유기 화합물은 생명이 의존하는 화합물이며 모두 탄소를 포함합니다. 사실, 유기 화합물의 정의는 탄소를 포함하는 것입니다. 그것은 우주에서 여섯 번째로 가장 풍부한 원소이며 탄소는 주기율표에서 여섯 번째 위치를 차지합니다. 그것은 내부 껍질에 2 개의 전자를 가지고 있고 외부에 4 개의 전자를 가지고 있으며, 탄소를 그렇게 다재다능한 원소로 만드는 것은 이러한 배열입니다. 여러 가지 방법으로 결합 할 수 있고 탄소가 형성하는 결합이 충분히 강하기 때문에 물속에서 온전한 상태를 유지하는 것 – 생명을위한 또 다른 요구 사항 – 탄소는 우리가 아는 바와 같이 생명에 없어서는 안될 필수 요소입니다. 그것. 사실, 지구뿐만 아니라 우주의 다른 곳에 생명체가 존재하려면 탄소가 필요하다는 주장이 제기 될 수 있습니다.
TL; DR (너무 김; 읽지 않음)
두 번째 궤도에 8 개를 수용 할 수있는 4 개의 전자가 있기 때문에 탄소는 다양한 방식으로 결합 할 수 있으며 매우 큰 분자를 형성 할 수 있습니다. 탄소 결합은 강하고 물 속에서 함께 머물 수 있습니다. 탄소는 거의 천만 개의 탄소 화합물이 존재하는 다재다능한 원소입니다.
그것은 Valency에 관한 것입니다
화학 화합물의 형성은 일반적으로 원자가 외부 껍질에서 최적의 8 개의 전자를 얻기 위해 전자를 얻거나 잃어 안정성을 추구하는 옥텟 규칙을 따릅니다. 이를 위해 이온 결합과 공유 결합을 형성합니다. 공유 결합을 형성 할 때 원자는 적어도 하나의 다른 원자와 전자를 공유하여 두 원자가 더 안정된 상태를 얻을 수 있도록합니다.
외부 껍질에 4 개의 전자 만있는 탄소는 똑같이 전자를주고받을 수 있으며 동시에 4 개의 공유 결합을 형성 할 수 있습니다. 메탄 분자 (CH4)는 간단한 예입니다. 탄소는 또한 자신과 결합을 형성 할 수 있으며 결합이 강합니다. 다이아몬드와 흑연은 모두 탄소로만 구성되어 있습니다. 재미는 탄소가 탄소 원자와 다른 원소, 특히 수소와 산소의 조합과 결합 할 때 시작됩니다.
거대 분자의 형성
두 개의 탄소 원자가 서로 공유 결합을 형성 할 때 어떤 일이 발생하는지 고려하십시오. 그들은 여러 가지 방법으로 결합 할 수 있으며, 하나는 단일 전자 쌍을 공유하여 세 개의 결합 위치를 열어 둡니다. 한 쌍의 원자는 이제 6 개의 열린 결합 위치를 가지며, 하나 이상의 탄소 원자가 점유하면 결합 위치의 수가 빠르게 증가합니다. 그 결과 탄소 원자와 기타 원소의 큰 줄로 구성된 분자가 생성됩니다. 이 줄은 선형으로 성장할 수도 있고, 닫혀서 고리 나 육각형 구조를 형성 할 수도 있으며, 다른 구조와 결합하여 더 큰 분자를 형성 할 수도 있습니다. 가능성은 거의 무한합니다. 현재까지 화학자들은 거의 천만 개의 서로 다른 탄소 화합물을 분류했습니다. 생명에 가장 중요한 것은 탄소, 수소, 지질, 단백질 및 핵산으로 전적으로 형성되는 탄수화물이며, 가장 잘 알려진 예는 DNA입니다.
왜 실리콘이 아닌가?
실리콘은 주기율표에서 탄소 바로 아래에있는 원소이며 지구상에서 약 135 배 더 풍부합니다. 탄소와 마찬가지로 외부 껍질에 전자가 4 개 밖에 없는데 왜 살아있는 유기체를 형성하는 거대 분자가 실리콘 기반이 아닐까요? 주된 이유는 탄소가 특히 생명에 도움이되는 온도에서 실리콘보다 더 강한 결합을 형성하기 때문입니다. 실리콘의 외부 껍질에있는 4 개의 비쌍 전자는 잠재적으로 18 개의 전자를 수용 할 수있는 세 번째 궤도에 있습니다. 반면에 탄소의 4 개의 짝을 이루지 않은 전자는 두 번째 궤도에있어 8 개만 수용 할 수 있으며 궤도가 채워지면 분자 조합이 매우 안정적이됩니다.
탄소-탄소 결합은 실리콘-실리콘 결합보다 강하기 때문에 탄소 화합물은 물에 함께 머물고 실리콘 화합물은 분해됩니다. 이 외에도 지구상에서 탄소 기반 분자가 우세한 또 다른 가능한 이유는 산소가 풍부하기 때문입니다. 산화는 대부분의 생명 과정에 연료를 공급하고 부산물은 가스 인 이산화탄소입니다. 실리콘 기반 분자로 형성된 유기체는 아마도 산화로부터 에너지를 얻을 수 있지만, 이산화 규소는 고체이기 때문에 고체 물질을 내뿜어 야합니다.