Каким свойством углерода объясняется то что он является основным
Углерод – элемент номер шесть. Прямо в середине первой строки периодической таблицы химических элементов. Ну и что? Углерод основа жизни – это самый важный элемент живых организмов. Без этого элемента жизнь, какой мы ее знаем, не существовала бы.
Как вы увидите, шестой элемент периодической таблицы является центральным в соединениях, необходимых для жизни. 
Значение углерода
Соединение, содержащееся главным образом в живых организмах, известно как органическое соединение.
Органические соединения составляют клетки и другие структуры организмов и осуществляют жизненные процессы. Углерод является основным элементом в органических соединениях, поэтому элемент необходим для жизни на Земле. Углерод основа жизни и она, какой мы ее знаем, не могла бы существовать. Теоретически, вроде бы возможны другие формы жизни, но человечество их не знает.
Соединения
Соединение – это вещество, состоящее из двух или более элементов. Соединение имеет уникальный состав, который всегда один и тот же. Мельчайшая частица соединения называется молекулой. Рассмотрим в качестве примера воду. Молекула воды всегда содержит один атом кислорода и два атома водорода. Состав воды выражается химической формулой H2O. Вода не является органическим соединением. Молекула воды всегда имеет такой состав: один атом кислорода и два атома водорода.
Что заставляет атомы молекулы воды “слипаться” вместе? Ответ – химические связи. Химическая связь-это сила, которая удерживает молекулы вместе. Химические связи образуются, когда вещества вступают в реакцию друг с другом. Химическая реакция-это процесс, который превращает одни химические вещества в другие. Для образования соединения необходима химическая реакция. Для разделения веществ в соединении необходима еще одна химическая реакция.
Почему этот элемент главный для жизни
Почему углерод так важен для жизни? Причина – способность образовывать устойчивые связи со многими элементами, в том числе и с самим собой. Это свойство позволяет шестому элементу образовывать огромное разнообразие очень больших и сложных молекул.
На самом деле, в живых организмах содержится около 10 миллионов соединений на основе углерода!
Однако миллионы органических соединений можно разделить всего на четыре основных типа: углеводы, липиды (жиры), белки и нуклеиновые кислоты.
Вы можете сравнить четыре типа в таблице ниже:
| Элементы | Тип соединений | Состав | Функции | Мономер (повторяющиеся звенья) |
| Углеводы | сахар, крахмал | углерод, водород, кислород | снабжает энергией клетки, накапливает энергию, формирует структуры тела | моносахарид |
| Липиды (жиры) | жирное масло | углерод, водород, кислород | накапливает энергию, формирует клеточные мембраны, несет сообщения. | |
| Белки | ферменты, антитела | углерод, водород, кислород, азот, сера | помогает клеткам сохранять форму, формирует мышцы, ускоряет химические реакции, несет сообщения и материалы. | аминокислота |
| Нуклеиновые кислоты | ДНК-РНК | углерод, водород, кислород, азот, фосфор | содержит инструкции для белков, передает инструкции от родителей к потомству, помогает производить белки | нуклеотид |
Углеводы, белки и нуклеиновые кислоты-это крупные молекулы (макромолекулы), построенные из более мелких молекул (мономеров) в результате реакций дегидратации. В реакции дегидратации вода удаляется по мере соединения двух мономеров.
Возникновение «жизненного» элемента углерода
Каждый атом углерода, находящийся на Земле и во Вселенной, возник в ядре красных гигантов при температуре около 100 миллионов градусов.
Атомы углерода как сказано выше, являются основой любого живого организма, ибо обладают способностью соединяться в длинные цепочки и создавать сложные органические молекулы.
Углеродные атомы, из которых построен человеческий организм и биосфера в целом, возникали в те далекие времена, когда еще не существовали Солнце и Солнечная система, когда не было еще даже полимерной цепи, из которой позднее родилось Солнце и все его семейство. Именно в звездах-гигантах возникали тогда из атомов гелия атомы углерода. Это произошло более семи миллиардов лет тому назад. Из звезд атомы углерода потом попали в межзвездное пространство. Там они смешались с межзвездным веществом, из которого позднее возникли полимерные цепи, включая и создание нашей Солнечной системы.
