為啥碳元素可以成為生命的基礎骨架?金屬元素,過渡金屬元素,其他非金屬元素為什麼不行?(化學性質分析)?

時間 2021-12-26 23:05:11

1樓:一三呃

建議題主加乙個限定條件,在地球的環境下,不考慮其他情況( 比如傳說中冥府行星上的矽酸鹽基生命)。

首先構成生命必須要求本身的含量比較豐富,這樣鐵鎳之後的元素就可以pass,本來就是中子俘獲的產物,宇宙中含量本來就低。之前的Be(鈹),B(硼)什麼的也可以pass。

其次,元素的性質不能太不活潑,這樣惰性氣體就基本可以pass。

正好宇宙和地球上碳元素比較豐富,而且本身性質比較獨特,在地球的環境下的確是最適合的構建生命的元素。

碳的特性有以下幾點對構建生命骨架非常重要:

①性質居中,既不容易充分得電子(比如鹵素),也不容易充分失去電子(鹼金屬鹼土金屬),對於週期表靠前的元素來說,鹵素和鹼金屬鹼土金屬都難以構成長鏈。

②本身可以構成穩定的碳鏈,鍵的型別多變(單鍵雙鍵三鍵任君選擇),長度可以很長。這點很重要,同族的矽就沒法構成很長的矽鏈(當然,矽氧鏈可以很長,不過那是另外的故事了)。

③單質(金剛石,石墨,足球烯)雖然穩定但也容易和其他物質發生反應(沒錯,就是氧氣),邊上的氮元素單質也很穩定但性質太穩定了,難以直接參與反應(氮氣是保護氣之一)。

④就像上面第三點所說那樣,碳單質雖然穩定,但碳的化合物(氧化物,氫化物等)大多呈液態或氣態,而且得益於碳鏈的延伸,結構豐富多彩。相比之下,矽本身性質穩定不說,二氧化矽的性質也很穩定,導致在地球環境下難以利用(當然,冥府行星的環境下除外)。同樣的道理,鐵也不適合(氧化鐵熔點很高)。

當然了,具有以上性質的元素還有硫,磷(有豐富的S-S鍵和P-P鍵)。但相比於碳,硫,磷較易於得到電子,而且它們的單質含量明顯比碳低。因而,在地球環境下碳基成為生命的絕對主流。

如果環境溫度很高(比如冥府行星),以矽酸鹽作為載體的矽基生命也會存在。

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