पृथ्वी पर कहीं भी जीवन के अस्तित्व के लिए कार्बन आवश्यक है।
टीएल; डीआर (बहुत लंबा; पढ़ा नहीं)
क्योंकि इसके दूसरे कक्षक में चार इलेक्ट्रॉन हैं, जो आठ को समायोजित कर सकते हैं, कार्बन कई अलग-अलग तरीकों से संयोजित हो सकता है, और यह बहुत बड़े अणु बना सकता है। कार्बन बांड मजबूत होते हैं और पानी में एक साथ रह सकते हैं। कार्बन इतना बहुमुखी तत्व है कि लगभग 10 मिलियन विभिन्न कार्बन यौगिक मौजूद हैं।
यह वैधता के बारे में है
रासायनिक यौगिकों का निर्माण आम तौर पर ऑक्टेट नियम का पालन करता है जिसके द्वारा परमाणु अपने बाहरी आवरण में आठ इलेक्ट्रॉनों की इष्टतम संख्या प्राप्त करने के लिए इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त या खो कर स्थिरता चाहते हैं। इसके लिए, वे आयनिक और सहसंयोजक बंधन बनाते हैं। सहसंयोजक बंधन बनाते समय, एक परमाणु कम से कम एक अन्य परमाणु के साथ इलेक्ट्रॉनों को साझा करता है, जिससे दोनों परमाणुओं को अधिक स्थिर अवस्था प्राप्त करने की अनुमति मिलती है।
अपने बाहरी आवरण में केवल चार इलेक्ट्रॉनों के साथ, कार्बन इलेक्ट्रॉनों को दान करने और स्वीकार करने में समान रूप से सक्षम है, और यह एक बार में चार सहसंयोजक बंधन बना सकता है। मीथेन अणु (CH .)4) एक सरल उदाहरण है। कार्बन स्वयं के साथ भी बंधन बना सकता है, और बंधन मजबूत होते हैं। हीरा और ग्रेफाइट दोनों ही पूरी तरह से कार्बन से बने होते हैं। मज़ा तब शुरू होता है जब कार्बन कार्बन परमाणुओं और अन्य तत्वों, विशेष रूप से हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के संयोजन के साथ कार्बन बंध जाता है।
मैक्रोमोलेक्यूल्स का गठन
विचार करें कि क्या होता है जब दो कार्बन परमाणु एक दूसरे के साथ सहसंयोजक बंधन बनाते हैं। वे कई तरीकों से गठबंधन कर सकते हैं, और एक में, वे एक एकल इलेक्ट्रॉन जोड़ी साझा करते हैं, जिससे तीन बंधन स्थितियां खुली रहती हैं। परमाणुओं की जोड़ी में अब छह खुले बंधन स्थान हैं, और यदि एक या अधिक कार्बन परमाणु द्वारा कब्जा कर लिया जाता है, तो बंधन पदों की संख्या तेजी से बढ़ती है। कार्बन और अन्य तत्वों के परमाणुओं के बड़े तारों से युक्त अणु परिणाम हैं। ये तार रैखिक रूप से बढ़ सकते हैं, या वे छल्ले या हेक्सागोनल संरचनाओं को बंद कर सकते हैं और बना सकते हैं जो अन्य संरचनाओं के साथ मिलकर बड़े अणु भी बना सकते हैं। संभावनाएं लगभग असीमित हैं। आज तक, रसायनज्ञों ने लगभग 10 मिलियन विभिन्न कार्बन यौगिकों को सूचीबद्ध किया है। जीवन के लिए सबसे महत्वपूर्ण कार्बोहाइड्रेट शामिल हैं, जो पूरी तरह से कार्बन, हाइड्रोजन, लिपिड, प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड से बनते हैं, जिनमें से सबसे प्रसिद्ध उदाहरण डीएनए है।
सिलिकॉन क्यों नहीं?
आवर्त सारणी में कार्बन के ठीक नीचे सिलिकॉन तत्व है, और यह पृथ्वी पर लगभग 135 गुना अधिक प्रचुर मात्रा में है। कार्बन की तरह, इसके बाहरी आवरण में केवल चार इलेक्ट्रॉन होते हैं, तो जीवित जीवों को बनाने वाले मैक्रोमोलेक्यूल्स सिलिकॉन-आधारित क्यों नहीं होते हैं? मुख्य कारण यह है कि कार्बन जीवन के अनुकूल तापमान पर सिलिकॉन की तुलना में मजबूत बंधन बनाता है, खासकर स्वयं के साथ। सिलिकॉन के बाहरी आवरण में चार गैर-युग्मित इलेक्ट्रॉन इसके तीसरे कक्षीय में हैं, जो संभावित रूप से 18 इलेक्ट्रॉनों को समायोजित कर सकते हैं। दूसरी ओर, कार्बन के चार अयुग्मित इलेक्ट्रॉन इसके दूसरे कक्षक में हैं, जो केवल 8 को समायोजित कर सकता है, और जब कक्षीय भर जाता है, तो आणविक संयोजन बहुत स्थिर हो जाता है।
चूंकि कार्बन-कार्बन बंधन सिलिकॉन-सिलिकॉन बंधन से अधिक मजबूत होता है, कार्बन यौगिक पानी में एक साथ रहते हैं जबकि सिलिकॉन यौगिक अलग हो जाते हैं। इसके अलावा, पृथ्वी पर कार्बन-आधारित अणुओं के प्रभुत्व का एक अन्य संभावित कारण ऑक्सीजन की प्रचुरता है। ऑक्सीकरण अधिकांश जीवन प्रक्रियाओं को ईंधन देता है, और एक उप-उत्पाद कार्बन डाइऑक्साइड है, जो एक गैस है। सिलिकॉन आधारित अणुओं से बने जीवों को भी शायद ऑक्सीकरण से ऊर्जा मिलेगी, लेकिन चूंकि सिलिकॉन डाइऑक्साइड एक ठोस है, इसलिए उन्हें ठोस पदार्थ को बाहर निकालना होगा।