Таким образом, углерод основа жизни которая переместилась из недр старых красных гигантов на нашу планету, а отсюда в земные растения и, наконец, вместе с пищей – в человеческий организм. Именно тогда зародилась жизнь на Земле.
Можно сказать, что без красных гигантов, существовавших семь миллиардов лет назад, на Земле не было бы углерода, а, следовательно, и жизни. Итак, с точки зрения астрономии нашими далекими предками являются именно красные гиганты.
Выводы
- Жизнь основана на углероде – органическая химия изучает соединения, в которых он является центральным элементом.
- Свойства углерода – основа жизни всех органических молекул, образующих живую материю.
- Углерод является таким универсальным элементом, потому что он может образовывать четыре ковалентные связи.
- Углеродные скелеты могут различаться по длине, ветвлению и кольцевой структуре.
- Функциональные группы органических молекул – это части, участвующие в химических реакциях.
- Органические молекулы, важные для жизни, включают в себя относительно небольшие мономеры, а также крупные полимеры.
Источник
Динозавр
17 декабря 2017 · 8,5 K
ALBA synchrotron, postdoc
Вообще, как мы тут недавно обсуждали в другом вопросе, практически любой вопрос “почему” в науке в конце концов приводит к ответу “таковы законы природы в нашей Вселенной”, который хоть и верен, но не слишком конструктивен:)
В частности, законы природы сложились так, что углерод с точки зрения химии оказался самым “никаким” элементом. Ему глубоко пофиг, с кем образовывать ковалентную связь – с другим углеродом, с водородом, с кислородом, с азотом. За счёт этого ему удаётся строить длинные и сложные, но при этом довольно стабильные молекулы. Для других элементов это не так. Кислород или азот образуют прочные связи с водородом, но не друг с другом (построение длинных цепочек азот-азот – вообще самый модный метод синтеза взрывчатки). Связь бор-бор по прочности близка к связи углерод-углерод, зато связь бор-водород очень слабая, а бор-кислород наоборот очень прочная.
Есть ещё вариант кремний-кремний
Кремния ж больше, чем углерода
Помнится, нам это тоже объясняли диной связи кремни… Читать дальше
Физик, биолог, нейрофизиолог, музыкант, писатель, лектор, психоакустик
В вопросе содержится ошибка.
Углерод не является главным органическим веществом на Земле. Углерод – это просто химический элемент, входящий во множество соединений, в том числе и в органические. И в неорганические тоже. Что такое “органические соединения” – не буду рассказывать, наверняка, это кто-то делал до меня.
Вокруг углерода строятся биомолекулярные цепочки, он без труда устанавливает соединения с другими атомами веществ… Читать дальше
Могут ли или существуют ли вещества во Вселенной, которых нет в таблице Менделеева?
ALBA synchrotron, postdoc
Безусловно. Потому что в таблице Менделеева вообще нет веществ, там только элементы.
Могут ли быть элементы, которых нет в таблице Менделеева? Тоже да. Можно делать атомы не только из протонов, нейтронов и электронов. Есть позитроний, есть мюоний, есть мюонные атомы. Для них в принципе нет места в таблице, но их умеют делать и даже заставлять вступать в реакции.
Далее, по сути, любая нейтронная звезда – это огромное атомное ядро, при желании можно прикинуть количество оставшихся в живых после коллапса протонов и выдать получившемуся атому полагающееся ему место в периодической системе.
Прочитать ещё 2 ответа
Почему наша форма жизни именуется углеродной, а не, например, кислородной, и какие ещё формы жизни могут теоретически существовать?
Researcher, Institute of Physics, University of Tartu
Живые организмы состоят в основном из органических соединений (и воды). Органические соединения – это, собственно, соединения углерода (за исключением карбидов, карбонатов и еще некоторого количества соединений углерода, которые относятся к неорганическим веществам). Отсюда и термин “углеродные формы жизни”. Возможно, более правильно было бы назвать это “углеводородной” жизнью, но это уже вопрос терминологии.
