炭素原子について

質問

生命体はなぜ炭素原子を中心元素としたのか教えて下さい

回答No.4

kagakusuki

(1)ANo.2さんも書かれている通り、結合の手(原子価と言います)が4本と数が多いことと。
　(2)その結合の仕方が共有結合と言って、電気的な偏りが少ない方式で結合できるため、正電荷を帯びやすい相手とも、負電荷を帯びやすい相手とも、もちろん中性の相手とも、結合できること。
　(3)その結合の強さが、すぐに分解してしまうほど弱くはなく、だからと言って結合を組み替えて別の物質になるのが困難になるほど強くはないこと。
　(4)地球上に比較的豊富にあったこと。
　等の理由によるものと考えられています。
　(1)(2)(4)の条件に当てはまる元素としては、他にもケイ素等があり、地球上では炭素よりも多く存在しています。
　ですが、珪素同士の結合力は比較的弱く、酸素や水と反応して分解しやすいため、あまり大きな分子は出来にくいのです。
　-珪素-酸素-珪素-酸素-珪素- と言う結合に変えれば、丈夫になるのですが、今度は頑丈過ぎて化学反応し難くなります。
　それに、生物は酸化還元反応による化学的エネルギーを利用して生きていますが、珪素と酸素の反応によって出来る酸化ケイ素は、融点が非常に高いために常温では固体で、しかも水にもほとんど溶けないので、エネルギーを取り出した後の廃棄物を排出し難いのです。
　なぜ炭素とケイ素が豊富にあったかと言うと、元素の出来方に関係します。
　水素以外の比較的軽い元素は、恒星の内部で起きている核融合反応によって出来ます。
(例外：ヘリウムの一部は恒星の内部ではなく、宇宙が生まれたばかりで高密度だった時代に、宇宙全体で起った核融合反応で出来ました)
　太陽のような恒星では、水素が核融合反応してヘリウムが出来ています。
　水素を使い尽くしてヘリウムが増えると、燃やすものが少なくなるので、エネルギーが少なくなり、星は収縮します。
　収縮すると中心部にある物質が圧縮されて、中心部の温度が上がります。
　そうして高温度になると、今度はヘリウムが核融合反応して炭素が出来ます。
　太陽の8倍以下の質量しかない恒星ではここまでしか反応が進みません。
　しかし、太陽の8倍以上の質量がある重い星では、同じような過程を繰り返して、炭素の次は酸素、その次はネオンとマグネシウム、次にケイ素が出来ます。
　充分に重い星では、核融合反応は鉄が出来るまで続きます。
　恒星は非常に希薄な星間物質が重力で集まって出来るので、重いものほど生まれ難く、そのため最後に行き着く先の鉄を除くと、重い元素ほど量が少なくなる傾向があります。
　又、ヘリウムの原子核は非常に安定なので、ヘリウムより重い元素が作られる核反応では、ヘリウムの原子核をやり取りする反応が主要な反応となるため、原子番号が奇数の元素は出来難くなり、量が少なくなります。
　このようなわけで、比較的軽い炭素や珪素が、より重い元素よりも多く出来ます。
　地球上で炭素やネオンはケイ素より少ないのですが、この理由としては、宇宙で最も多い元素である水素と、炭素が結合した物質には、気化しやすいものが多く、又ネオンの場合は元々気体であることが関係します。
　地球は太陽を取り巻いていた塵が集まって生まれたのですが、重力の弱い塵の集団だった頃に、太陽の光の圧力で、気体はより太陽から遠いところへ吹き飛ばされ、地球の原料になれたのは、主に固体の成分だったからです。

回答No.3

kusukusu

生命が誕生した40億年前の地球を覆っていた原始大気の成分の96%が二酸化炭素でした。
また二酸化炭素は、水に溶けやすく、生命が誕生した海に大量に溶けていました。
と言う事で、Cが最もありふれていたからという可能性が高いのだと思います。

回答No.2

fortranxp

有機体は　C,H,O,が中心ですが炭素は結合の手が

四本あるのでダイアモンドのように立体構造も

可能です。この柔軟性かつエネルギー的にも近い

もの同士が互いに反応するのは　必然的だったので
しょう。

回答No.1

BLUEPIXY

偶然だと思います。
が、
同じ族であるＳｉでなくてＣだったのは、Ｃがありふれている（たくさんある）からだと思います。