为什么我们叫碳基生命?因为一切生命物质都是基于碳元素搭建

这是一张元素周期表

为什么我们叫碳基生命?因为一切生命物质都是基于碳元素搭建

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现在有118个元素
未来有多少,我们不能确定
 
所有的物质都由这些元素构成
用化学手段无法再分解它们
 
构成这张表的118个元素中
拿出8个元素
氢,碳,氮,氧,钠,磷,硫,钾
我们的故事从这八个元素开始
为什么我们叫碳基生命?因为一切生命物质都是基于碳元素搭建

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碳基生命
 
构成生命的最主要元素就是这8个
其中有一个元素主宰着整个生命
在科幻小说里经常会听到一个名词
碳基生物
是的,我们就是碳基生物
有机化学其实就是碳化学
为什么我们叫碳基生命?因为一切生命物质都是基于碳元素搭建

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为什么会是碳?
这要从原子结构说起
各种原子能够结合到一起是因为化学键的作用
具体来说就是它们外层电子数量不同
其中最稳定的就是元素周期表最右边这一列
氦氖氩氪氙氡
除了氦的最外层电子是2个(因为它只有2个电子)
其他的几个最外层电子都是8个
是最稳定的结构
所以被称为惰性气体
后来在实验室里
人们用一些方法打破了他们不能化合的神话
于是被称为稀有气体
为什么我们叫碳基生命?因为一切生命物质都是基于碳元素搭建

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所有的原子都会追求最外层8电子的稳定结构
但是除了稀有气体这一列
其他的元素最外层都少于8个
比如氧原子
一共有8个电子
但是分成两层,
第一层是2个电子,
第二层是6个电子
要达到稳定
就需要在最外层加入两个电子
为什么我们叫碳基生命?因为一切生命物质都是基于碳元素搭建

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有一种方法是跟邻居一起分享电子
比如这时候再来一个氧原子
两者靠得很近的时候
两个氧原子分别出两个电子紧密联系到一起
这四个电子就变成共用电子对
对于任何一个氧原子来说
都多了两个电子
最外层就形成了稳定的8电子结构
于是他们就稳定在了一起
这个结合叫做共价键
稳定的两个氧原子就形成了O2
也就是氧气分子
为什么我们叫碳基生命?因为一切生命物质都是基于碳元素搭建

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当然不一定要跟同族的共享,
也可以跟不同元素一起形成共价键
比如一个氧原子和两个氢原子,各自形成一个共价键,就是H?O,也就是水分子 。
 
再看看氯元素
有17个电子
第一层2个,第二层8个,最外层7个电子
这时候最外层再来1个电子就能形成8电子结构
他可以找一个氯元素形成一个共价键,变成氯气Cl2
为什么我们叫碳基生命?因为一切生命物质都是基于碳元素搭建

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也可以有另一种方法
那就是从别人那抢一个电子过来
跟谁抢呢?
看看这位老兄,
钠元素
它有11个电子
第一层2个,第二层8个,最外层1个电子
这时候如果钠元素想要稳定
要么去搞7个电子过来形成8电子
要么把最外层这1个送走
这样第二层8个就变成最外层,
形成了稳定结构 。
为什么我们叫碳基生命?因为一切生命物质都是基于碳元素搭建

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显然送走1个比弄7个过来更容易
当氯和钠相遇,
一拍即合,天雷勾动地火 。
钠给了一个电子给氯
大家都满足了
而此时
钠少了一个电子变成了带正电,
氯多了一个电子变成了带负电 。
 
所谓异性相吸,
他们就因为这一个要一个送,
被牢牢地吸在了一起
形成了稳定的NaCl分子,
也就是我们常说的食盐,
这一成键方式叫做离子键 。
 
现在我们再看碳元素
它一共6个电子,
第一层2个,最外层4个
为什么我们叫碳基生命?因为一切生命物质都是基于碳元素搭建

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失去4个和得到4个难度都差不多
所以碳主要形成共价键(也有例外)
如果我们把元素之间的化学键理解为手拉手,
碳元素就是有4只手在呼唤同伴
这样如果同伴只有一只手
他可以拉4个入伙
同伴有两只手
他可以拉两个入伙
也可以拉一个三只手同伴加一个一只手同伴


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