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  • 1 # 科學探秘頻道

    有機物定義來源於可以組成生命基礎的物質。那麼,能成為有機物材料的主要骨架或者元素,必須滿足3點要求:1.化合價適中,至少可以形成3個以上共價鍵。2.活潑性適中,不能太惰性、也不能太活潑。3.此元素相互之間可以形成共價鍵。明確了這些要點,我們我們先看看元素週期表:

    顯然,第一排的H(氫)不適合,外層只有一個電子,只能形成一個共價鍵,不能以它為化合物橋樑。He(氦)也不行,雖然外層有兩個電子,但是惰性太強,幾乎不能進行化學反應,除去。

    第二排的Li(鋰),Be(鈹),B(硼)也不行,化合價太少,且比較活潑,不合適作為骨架。C(碳)後面的N(氮)倒是有作為生命骨架的資格,可以作為候選者。O(氧),F(氟)電負性一個比一個大,且化合價只能是少於3,剔除。

    第三排以及以下的左側兩個元素,隨著原子序數曾大,還原性越來越強,金屬屬性越來越明顯,價態也不合適,都剔除。過渡金屬也不用說了,剔除。Si(矽)、P(磷)可以留下。S(硫)雖然價態什麼比較合適,但是還原性少強、剔除。氯更不用說了,價態太少,氧負性太大。

    第四排以及以下,元素金屬屬性越來越明星,原子越來越大、外層電子太多,太活潑,不適合、全部提出。

    經過篩選,就剩下碳、氮、磷、矽了,相比於碳,氮自身和自身難以形成長鏈化合物,還原性還是比碳少強。磷形成的氧化物太酸,顯然不適合地球生命,但是其它星球可能適合,我們不得而知。矽也有作為有機物骨架的潛力,但是矽和氧形成的化合物二氧化矽是固體,不適合生命。

    所以,最終碳元素勝出,其自身化學活性適中,價態剛剛好,自身可以和自身結合形成長鏈。剩下的後選擇氮和磷,雖然不能作為骨架結構,但是卻和碳一起構成生命物質的主要元素。例如生命最基本氨基酸、核酸。而矽則統治了半導體世界。

  • 2 # pjy

    謝邀!這問題如果不講SP雜化,很難說清,讀者甚至都不知定域非定域電子,不知當且僅當一對自旋相反的電子,佔據一個能級裡的一個軌道(某相對固定區域)才能穩定。好吧,先說有機,就是有生命,有生命就是能自我複製,化工合成的高聚物同玻璃結構有些相似,都是鏈狀或網狀結構,嚴格來說當不得有機之名。宏觀上我們大量複製都採用模範,用模型製出範(型腔),再用範製出工件,微觀上,粗略的類比,DNA就相當於模,RNA就相當於範。生命採用結繩記事的方法,記錄複雜的事,這個繩就是碳鏈(佔用兩個鍵),這個節結用不同的氨基酸代替(又佔用一個鍵),還有一個鍵一般掛著一個氫,有一定的彈性,不至於形成空間上的剛性,打不了彎。而能滿足這個要求的也只有碳。放大規模,將來有可能實現自我複製的,還有基於人工智慧發展起來的非人智慧,而且還有自我迭代進化能力,是否算有機物,大家自行定義,算的話,那就超出碳的限制了。

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