Compostos orgânicos são aqueles dos quais a vida depende, e todos eles contêm carbono. De fato, a definição de um composto orgânico é aquela que contém carbono. É o sexto elemento mais abundante no universo e o carbono também ocupa a sexta posição na tabela periódica. Tem dois elétrons em sua casca interna e quatro na externa, e é esse arranjo que torna o carbono um elemento tão versátil. Porque ele pode combinar de tantas maneiras diferentes, e porque as formas de carbono das ligações são fortes o suficiente para permanecerem intactas na água - o outro requisito para a vida - o carbono é indispensável para a vida como a conhecemos. De fato, pode-se argumentar que o carbono é necessário para que a vida exista em outras partes do universo, assim como na Terra.

TL; DR (Demasiado longo; não leu)

Como tem quatro elétrons em seu segundo orbital, que podem acomodar oito, o carbono pode se combinar de muitas maneiras diferentes e pode formar moléculas muito grandes. As ligações de carbono são fortes e podem permanecer juntas na água. Carbono é um elemento tão versátil que existem quase 10 milhões de diferentes compostos de carbono.

É sobre a Valência

A formação de compostos químicos geralmente segue a regra do octeto pela qual os átomos buscam estabilidade ganhando ou perdendo elétrons para atingir o número ideal de oito elétrons em sua camada externa. Para este fim, eles formam ligações iônicas e covalentes. Ao formar uma ligação covalente, um átomo compartilha elétrons com pelo menos um outro átomo, permitindo que ambos os átomos atinjam um estado mais estável.

Com apenas quatro elétrons em sua camada externa, o carbono é igualmente capaz de doar e aceitar elétrons, e pode formar quatro ligações covalentes de uma só vez. A molécula de metano (CH _{4) é um exemplo simples. O carbono também pode formar títulos consigo mesmo e os títulos são fortes. Diamante e grafite são compostos inteiramente de carbono. A diversão começa quando as ligações de carbono com combinações de átomos de carbono e os de outros elementos, particularmente hidrogênio e oxigênio.}

A formação de macromoléculas

Considere o que acontece quando dois átomos de carbono formam uma ligação covalente com entre si. Eles podem combinar de várias maneiras e, em um, compartilham um único par de elétrons, deixando três posições de ligação abertas. O par de átomos tem agora seis posições de ligação abertas, e se uma ou mais é ocupada por um átomo de carbono, o número de posições de ligação cresce rapidamente. Moléculas consistindo de grandes cadeias de átomos de carbono e outros elementos são o resultado. Essas cadeias podem crescer linearmente, ou podem se fechar e formar anéis ou estruturas hexagonais que também podem se combinar com outras estruturas para formar moléculas ainda maiores. As possibilidades são quase ilimitadas. Até hoje, os químicos catalogaram quase 10 milhões de diferentes compostos de carbono. Os mais importantes para a vida incluem os carboidratos, que são formados inteiramente com carbono, hidrogênio, lipídios, proteínas e ácidos nucléicos, dos quais o exemplo mais conhecido é o DNA.

Por que não o silício?

O silício é o elemento sob o carbono na tabela periódica, e é cerca de 135 vezes mais abundante na Terra. Como o carbono, ele tem apenas quatro elétrons em sua camada externa, então por que as macromoléculas que formam organismos vivos não são baseadas em silício? A principal razão é que o carbono forma ligações mais fortes que o silício a temperaturas favoráveis ​​à vida, especialmente consigo mesmo. Os quatro elétrons não pareados na camada externa do silício estão em seu terceiro orbital, que pode acomodar 18 elétrons. Os quatro elétrons desemparelhados do carbono, por outro lado, estão em seu segundo orbital, que pode acomodar apenas 8, e quando o orbital é preenchido, a combinação molecular se torna muito estável.

Porque a ligação carbono-carbono é mais forte do que a ligação silício-silício, os compostos de carbono permanecem juntos na água enquanto os compostos de silício se separam. Além disso, outra provável razão para o domínio das moléculas à base de carbono na Terra é a abundância de oxigênio. A oxidação alimenta a maioria dos processos da vida, e um subproduto é o dióxido de carbono, que é um gás. Organismos formados com moléculas baseadas em silício provavelmente também obteriam energia da oxidação, mas como o dióxido de silício é um sólido, eles teriam que exalar a matéria sólida.