Dlaczego węgiel?

Chemia organiczna opiera się na związkach węgla. Jest to fakt, można powiedzieć dogmat naukowy. Każdy chemik to wie, zgadza się z tym i nie stara się tego nawet podważyć, bo tego (chyba) nawet nie da się podważyć. Ponieważ życie opiera się głownie na tym co dzieje się w chemii organicznej, oznacza to, że życie istnieje na fundamencie zbudowanym z węgla- kolejny dogmat. Zawsze mówi się o związkach węgla, o chemii węgla, że życie to reakcje związków węgla... ale rzadko mówi się, dlaczego akurat węgiel? Postanowiłem, że w pięciu krokach udowodnię, że nie ma innej możliwości.

Krok 0

Układ Okresowy- możemy przyjąć, że składa się już z 118 pierwiastków chemicznych. Wybór ogromny, biorąc pod uwagę, że my potrzebujemy jednego, głównego pierwiastka, który będzie stanowił trzon życia. Ponieważ życie, przynajmniej u Nas jest dość powszechnym zjawiskiem, danego pierwiastka, na którym życie będzie się opierać musi być odpowiednia ilość.  Musi być go dużo, ale też bez przesady. Ponieważ "dużo/mało" to pojęcia subiektywne, zaliczam je do kroku zerowego, czyli do momentu w którym mamy do dyspozycji cały Układ Okresowy. Dla naszej wygody przyjmiemy, że oficjalnie mamy do dyspozycji 118 pierwiastków, czyli można powiedzieć, że cały komplet.

Krok 1

Krok pierwszy. Trzon życia musi występować naturalnie w przyrodzie. Jak wiemy kilka pierwiastków nie występuje w przyrodzie, a zostały stworzone przez człowieka. Tymi nienaturalnymi pierwiastkami są wszystkie pierwiastki za uranem- ponieważ życie istniało na Ziemi, na długo przed tym jak człowiek miał okazję uzyskać sztuczne pierwiastki spokojnie możemy wykreślić z naszej układanki 26 pierwiastków, które z wyżej wymienionych powodów nie mogą zostać wzięte pod uwagę w typowaniu pierwiastka, który nadawałby się na ten najważniejszy z punktu widzenia życia.

Krok 2

Idziemy dalej. Pierwiastek, który wybierzemy musi być reaktywny. Spokojnie z naszej układanki wykreślamy cały rząd gazów szlachetnych- ponieważ jak wiadomo nie biorą one udziału w reakcjach chemicznych z tego prostego względu, że na swojej ostatniej powłoce mają tyle elektronów ile powinny mieć i nie potrzeba im ani więcej, ani mniej, stąd niechętnie wchodzą w jakiekolwiek reakcję chemiczne. Oczywiście człowiek jest istotą, której udało się zmusić niektóre gazy szlachetne do tworzenia związków, ale są to bardzo nietrwałe związki i bardzo ciężko je uzyskać. W naturze (chyba) tak się nie dzieję, a nawet jeśli jakimś cudem się tak stanie to jest to bardzo rzadkie zjawisko i nie sprzyjałoby ono w powstaniu i tym bardziej podtrzymywaniu procesów chemicznych, zachodzących w organizmach żywych.

Krok 3

Jak już wspomnieliśmy, nasz pierwiastek, który musimy wybrać musi tworzyć wiązania chemiczne. Na tym etapie wykreślamy grupę halogenowców i wodór. Robimy tak dlatego, że halogeny i wodór najczęściej tworzą pojedyncze wiązania. Jak wiemy, życie opiera się na bardzo, bardzo skomplikowanych związkach chemicznych, które są bardzo mocno rozbudowane. Rozbudowanie wymaga tworzenia kilku wiązań, żeby móc mówić o łańcuchach. Z tej prostej przyczyny, pierwiastki, które najchętniej tworzą jedno wiązanie mogą zostać wykreślone z listy, ponieważ nie da się zbudować długich łańcuchów z pierwiastków, które mogłyby się łączyć jedynie pojedynczymi wiązaniami.

Krok 4

Teraz nastąpi najbardziej drastyczne cięcie w naszej układance. Wykreślamy praktycznie większość pierwiastków, a mianowicie wszystkie metale. Jak już ustaliliśmy, nasz wybrany pierwiastek musi tworzyć wiązania i musi ich być więcej niż jedno. Oczywiście metale mogą tworzyć więcej niż jedno wiązanie chemiczne i myślę, że dałoby się je zmusić do tworzenia łańcuchów molekularnych... ale jak zwykle jest jedno "ale"- metale najchętniej tworzą pewien specyficzny typ wiązań chemicznych- wiązania jonowe. Jest to niekorzystne, ponieważ wiązania jonowe nie są "konkretne". Mam na myśli, że kationy i aniony zawarte w jonowej sieci krystalicznej tworzą wiązania tak jakby z wszystkimi pozostałymi kationami i anionami dookoła. Biorąc na przykład chlorek sodu, którego kationy sodu i aniony chloru potasowane są naprzemiennie w sieci krystalicznej, nie wiemy, który kation sodowy tworzy z którym konkretnie anionem chlorkowym wiązanie chemiczne... może z tym po prawej, po lewej, na górze, na dole, z przodu i z tyłu, albo z tym w kolejnym rzędzie. Oczywiście podstawowy budulec życia nie może być taki niekonkretny i wiązania, które tworzy muszą być konkretnie zlokalizowane i musi być konkretnie wiadomo, który atom z którym jest połączony. Nie trzeba oczywiście dodawać, że (prawie wszystkie) związki o budowie jonowej rozpuszczają się dobrze w wodzie... a życie przecież nie może się tak po prostu rozpuścić!

Krok 5

Idziemy dalej już do ostatniego kroku. Teraz zostało nam mało pierwiastków, ale ponieważ mówimy tutaj o podstawie i filarze życia, więc możemy sobie powybrzydzać. Ostatni etap zacznijmy od eliminacji gazów. W sumie to, że są to gazy, aż tak bardzo nie przeszkadza, ale biorąc pod uwagę trudność rozrywania wiązań między azotem, oraz to, że tlen dość łatwo wchodzi w reakcję chemiczne spokojnie możemy sobie je darować... są lepsi kandydaci. Zostały nam już tylko ciała stałe i musimy odnieść się do ich energii wiązań między sobą. Dobrze by było, żeby łańcuchy związków były mocno ze sobą zespolone, czyli, żeby atomy tworzące ten łańcuch mocno się siebie trzymały. Patrząc na energię wiązań tych samych atomów ze sobą widzimy, że węgiel z pozostałej gromadki tworzy najsilniejsze wiązania. Ponadto biorąc pod uwagę budowę atomu węgla, ma on możliwości tworzenia czterech wiązań międzyatomowych, zlokalizowanych w narożach czworościanu foremnego. Umożliwia to na łączenie się z czterema różnymi atomami i utrzymywanie ich na tyle daleko od siebie, że całość struktury jest stabilna, a z uwagi na fakt, że jeden atom węgla może tworzyć po cztery wiązania, mamy możliwość tworzenia całych wachlarzy najróżniejszych struktur. Trzeba również powiedzieć, że atom węgla jest dość towarzyskim atomem i ma możliwość tworzenia wiązań z najróżniejszymi atomami, co zwiększa możliwość struktur jakie mogą powstać...

Myślę, że węgiel jest najrozsądniejszym wyborem jeśli chodzi o podstawę chemii życia ;)

Pamiętajcie o naszym zaprzyjaźnionym Antykwariacie!

Zachęcam do komentowania!  Zapraszam również na naszą stronę na Facebook!