Organiniai junginiai yra tie, nuo kurių priklauso gyvybė, ir juose yra anglies. Iš tikrųjų organinio junginio apibrėžimas yra tas, kuriame yra anglies. Tai yra šeštas pagal dydį visatos elementas, o anglis taip pat užima šeštąją periodinės lentelės poziciją. Jo vidiniame apvalkale yra du elektronai, o išoriniame - keturi, ir būtent šis išdėstymas daro anglį tokiu universaliu elementu. Nes jis gali jungtis labai įvairiai ir dėl to, kad anglies formos yra pakankamai stiprios išlikti nepažeistam vandenyje - kitas gyvybės reikalavimas - anglis yra būtina gyvybei, kaip žinome tai. Tiesą sakant, galima pateikti argumentą, kad anglis reikalinga gyvybei egzistuoti ir kitur visatoje, ir Žemėje.
TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)
Kadangi antrojoje orbitoje, kurioje telpa aštuoni, yra keturi elektronai, anglis gali jungtis įvairiais būdais ir gali sudaryti labai dideles molekules. Anglies ryšiai yra stiprūs ir gali likti kartu vandenyje. Anglis yra toks universalus elementas, kad egzistuoja beveik 10 milijonų skirtingų anglies junginių.
Tai apie valentingumą
Cheminių junginių susidarymas paprastai vyksta pagal okteto taisyklę, pagal kurią atomai siekia stabilumo, įgydami ar praradę elektronus, kad pasiektų optimalų aštuonių elektronų skaičių jų išoriniame apvalkale. Tuo tikslu jie sudaro jonines ir kovalentines jungtis. Formuodamas kovalentinę jungtį, atomas dalijasi elektronais su mažiausiai vienu kitu atomu, leidžiant abiem atomams pasiekti stabilesnę būseną.
Išoriniame apvalkale esant tik keturiems elektronams, anglis yra vienodai pajėgi atiduoti ir priimti elektronus, ir ji gali sudaryti keturias kovalentines jungtis vienu metu. Metano molekulė (CH4) yra paprastas pavyzdys. Anglis taip pat gali užmegzti ryšius su savimi, o jungtys yra stiprios. Deimantą ir grafitą sudaro tik anglis. Pramogos prasideda tada, kai anglis jungiasi su anglies atomų ir kitų elementų, ypač vandenilio ir deguonies, deriniais.
Makromolekulių susidarymas
Apsvarstykite, kas atsitinka, kai du anglies atomai sudaro kovalentinį ryšį vienas su kitu. Jie gali derinti keliais būdais, ir vienu metu jie dalijasi viena elektronų pora, palikdami atviras tris jungimosi pozicijas. Dabar atomų pora turi šešias atviras jungimosi pozicijas, ir jei vieną ar daugiau užima anglies atomas, jungimosi pozicijų skaičius greitai auga. Rezultatas yra molekulės, susidedančios iš didelių anglies ir kitų elementų atomų virvelių. Šios stygos gali augti tiesiškai, arba jos gali užsidaryti ir suformuoti žiedus ar šešiakampes struktūras, kurios taip pat gali susijungti su kitomis struktūromis ir sudaryti dar didesnes molekules. Galimybės yra beveik neribotos. Iki šiol chemikai katalogavo beveik 10 milijonų skirtingų anglies junginių. Svarbiausi gyvybei yra angliavandeniai, kurie susidaro tik su anglimi, vandeniliu, lipidais, baltymais ir nukleorūgštimis, kurių žinomiausias pavyzdys yra DNR.
Kodėl ne silicis?
Silicis yra periodinėje lentelėje esantis elementas, esantis po anglimi, ir jo Žemėje yra apie 135 kartus daugiau. Kaip ir anglies, išoriniame apvalkale yra tik keturi elektronai, tad kodėl makromolekulės, sudarančios gyvus organizmus, nėra silicio pagrindu? Pagrindinė priežastis yra ta, kad esant gyvybei palankioms temperatūroms, ypač su savimi, anglis sukuria stipresnius ryšius nei silicis. Keturi neporiniai silicio išorinio apvalkalo elektronai yra jo trečioje orbitoje, kurioje potencialiai gali tilpti 18 elektronų. Kita vertus, keturi nesuporuoti anglies elektronai yra antrojoje orbitoje, kurioje telpa tik 8, o užpildžius orbitą, molekulių derinys tampa labai stabilus.
Kadangi anglies ir anglies ryšys yra stipresnis už silicio ir silicio ryšį, anglies junginiai vandenyje lieka kartu, o silicio junginiai skyla. Be to, dar viena tikėtina priežastis, lemianti anglies turinčių molekulių dominavimą Žemėje, yra deguonies gausa. Oksidacija skatina daugumą gyvybinių procesų, o šalutinis produktas yra anglies dioksidas, kuris yra dujos. Organizmai, suformuoti su silicio pagrindu pagamintomis molekulėmis, greičiausiai taip pat gautų energijos iš oksidacijos, tačiau kadangi silicio dioksidas yra kieta medžiaga, jie turėtų iškvėpti kietąsias medžiagas.