أهمية عنصر الكربون للكائنات الحية

يُعتبر عنصر الكربون جزءاً أساسياً في تركيب أكثر من 10 ملايين مركب، تُساهم في بناء أجسام الكائنات الحية. يُعتبر الكربون مكوناً حيوياً في تكوين المركبات العضوية، والتي يمكن تصنيفها إلى أربع مجموعات رئيسية كالتالي:

• الكربوهيدرات: تلعب دوراً حيوياً في توفير الطاقة اللازمة للكائنات الحية، وكذلك في تخزين الطاقة وتشكيل هياكل الجسم المختلفة.
• الدهون: تُعد الدهون عنصراً أساسياً لتخزين الطاقة في الكائنات الحية، وتساهم في تشكيل أغشية الخلايا، بالإضافة إلى نقل الإشارات داخل الجسم.
• البروتينات: تُساعد البروتينات الخلايا على الحفاظ على شكلها، وتُساهم في بناء العضلات، وتسرّع التفاعلات الكيميائية.
• الأحماض النووية: تُعتبر من المكونات الأساسية لأجسام الكائنات الحية، حيث تلعب دوراً مهماً في نقل الصفات الوراثية من الآباء إلى الأبناء، وتساعد في بناء البروتينات.

أهمية عنصر الكربون في المركبات العضوية

التكافؤ

تسعى ذرات العناصر إلى تحقيق الاستقرار عن طريق تكوين المركبات الكيميائية، وذلك عن طريق فقدان أو اكتساب الإلكترونات لكي يصل عدد الإلكترونات في الغلاف الخارجي للعنصر إلى 8. لذلك، تبحث العناصر عن تكوين روابط كيميائية تساهمية. تكمن أهمية الروابط التساهمية في مشاركة ذرة الإلكترونات مع ذرة أخرى على الأقل، مما يُمكّنها من تحقيق حالة أكثر استقراراً. بما أن الكربون يحتوي على أربعة إلكترونات في غلافه الخارجي، فإنه يستطيع إما فقدان أو كسب الإلكترونات، مُكوناً أربعة روابط تساهمية في وقت واحد. يُعتبر المركب العضوي الميثان (CH4) مثالاً على ذلك. بالإضافة إلى كون الكربون قادراً على تكوين روابط قوية مع نفسه، حيث يتكون الألماس والجرافيت بالكامل من ذرات الكربون، كما يُمكنه تشكيل روابط مع ذرات كربون أخرى ضمن مركبات مختلفة.

تكوين عدد هائل من الجزيئات

عندما تُشارك ذرة كربون إلكتروناً واحداً مع ذرة كربون أخرى عبر رابطة تساهمية، فهذا يؤدي إلى توفر 6 إلكترونات للارتباط مع عناصر أخرى، مما يعني إمكانية تكوين 6 مركبات مختلفة. وعندما تقيم ذرة كربون ثالثة رابطة تساهمية مع أحد هذه الإلكترونات، فإن ذلك يفتح الباب لتكوين عدد إضافي من المركبات المحتملة. حتى الآن، نجح العلماء في حصر أكثر من 10 ملايين مركب مختلف من مركبات الكربون.

الجرافيت

يُعتبر الألماس والجرافيت من أبرز الأشكال المعروفة لعنصر الكربون. على الرغم من أن كلاهما يتكون من البلورات، إلا أنهما يختلفان في الخصائص الفيزيائية. للجرافيت استخدامات يومية متعددة؛ حيث يُستخدم كمادة للتشحيم والتزييت، وكمادة صباغة سوداء، ومادة ماصة في التفاعلات الكيميائية، ووقود، ومادة حشو للمطاط. كما يُستخدم في صناعة الرصاص لأقلام الرصاص، وبفضل موصليته الجيدة، يتم استخدامه للأقطاب الكهربائية في الأفران الكهربائية، والخلايا الجافة، ولتصنيع البوتقات المخصصة لصهر المعادن.