Kandungan
- TL; DR (Terlalu Panjang, Tidak Baca)
- Mengenai Kebenaran
- Pembentukan Makromolekul
- Mengapa Bukan Silikon?
Sebatian organik adalah yang bergantung kepada kehidupan, dan semuanya mengandungi karbon. Malah, definisi sebatian organik adalah yang mengandungi karbon. Ia adalah unsur keenam yang paling banyak di alam semesta, dan karbon juga menduduki kedudukan keenam pada jadual berkala. Ia mempunyai dua elektron dalam shell dalamannya dan empat di luarnya, dan susunan ini menjadikan karbon seperti elemen serba boleh. Kerana ia boleh menggabungkan dengan begitu banyak cara yang berbeza, dan kerana bentuk karbon bon cukup kuat untuk kekal utuh dalam air - keperluan lain untuk kehidupan - karbon sangat diperlukan untuk kehidupan seperti yang kita tahu. Malah, hujah boleh dibuat bahawa karbon diperlukan untuk hidup di tempat lain di alam semesta serta di Bumi.
TL; DR (Terlalu Panjang, Tidak Baca)
Kerana ia mempunyai empat elektron dalam orbit kedua, yang dapat menampung lapan, karbon dapat digabungkan dalam banyak cara, dan dapat membentuk molekul yang sangat besar. Bon karbon adalah kuat dan boleh kekal bersama di dalam air. Karbon adalah satu elemen serba boleh yang hampir 10 juta sebatian karbon yang berbeza wujud.
Mengenai Kebenaran
Pembentukan sebatian kimia secara amnya mengikuti peraturan oktet di mana atom mencari kestabilan dengan memperoleh atau kehilangan elektron untuk mencapai bilangan lapan elektron optimum dalam cangkang luar mereka. Untuk tujuan ini, mereka membentuk ikatan ionik dan kovalen. Apabila membentuk ikatan kovalen, satu atom berkongsi elektron dengan sekurang-kurangnya satu atom lain, yang membolehkan kedua-dua atom mencapai keadaan yang lebih stabil.
Dengan hanya empat elektron dalam shell luarnya, karbon sama-sama mampu menderma dan menerima elektron, dan ia boleh membentuk empat ikatan kovalen sekaligus. Molekul metana (CH4) adalah contoh mudah. Karbon juga boleh membentuk bon dengan sendirinya, dan bonnya kuat. Diamond dan grafit kedua-duanya terdiri daripada karbon. Keseronokan bermula apabila ikatan karbon dengan kombinasi atom karbon dan elemen lain, terutamanya hidrogen dan oksigen.
Pembentukan Makromolekul
Pertimbangkan apa yang berlaku apabila dua atom karbon membentuk ikatan kovalen antara satu sama lain. Mereka boleh bergabung dalam beberapa cara, dan dalam satu, mereka berkongsi pasangan elektron tunggal, meninggalkan tiga kedudukan ikatan terbuka. Sepasang atom kini mempunyai enam kedudukan ikatan terbuka, dan jika satu atau lebih diduduki oleh atom karbon, bilangan kedudukan ikatan dengan cepat berkembang. Molekul yang mengandungi tali besar atom karbon dan unsur-unsur lain adalah hasilnya. String ini boleh tumbuh secara linear, atau mereka boleh menutup dan membentuk cincin atau struktur heksagon yang juga boleh bergabung dengan struktur lain untuk membentuk molekul yang lebih besar. Kemungkinan hampir tidak terbatas. Sehingga kini, ahli kimia telah mengkatalogkan hampir 10 juta sebatian karbon yang berlainan. Yang paling penting untuk kehidupan termasuk karbohidrat, yang terbentuk sepenuhnya dengan karbon, hidrogen, lipid, protein dan asid nukleik, yang mana contoh paling terkenal adalah DNA.
Mengapa Bukan Silikon?
Silikon adalah unsur di bawah karbon dalam jadual berkala, dan kira-kira 135 kali lebih banyak di Bumi. Seperti karbon, ia hanya mempunyai empat elektron di luarnya, jadi mengapa aroma makromolekul yang membentuk organisma hidup berasaskan silikon? Sebab utama ialah karbon membentuk ikatan yang lebih kuat daripada silikon pada suhu yang kondusif untuk hidup, terutama dengan sendirinya. Empat elektron tidak berpasangan dalam silika luar shell berada dalam orbit ketiga, yang berpotensi dapat memuatkan 18 elektron. Karbon empat elektron tidak berpasangan, di sisi lain, berada dalam orbit kedua, yang dapat menampung hanya 8, dan apabila orbital diisi, kombinasi molekul menjadi sangat stabil.
Kerana ikatan karbon-karbon lebih kuat daripada ikatan silikon-silikon, sebatian karbon tinggal bersama dalam air manakala sebatian silikon pecah. Selain itu, satu lagi kemungkinan sebab untuk menguasai molekul berasaskan karbon di Bumi adalah banyaknya oksigen. Bahan pengoksidaan membebankan kebanyakan proses kehidupan, dan produk sampingan adalah karbon dioksida, yang merupakan gas. Organisma yang terbentuk dengan molekul berasaskan silikon mungkin juga mendapat tenaga daripada pengoksidaan, tetapi kerana silikon dioksida adalah pepejal, mereka perlu mengusir pepejal.