Почему именно органические соединения? Жизнь в принципе можно представить как совокупность химических процессов и в этом смысле органические соединения стали основой жизни благодаря тому, что их химия достаточно сложна и разнообразна. Во-первых, структурные характеристики: возможность построения сложных и разветвленных многофункциональных молекул, гомологические ряды, позволяющие тонко настраивать свойства этих молекул, разнообразие функциональных групп. Во-вторых, сами функциональные возможности: органические соединения могут быть и окислителями и восстановителями и кислотами и основаниями, вступать в реакции присоединения, отщепления, обмена, практически в любые типы реакций, собственно говоря. В-третьих, соответствие условиям окружающей среды: два основных источника энергии для жизни на Земле – это солнечный свет и кислород, органические соединения с одной стороны открывают богатые возможности по фотосинтезу, а с другой – способны участвовать в обратимых процессах окисления/восстановления с кислородом (очень важно, что обратимых, поскольку иначе живые организмы сгорали бы или сгнивали при взаимодействии с кислородом).
Соответственно, из этого видно, какие требования могут быть к другим “базовым” элементам жизни. Строго говоря, тут многое зависит от внешних условий. В близких к земным условиях я лично не вижу возможности существования неуглеродной жизни, а если фантазировать произвольные условия, то многие р-элементы могли бы стать основой жизни. И кремний и фосфор, наверное, и бор и сера. В общем любой элемент, способный образовывать структурно-сложные соединения. Дальше можно фантазировать, что могло бы играть роль “кислорода”, а что “водорода” для этого базового элемента и т.д. Кремний нравится фантастам за то, что он близок по многим свойствам к углероду. Но что было бы для него “кислородом”? Может быть, хлор? А “водородом”? Возможно, тот же водород. Ну, в общем это уже бессмысленное фантазирование, для начала нужно задать условия внешней среды.
Прочитать ещё 2 ответа
Кто или что мешает объединению Землян в Единое Человечество..?
Ответ прост. Объединению землян мешают сами люди. Они не желают объединяться. Вот ЧТО ты готов отдать ради объединения с арабами, китайцами и неграми? Вот то-то. А особенно не желают объединяться самые эгоистичные и энергичные из людей- правители. Их много и все они хотят править. А чтобы каждому правителю досталось кем/чем править- нужно разделять. Например 1 страну на 15
Прочитать ещё 10 ответов
Почему таблица химических элементов Менделеева выглядит именно так и почему ее создание было так важно?
Отличник, спортсмен, просто красавец
Идеи периодической системы химических элементов возникали и до Менделеева, но то были не более чем красивые представления списка этих самых элементов, и их свойства просто описывались на основе эмпирических данных. Уникальность варианта Менделеева в том, что он построен на валентности этих элементов, которая раньше не учитывалась, а ищо можно предсказывать их свойства (об этом чуть позже).
[ниже пойдет крайне упрощенное объяснение для тех, кому необязательно знать и объяснять это подробно]
Суть в том, что все атомы стремятся к полному заполнению своих орбиталей – чтобы не оставалось лишних электронов. Те, что уже их заполнили – ,благородные (инертные) газы (гелий, неон, аргон и так далее) – они уже живут хорошо, и потому в реакции вступать не любят, потому и инертные. А вот остальные стремятся к конфигурации инертных газов. Почему именно так – это частично объясняется в квантовой теории, частично постулируется.
Тем, что в правой части (неметаллы), до полного заполнения нужно еще несколько электронов. К примеру, возьмем хлор. По таблице видно, что электронов у него на один меньше, чем у аргона и на семь больше, чем у неона. Даже на основе бытовых представлений понятно, что один электрон передать легче, чем семь – поэтому атом хлора в степени окисления -1 Cl(-1) [атом хлора плюс один электрон] встречается куда чаще, чем в степени окисления +7 (например, оксид хлора (VII) Cl2O7), ведь отодрать семь электронов у атома, который сам хочет себе один, очень сложно. А еще можно посмотреть на фтор – у него электронов еще меньше -> расстояние до положительно заряженного ядра меньше -> электроны притягиваются сильнее, чем к хлору -> получаем, что нет такого элемента, который мог бы забрать электроны у фтора без дополнительного приложения энергии извне.
