УГЛЕРОД И ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ



Предыдущая | Следующая

Содержание

УГЛЕРОД И ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ

Углерод (по-английски carbon, от carbo, означающего charcoal— древесный уголь) находится в четвертой группе периодической таблицы элементов. Это означает, что он имеет четыре электрона на наиболее удаленной электронной орбите. Углерод необычен тем, что он образует сильные углерод-углеродные связи, которые сохраняют прочность, даже когда углеродные группы ассоциируются с другими элементами. Наиболее стабильными элементами или комбинациями элементов являются те, которые содержат восемь электронов (октет) во внешней оболочке. Для углерода такая комбинация возможна при образовании ковалентных связей; она достигается посредством разделения электронов между углеродом и другими элементами. Например, углерод легко восстанавливается водородом или окисляется кислородом с образованием двух наиболее распространенных соединений углерода в земной коре — метана и двуокиси углерода.

Вокруг атомов углерода образуется октет электронов посредством заимствования одного электрона от каждого из четырех атомов водорода или двух электронов от каждого из двух атомов кислорода.

Однако истинная уникальность углерода, которая позволила ему стать основным элементом любой формы живого вещества, заключается в его способности взаимодействовать самому с собой, образуя длинные углеродные цепи, кольца и сложные мос-тиковые структуры. Только еще один элемент, кремний, также имеющий четыре валентных электрона, обладает сходными свойствами. Кремниевые цепочки можно получить в лаборатории, но они не существуют в природе по следующим причинам: I) энергия кремний-кремниевой связи равна 53 ккал/моль, что гораздо меньше энергии углерод-углеродной связи, равной НЗ ккал/моль; 2) электроны на внешней оболочке кремния легко вступают во взаимодействие с водой, кислородом или аммиаком, поэтому кремниевые цепочки неустойчивы в присутствии л'пх соединений; 3) кремний не способен образовывать двойные гнизи с кислородом, в противном случае мы бы имели мономер Si()2, наподобие углекислого газа. Окислы кремния существуют только в виде твердых высокомолекулярных полимеров. Эти твердые кристаллические вещества не способны циркулировать и гидросфере и биосфере подобно С02.

Углерод, насколько нам известно, находился в основе всего живого с момента зарождения жизни на Земле. В связи с этим химию углерода часто рассматривают в качестве органической химии, тогда как химия всех остальных элементов известна как неорганическая химия. Свыше 100 элементов, в число которых не входит углерод, образуют в комбинации друг с другом примерно 70 000 неорганических соединений, в то время как взаимодействие атомов углерода между собой и с другими элементами дает около четырех миллионов органических соединений. Углерод содержится в пище, которую мы едим; в воздухе, которым мы дышим; в одежде, которую мы носим; в домах, которые мы строим; в горючем, которым отапливаются наши дома и приводятся в движение наши автомобили, поезда, самолеты. Углерод — один из самых распространенных элементов па Земле; он широко распространен в земной коре.

Содержание