Compușii organici sunt cei de care depinde viața și toți conțin carbon. De fapt, definiția unui compus organic este una care conține carbon. Este al șaselea cel mai abundent element din univers, iar carbonul ocupă și poziția a șasea pe tabelul periodic. Are doi electroni în carcasa interioară și patru în cea exterioară, iar acest aranjament face din carbon un element atât de versatil. Pentru că se poate combina în atât de multe moduri diferite și pentru că legăturile formelor de carbon sunt suficient de puternice să rămână intact în apă - cealaltă cerință pentru viață - carbonul este indispensabil vieții așa cum știm aceasta. De fapt, se poate argumenta că carbonul este necesar pentru ca viața să existe în altă parte a universului, precum și pe Pământ.
TL; DR (Prea lung; Nu am citit)
Deoarece are patru electroni în al doilea orbital, care poate găzdui opt, carbonul se poate combina în multe moduri diferite și poate forma molecule foarte mari. Legăturile de carbon sunt puternice și pot rămâne împreună în apă. Carbonul este un element atât de versatil încât există aproape 10 milioane de compuși de carbon diferiți.
Este vorba despre Valență
Formarea compușilor chimici urmează, în general, regula octetului prin care atomii caută stabilitate prin câștigarea sau pierderea de electroni pentru a obține numărul optim de opt electroni în învelișul lor exterior. În acest scop, ele formează legături ionice și covalente. Când se formează o legătură covalentă, un atom împarte electronii cu cel puțin un alt atom, permițând ambilor atomi să obțină o stare mai stabilă.
Cu doar patru electroni în învelișul său exterior, carbonul este la fel de capabil să doneze și să accepte electroni și poate forma patru legături covalente simultan. Molecula de metan (CH4) este un exemplu simplu. Carbonul poate forma și legături cu el însuși, iar legăturile sunt puternice. Diamantul și grafitul sunt ambele compuse în întregime din carbon. Distracția începe atunci când legăturile de carbon cu combinații de atomi de carbon și cele ale altor elemente, în special hidrogen și oxigen.
Formarea macromoleculelor
Luați în considerare ce se întâmplă atunci când doi atomi de carbon formează o legătură covalentă între ei. Se pot combina în mai multe moduri și într-unul, împărtășesc o singură pereche de electroni, lăsând deschise trei poziții de legătură. Perechea de atomi are acum șase poziții de legătură deschise și, dacă unul sau mai mulți sunt ocupați de un atom de carbon, numărul pozițiilor de legătură crește rapid. Rezultă moleculele formate din șiruri mari de atomi de carbon și alte elemente. Aceste șiruri pot crește liniar sau se pot închide și forma inele sau structuri hexagonale care se pot combina și cu alte structuri pentru a forma molecule și mai mari. Posibilitățile sunt aproape nelimitate. Până în prezent, chimiștii au catalogat aproape 10 milioane de compuși de carbon diferiți. Cele mai importante pentru viață includ carbohidrații, care sunt formați în întregime cu carbon, hidrogen, lipide, proteine și acizi nucleici, dintre care cel mai cunoscut exemplu este ADN-ul.
De ce nu siliciu?
Siliciul este elementul aflat chiar sub carbon în tabelul periodic și este de aproximativ 135 de ori mai abundent pe Pământ. La fel ca și carbonul, are doar patru electroni în învelișul său exterior, așa că de ce macromoleculele care formează organisme vii nu sunt bazate pe siliciu? Principalul motiv este că carbonul formează legături mai puternice decât siliciul la temperaturi favorabile vieții, în special cu el însuși. Cei patru electroni nepereche din carcasa exterioară a siliciului se află în al treilea orbital, care poate găzdui 18 electroni. Cei patru electroni nepereche ai carbonului, pe de altă parte, se află în al doilea orbital, care poate găzdui doar 8, iar când orbitalul este umplut, combinația moleculară devine foarte stabilă.
Deoarece legătura carbon-carbon este mai puternică decât legătura siliciu-siliciu, compușii de carbon rămân împreună în apă, în timp ce compușii de siliciu se separă. În afară de aceasta, un alt motiv probabil al dominanței moleculelor pe bază de carbon pe Pământ este abundența oxigenului. Oxidarea alimentează majoritatea proceselor de viață, iar un produs secundar este dioxidul de carbon, care este un gaz. Organismele formate cu molecule pe bază de siliciu ar obține, de asemenea, energie din oxidare, dar, din moment ce dioxidul de siliciu este un solid, ar trebui să expire materie solidă.