А тем, что в левой части (металлы), для конфигурации инертного газа проще отдать электроны, чем забрать. Возьмем натрий – ему стоит отдать всего лишь один электрон, чтобы получить конфигурацию неона! А когда вокруг столько всяких хлоров, он легко отдает его и переходит в ион Na+.
Ну вот реагируют они и реагируют, а при чем тут таблица-то? И валентность? А при том, что без них никуда в химичеких расчетах. Кроме того, периодическая таблица – это еще и справочник величин (атомные массы, заряды, вот это все). Знание периодического закона – это вообще знание чуть ли не половины неорганической химии. При понимании периодического закона можно предсказывать свойства элементов, даже еще не открытых (что Менделеев, собственно, и сделал, и это добавило его творению еще больше авторитета).
А еще таблица Менделеева – это таблица не совсем Менделеева, и до него, и во время него вроде как были именно такие. Поэтому в иностранных вариантах ее называют просто Periodic Table.
Ядро Земли имеет огромную температуру, почему нельзя использовать ее в качестве бесплатной энергии?
Инженер-механик физики низких температур. Любитель стейков, истории, науки.
Можно, но данный момент углеводороды жечь дешевле. Пробурить глубочайшую скважину, да не одну, загнать туда теплоноситель для нагрева, поднять его обратно не сильно потеряв в температуре по “дороге” и использовать на поверхности для генерации энергии – слишком дорого. На данный момент наша цивилизация не располагает рентабельными технологиями, производящими электроэнергию данным способом. Хотя в местах активной вулканической активности геотермальное тепло используется очень успешно. Например в Исландии.
Прочитать ещё 4 ответа
Источник
- Главная
- Вопросы & Ответы
- Вопрос 6498984
более месяца назад
Просмотров : 29
Ответов : 1
Лучший ответ:
Атом углерода является основным элементом органического мира, т. к. именно он дает все многообразие органических веществ (за счет различных комбинаций, возможности образования цепей и гибридизации).
более месяца назад
Ваш ответ:
Комментарий должен быть минимум 20 символов
Чтобы получить баллы за ответ войди на сайт
Лучшее из галереи:
Другие вопросы:
Как выдумаете, что имел в виду Николай I, отзываясь о крепостном праве как о «зле для всех ощутительном и очевидном»? Как выдумаете, что имел в виду Николай I, отзываясь о крепостном праве как о «зле для всех ощутительном и очевидном»?
более месяца назад
Смотреть ответ
Просмотров : 10
Ответов : 1
Какие качества личности императора вызывают у А.Ф. Тютчевой симпатию Одобрение, а какие осуждение? Какие качества личности императора вызывают у А.Ф. Тютчевой симпатию Одобрение, а какие осуждение?
более месяца назад
Смотреть ответ
Просмотров : 6
Ответов : 1
Какие качества личности и черты характера, присущие самодержцу, по мнению автора воспоминаний, отражала наружность Николая I? Какие качества личности и черты характера, присущие самодержцу, по мнению автора воспоминаний, отражала наружность Николая I?
более месяца назад
Смотреть ответ
Просмотров : 9
Ответов : 1
Как вы думаете, почему Александр I не поддержал инициативу А.Х. Бенкендорфа, а Николай I, напротив, проявил к ней деятельный интерес? Как вы думаете, почему Александр I не поддержал инициативу А.Х. Бенкендорфа, а Николай I, напротив, проявил к ней деятельный интерес?
более месяца назад
Смотреть ответ
Просмотров : 7
Ответов : 1
Сравните характеристики личности Николая I и Александра I (с. 15). Какие различия вы увидели в образовании сыновей Павла I, в их интересах, идеалах, чертах характера? Сравните характеристики личности Николая I и Александра I (с. 15). Какие различия вы увидели в образовании сыновей Павла I, в их инте…
более месяца назад
Смотреть ответ
Просмотров : 31
Ответов : 2
Источник