Los átomos de carbono tienen la capacidad en sus configuraciones de electrones para unirse con otros átomos de carbono. En resumen, pueden formar largas cadenas moleculares necesarias para el ADN y la vida.
La página web Shine on you crazy diamond: por qué los humanos son formas de vida basadas en el carbono tiene más información. (El artículo fue presentado por SE Gould el 11 de noviembre de 2012.)
***
- ¿Qué hace que la cosmoquímica sea interesante para algunas personas?
- Cómo transportar materiales reactivos
- ¿Cómo se propaga el calor en sólidos y líquidos?
- ¿Cuál es la masa de una muestra de 0.325 moles de óxido hexagonal de tetrafosforos y cómo encuentro la respuesta?
- Cómo hacer el diagrama de puntos original y final en compuestos iónicos (4 problemas)
Todo en la tierra está compuesto de combinaciones de diferentes elementos, todos los cuales se pueden encontrar en la tabla periódica. Teniendo en cuenta que la tabla periódica contiene 118 elementos, parece una pena que la vida orgánica tiende a presentar solo cinco o seis de esos elementos en grandes cantidades. El principal es el carbono.
ASÍ COMO SER EL ELEMENTO PRINCIPAL EN MATERIA ORGÁNICA, LOS ÁTOMOS DE CARBONO SON EL ÚNICO ELEMENTO EN AMBOS GRAFITOS Y DIAMANTES. CRÉDITO DE IMAGEN ABAJO.
Sería imposible para la vida en la tierra existir sin carbono. El carbono es el componente principal de azúcares, proteínas, grasas, ADN, tejido muscular, casi todo en su cuerpo. La razón por la cual el carbono es tan especial se debe a la configuración electrónica de los átomos individuales. Los electrones existen en ‘capas’ concéntricas alrededor del núcleo central y el carbono tiene cuatro electrones en su capa más externa. Como lo más estable para un átomo es tener ocho electrones, esto significa que cada carbono puede formar cuatro enlaces con los átomos circundantes.
CARBONO QUE FORMA CUATRO BONOS CON CUATRO ÁTOMOS DE HIDRÓGENO.
Cada enlace en la molécula anterior se forma al compartir dos electrones; uno del carbono y uno del hidrógeno. Sin embargo, la capacidad de formar cuatro enlaces no se limita al carbono, es una propiedad de cada átomo con cuatro electrones externos, incluidos silicio, estaño y plomo. Lo que tiene de especial el carbono, y la razón por la que las formas de vida basadas en silicio están restringidas a la ciencia ficción (y las formas de vida basadas en plomo casi nunca se mencionan) es que puede formar enlaces dobles que comparten más de un electrón con otro átomo, como se muestra a continuación. :
CADA CARBONO HA FORMADO CUATRO BONOS (CUATRO LÍNEAS SALEN DE CADA C), PERO DOS DE LOS BONOS ESTÁN CON LA MISMA MOLÉCULA.
¿Por qué el carbono puede hacer esto mientras que el silicio no? Aunque todos los enlaces se dibujan como líneas rectas en el diagrama anterior, en la vida real no todos los enlaces son iguales. El doble enlace consiste en dos tipos diferentes de enlace. Cada enlace está formado por dos orbitales de electrones (uno de cada átomo) que se han superpuesto. La forma más fácil de pensar en un orbital sin entrar en algo de física seria es como una especie de zona borrosa en la que es más probable que un electrón de rápido movimiento esté zumbando. Cuando se superponen dos orbitales, tienes el doble de espacio en el que pueden pasar dos electrones.
El enlace simple está formado por dos orbitales circulares que se superponen y rodean ambos átomos:
DOS ORBITALES ESFÉRICOS SUPERPONEN Y COMPARTIEN ELECTRONES Y ESPACIO ELECTRÓNICO. EL NÚCLEO DE CARBONO ESTÁ EN EL CENTRO DE CADA ESFERA.
El segundo enlace se forma de forma ligeramente diferente. Los electrones que forman estos enlaces no están en un orbital esférico alrededor del núcleo, están en orbitales de forma ovalada que sobresalen por encima y por debajo del núcleo. Cuando se superponen las formas de enlace encima y debajo del primer enlace, como se muestra en el diagrama:
EL PRIMER BONO SE MUESTRA POR LA LÍNEA RODEADA POR EL PLANO VERDE FUZZY. CRÉDITO DE IMAGEN ABAJO
Entonces, ¿por qué el carbono y no el silicio pueden manejar este truco de doble enlace? La respuesta está en el tamaño. El carbono es el más pequeño de todos los átomos con cuatro electrones más externos, lo que significa que los electrones en los orbitales superiores e inferiores están lo suficientemente cerca como para superponerse y formar ese segundo enlace. Sin embargo, para el silicio, hay más orbitales de electrones en el camino, todo el átomo es más grande y es casi imposible que los orbitales externos se acerquen lo suficiente como para formar un doble enlace. Esta es la razón por la cual el dióxido de carbono es una molécula gaseosa pequeña que consta de dos oxígenos, ambos formando un doble enlace con un solo carbono, mientras que el dióxido de silicio es un gigante masivo de una molécula hecha de un gran número de átomos alternos de oxígeno y silicio y se conoce más comúnmente como arena.
DIÓXIDO DE SILICIO (ARENA) A LA IZQUIERDA, DIÓXIDO DE CARBONO A LA DERECHA
Puede intentar obtener enlaces dobles de silicio-silicio si se esfuerza, pero son bastante inestables y tendrán la oportunidad de perder ese doble enlace a favor de formar otro solo. Los dobles enlaces carbono-carbono, por otro lado, se forman de forma natural y fácil, y son cruciales para todos los organismos vivos en la tierra. Si hubiera formas de vida basadas en silicio, la pura química de sus átomos significa que tendrían que construirse en líneas muy diferentes para la vida en la tierra.
