有機化合物は生命が依存するものであり、それらはすべて炭素を含んでいます。 実際、有機化合物の定義は炭素を含むものです。 宇宙で6番目に豊富な元素であり、炭素も周期表の6番目の位置を占めています。 内側の殻に2つの電子があり、外側の殻に4つの電子があります。この配置が、炭素をこのような用途の広い元素にします。 それは非常に多くの異なる方法で組み合わせることができ、炭素が形成する結合が十分に強いためです 私たちが知っているように、水中で無傷のままでいること-生命の他の要件-炭素は生命にとって不可欠です それ。 実際、生命が宇宙の他の場所や地球上に存在するためには炭素が必要であるという議論をすることができます。
TL; DR（長すぎる; 読んでいない）
2番目の軌道に4つの電子があり、8つを収容できるため、炭素はさまざまな方法で結合でき、非常に大きな分子を形成できます。 炭素結合は強く、水中で一緒にとどまることができます。 炭素は非常に用途の広い元素であるため、約1,000万種類の炭素化合物が存在します。
それは原子価についてです
化合物の形成は、一般に、原子が電子を獲得または喪失して安定性を求め、外殻で最適な数の8個の電子を達成するというオクテット則に従います。 この目的のために、それらはイオン結合と共有結合を形成します。 共有結合を形成するとき、原子は少なくとも1つの他の原子と電子を共有し、両方の原子がより安定した状態を実現できるようにします。
炭素は、外殻に4つの電子しかないため、電子を供与および受容することができ、一度に4つの共有結合を形成できます。 メタン分子（CH4）は簡単な例です。 炭素はそれ自体と結合を形成することもでき、結合は強力です。 ダイヤモンドとグラファイトはどちらも完全に炭素で構成されています。 楽しみは、炭素が炭素原子と他の元素、特に水素と酸素の組み合わせと結合するときに始まります。
高分子の形成
2つの炭素原子が互いに共有結合を形成するとどうなるかを考えてみましょう。 それらはいくつかの方法で組み合わせることができ、1つでは、単一の電子対を共有し、3つの結合位置を開いたままにします。 原子のペアには6つの開いた結合位置があり、1つ以上が炭素原子で占められている場合、結合位置の数は急速に増加します。 その結果、炭素原子と他の元素の大きなストリングからなる分子ができあがります。 これらのストリングは直線的に成長するか、閉じてリングまたは六角形の構造を形成し、他の構造と結合してさらに大きな分子を形成することもできます。 可能性はほぼ無限です。 現在までに、化学者はほぼ1,000万の異なる炭素化合物をカタログ化しています。 生命にとって最も重要なものには、炭素、水素、脂質、タンパク質、および核酸で完全に形成される炭水化物が含まれます。最もよく知られている例はDNAです。
なぜシリコンではないのですか？
シリコンは周期表の炭素のすぐ下の元素であり、地球上では約135倍豊富です。 炭素のように、それはその外殻にたった4つの電子しか持っていないのに、なぜ生物を形成する高分子はシリコンベースではないのですか？ 主な理由は、特にそれ自体と、生命を助長する温度で炭素がシリコンよりも強い結合を形成することです。 シリコンの外殻にある4つの非対電子は、その3番目の軌道にあり、18個の電子を収容できる可能性があります。 一方、炭素の4つの不対電子は、2番目の軌道にあり、8個しか収容できません。軌道が満たされると、分子の組み合わせは非常に安定します。
炭素-炭素結合はシリコン-シリコン結合よりも強いため、炭素化合物は水中で一緒にとどまり、シリコン化合物は分解します。 これに加えて、地球上で炭素ベースの分子が優勢であるもう1つの考えられる理由は、酸素の豊富さです。 酸化はほとんどの生命過程に燃料を供給し、副産物はガスである二酸化炭素です。 シリコンベースの分子で形成された生物もおそらく酸化からエネルギーを得ますが、二酸化ケイ素は固体であるため、固体を吐き出す必要があります。