İçerik
Organik bileşikler yaşamın dayandığı bileşiklerdir ve hepsinde karbon bulunur. Aslında, organik bir bileşiğin tanımı karbon içeren bir tanımdır. Onun evrendeki en bol bulunan altıncı öğedir ve karbon da periyodik tablodaki altıncı pozisyonu işgal eder. İç kabuğunda iki elektronu, dış kabuğunda dört elektronu ve karbonu çok yönlü bir eleman yapan bu düzenlemesi. Çünkü birçok farklı şekilde birleşebilir ve karbon bağları suda bozulmadan kalabilecek kadar güçlü olduğundan - yaşam için diğer şart - karbon bildiğimiz yaşam için vazgeçilmezdir. Aslında, yaşamın evrende ve Dünyada başka bir yerde var olması için karbonun gerekli olduğu argümanı yapılabilir.
TL; DR (Çok Uzun; Okumadı)
İkinci yörüngesinde sekiz elektronu barındırabilen dört elektronu olduğundan, karbon birçok farklı şekilde birleşebilir ve çok büyük moleküller oluşturabilir. Karbon bağları güçlüdür ve suda birlikte kalabilirler. Karbon, yaklaşık 10 milyon farklı karbon bileşiğinin bulunduğu çok yönlü bir elementtir.
Değerliği Hakkında
Kimyasal bileşiklerin oluşumu genellikle, dış kabuklarında optimum sekiz elektron sayısını elde etmek için elektronları kazanarak ya da kaybederek atomların kararlılık aradığı oktet kuralını izler. Bu amaçla, iyonik ve kovalent bağlar oluştururlar. Bir kovalent bağ oluştururken, bir atom en az bir başka atomla elektronları paylaşır ve her iki atomun daha kararlı bir duruma ulaşmasını sağlar.
Dış kabuğunda yalnızca dört elektron bulunan karbon, elektronları eşit olarak bağışlayabilir ve kabul edebilir ve aynı anda dört kovalent bağ oluşturabilir. Metan molekülü (CH4) basit bir örnektir. Karbon ayrıca kendisiyle bağlar oluşturabilir ve bağlar kuvvetlidir. Hem elmas hem de grafit tamamen karbondan oluşur. Eğlence, karbon, karbon atomlarının ve diğer elementlerin, özellikle hidrojen ve oksijenin kombinasyonları ile bağlandığında başlar.
Makromoleküllerin Oluşumu
İki karbon atomu birbiriyle kovalent bir bağ oluşturduğunda ne olacağını düşünün. Birkaç yolla birleştirebilirler ve birinde, üç yapıştırma pozisyonunu açık bırakarak tek bir elektron çiftini paylaşırlar. Atom çifti şimdi altı açık bağ pozisyonuna sahiptir ve eğer bir veya daha fazla karbon atomu tarafından işgal edilirse, bağlanma pozisyonlarının sayısı hızla artar. Sonuçta büyük miktarda karbon atomu dizisi ve diğer elementlerden oluşan moleküller ortaya çıkar. Bu dizgiler doğrusal olarak büyüyebilir veya daha da büyük moleküller oluşturmak üzere diğer yapılarla birleştirebilen halkalar veya altıgen yapılar oluşturabilir ve bunları kapatabilir. Olasılıklar neredeyse sınırsızdır. Bugüne kadar kimyagerler yaklaşık 10 milyon farklı karbon bileşiği katalogladılar. Yaşam için en önemlisi, tamamen karbon, hidrojen, lipitler, proteinler ve nükleik asitlerle oluşturulan karbonhidratları içerir; bunların en iyi bilinen örneği DNA'dır.
Neden Silikon Değil?
Silikon, periyodik tablodaki karbonun hemen altındaki elementtir ve Dünya üzerinde yaklaşık 135 kat daha fazla bulunur. Karbon gibi, dış kabuğunda sadece dört elektron var, peki neden canlı organizmaları silikon bazlı oluşturan makromoleküller değil? Asıl sebep, karbonun, özellikle kendisiyle birlikte, yaşam için elverişli sıcaklıklarda silikondan daha güçlü bağlar oluşturmasıdır. Silikons dış kabuğundaki eşleştirilmemiş dört elektron, potansiyel olarak 18 elektronu barındırabilen üçüncü yörüngesindedir. Öte yandan, eşleştirilmemiş dört elektronu karbonlar, sadece 8 barındırabilen ikinci yörüngesindedir ve yörünge doldurulduğunda, moleküler kombinasyon çok kararlı hale gelir.
Karbon-karbon bağı, silikon-silikon bağından daha güçlü olduğundan, karbon bileşikleri suda bir arada kalırken, silikon bileşikleri parçalanır. Bunun yanı sıra, dünyadaki karbon bazlı moleküllerin baskınlığının olası bir başka nedeni de oksijen bolluğu. Oksidasyon, çoğu yaşam prosesini besler ve bir yan ürün, bir gaz olan karbondioksittir. Silikon bazlı moleküller ile oluşan organizmalar muhtemelen oksidasyondan da enerji alırlar, ancak silikon dioksit bir katı olduğu için katı maddeyi solumak zorunda kalacaklardı.