由于碳對(duì)生命如此關(guān)鍵，地球生命被稱作“碳基生命”。不過它也僅在元素周期表排第6號(hào)、在地球所有元素中含量?jī)H排第15名，為何是它孕育了生命？

原因在于碳的“萬能積木”屬性。碳原子的最 外層有4個(gè)電子，還需要4個(gè)電子才能獲得8電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。因此碳原子相當(dāng)于擁有4個(gè)“插孔”，能形成多種多樣的“化學(xué)鍵”。

甲烷分子CH?，由1個(gè)碳原子與4個(gè)氫原子組成

碳原子用這些鍵，與其他原子（可以是碳原子或其他元素的原子）相結(jié)合，就能像搭積木一樣“搭”出千變?nèi)f化的分子形態(tài)。相比之下，地球上更豐富的氫、氧兩種元素，分別只能形成1個(gè)和2個(gè)化學(xué)鍵，“可塑性”差了太多。而且碳原子不但化學(xué)鍵多，鍵的“結(jié)實(shí)程度”還剛好。

許許多多的碳原子“手拉手”形成復(fù)雜的長(zhǎng)鏈，再盤曲折疊，就組成種類無限、變化無窮的有機(jī)大分子——分子量可達(dá)幾十萬、幾百萬，如同用一塊塊磚頭搭建高聳入云的大廈，為轉(zhuǎn)運(yùn)核糖核酸的大分子。

借助精妙復(fù)雜的化學(xué)鍵，碳元素開創(chuàng)了“有機(jī)物”的新世界。哪怕除去生命這個(gè)領(lǐng)域，有機(jī)化學(xué)的內(nèi)容依然無窮無盡：從甲烷、乙烯、酒精到淀粉、橡膠、塑料，這些看似毫不相干的物質(zhì)，都由碳一手組建。

從鉆木取火到工業(yè)革命

構(gòu)成人體本身的碳元素，也是人類文明的基石。人類最早的科技之一“用火”，就是點(diǎn)燃植物體內(nèi)的碳，釋放光和熱。寫字用的墨水，也因?yàn)槔锩嬗刑紗钨|(zhì)或含碳色素，才能留下字跡。

工業(yè)革命和現(xiàn)代文明，更是依賴碳的“超時(shí)空儲(chǔ)能”。遠(yuǎn)古的綠色植物、浮游生物遺骸沉入地下或海底，其中一些歷經(jīng)億萬年地質(zhì)變遷，轉(zhuǎn)化為煤炭、石油和天然氣。這些“化石燃料”為人類提供了工業(yè)能源，直接推動(dòng)了這200多年來的科技起飛。在新能源蓬勃發(fā)展的今天，化石燃料仍是各國(guó)的經(jīng)濟(jì)命脈。

石油的形成過程以生物沉積變油學(xué)說為主流觀點(diǎn)，認(rèn)為石油是古代海洋生物遺體在特定地質(zhì)條件下，經(jīng)過長(zhǎng)期演化形成的。這一過程涉及微生物作用、加壓、加熱等多個(gè)環(huán)節(jié)。也有無機(jī)成因說，不過組成石油的主要成分一定是碳?xì)浠衔铩?/span>

煤炭、石油除了當(dāng)能源燒掉，還用來制造各種含碳化工產(chǎn)品，包括各種塑料。如今塑料在我們身邊無處不在，帶來極大便利的同時(shí)，也造成了頑固的“白色污染”。

中國(guó)和許多國(guó)家正努力控制碳排放，并研發(fā)“捕獲”空氣中二氧化碳的技術(shù)，以改善全球的“碳循環(huán)”。

來源：博物

責(zé)編：邱訪蓉

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