Органска једињења су она од којих зависи живот, а сва садрже угљеник. У ствари, дефиниција органског једињења је она која садржи угљеник. То је шести по заступљености елемент у свемиру, а угљеник такође заузима шесту позицију на периодном систему. У својој унутрашњој љусци има два електрона, а у спољној четири, и управо овај распоред чини угљеник тако свестраним елементом. Зато што се може комбиновати на толико различитих начина и зато што су везе карбонских облика довољно јаке да останемо нетакнути у води - други животни захтев - угљеник је неопходан за живот као што знамо то. У ствари, може се изнети аргумент да је угљеник неопходан да би живот постојао негде другде у универзуму, као и на Земљи.
ТЛ; ДР (предуго; Нисам прочитао)
Будући да у својој другој орбитали има четири електрона, који могу да приме осам, угљеник се може комбиновати на много различитих начина и може створити врло велике молекуле. Угљеничне везе су јаке и могу остати заједно у води. Угљеник је толико свестран елемент да постоји скоро 10 милиона различитих једињења угљеника.
У питању је Валенци
Стварање хемијских једињења углавном следи правило октета по којем атоми траже стабилност стицањем или губљењем електрона да би постигли оптималан број од осам електрона у њиховој спољној љусци. У том циљу они формирају јонске и ковалентне везе. Приликом формирања ковалентне везе, атом дели електроне са најмање још једним атомом, омогућавајући оба атома да постигну стабилније стање.
Са само четири електрона у спољној овојници, угљеник је подједнако способан да донира и прихвата електроне и може истовремено да формира четири ковалентне везе. Молекул метана (ЦХ4) је једноставан пример. Угљеник такође може створити везе сам са собом, а везе су јаке. Дијамант и графит су у потпуности састављени од угљеника. Забава започиње повезивањем угљеника са комбинацијама атома угљеника и атома других елемената, посебно водоника и кисеоника.
Стварање макромолекула
Размотрите шта се дешава када два атома угљеника међусобно формирају ковалентну везу. Они се могу комбиновати на неколико начина, а на један деле један електронски пар, остављајући отворена три места везивања. Пар атома сада има шест отворених положаја везивања, а ако један или више њих заузима атом угљеника, број места везивања брзо расте. Резултат су молекули који се састоје од великих низова атома угљеника и других елемената. Ове жице могу расти линеарно или се могу затворити и обликовати прстенове или хексагоналне структуре које се такође могу комбиновати са другим структурама да би створиле још веће молекуле. Могућности су готово неограничене. До данас су хемичари каталогизирали готово 10 милиона различитих једињења угљеника. Најважнији за живот су угљени хидрати, који се у целини формирају са угљеником, водоником, липидима, протеинима и нуклеинским киселинама, од којих је најпознатији пример ДНК.
Зашто не силицијум?
Силицијум је елемент који је непосредно испод угљеника у периодном систему и на Земљи га има око 135 пута више. Попут угљеника, у спољној љусци има само четири електрона, па зашто макромолекуле које формирају живе организме нису на бази силицијума? Главни разлог је тај што угљеник ствара јаче везе од силицијума на температурама погодним за живот, посебно сам са собом. Четири неспарена електрона у спољној овојници силицијума налазе се у његовој трећој орбитали, која потенцијално може да прими 18 електрона. Четири неспарена електрона Карбона, с друге стране, налазе се у његовој другој орбитали, која може да прими само 8, а када се орбитала напуни, молекуларна комбинација постаје веома стабилна.
Будући да је веза угљеник-угљеник јача од везе силицијум-силицијум, једињења угљеника остају заједно у води док се силицијум једињења распадају. Поред овога, још један вероватни разлог за доминацију молекула заснованих на угљенику на Земљи је обиље кисеоника. Оксидација подгрева већину животних процеса, а нуспроизвод је угљен-диоксид, који је гас. Организми настали молекулима на бази силицијума вероватно би такође добили енергију од оксидације, али пошто је силицијум диоксид чврста супстанца, морали би да издахну чврсту материју.
