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碳为什么如此特殊?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2020-12-25 09:00:58

碳在许多分子中非常普遍,在非常大的恒星内部通过“三重α过程”(3氦、氦-4、原子核与Be-8结合在一起形成C-12),在超新星爆炸过程中产生的碳(和更大的原子)被喷射到太空中。在我们的太阳系形成之前的一段时间里,其中一个肯定已经存在于银河系的这一部分(仍然主要是氢)。

碳作为一个原子是如此特殊,因为它很容易与其他4个原子(4个成键电子)结合,而且这些键非常强。在整个周期表中,最强的键是金刚石中碳原子之间的单键,它们排列成四面体结构(键之间的角度为109.5度)。还有其他更强的键,但它们是双键或三键(如分子氮,N2)。此外,碳和氧(许多类型的分子)以及碳氢化合物中的氢和碳喜欢结合在一起。二氧化碳中碳和氧之间的双键非常强,非常稳定。然而,植物光合作用利用了这一特性,因此二氧化碳是这个星球上生命的全部基础(我们现在在大气中处于非常低的水平,即0.04%)。

碳也很特别,因为当它与自身结合时,结合力也很强。在碳基燃料燃烧产生的火焰中发现的双原子分子(C2)的情况下,这种键有时被认为是四键(实际上非常罕见),尽管它可能只是一个三键。碳也很“高兴”地以长链的形式结合在一起,形成非常高分子量的分子。其中一些,如碳氢化合物,是世界上许多能源工业的基础(“化石燃料”),当它们在空气中燃烧时会反应生成二氧化碳和水,但这些长链也是生物化学的基础。我们所有的身体组织至少在某种程度上(通常是广泛的)利用这些结合形成神奇的生命生物化学,使我们都活下来,并允许新的生命。即使到了现在,生命的大部分生物化学仍然是神秘的,尽管我们所知道的已经足够神奇了!!!!

简言之,碳的键结构和聚合能力是绝对独特的。对于生命的其他化学基础(如硅、硅)也有一些推测。然而,我认为这是空想和没有根据的。我们已经知道外星生命了。当地球上深海火山口周围令人难以置信的生态系统被发现时,这些生命形式和地球上其他地方的生命之间存在着巨大的差异,包括硫化氢的新陈代谢。然而,即使是那些疯狂的生命形式(海参等),在那些“黑烟民”周围,也利用组织中的碳和基于含碳分子的DNA进行繁殖。

一个有趣的事实是,人类和黑猩猩之间的DNA共通性约为98%,人类和榆树(以及其他树木)之间的共通性约为70%,我们只有30%!!!与那些深海喷口周围的“外星生命体”一样。
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