"他創造了天地 ..."(古蘭經 42:11)

碳原子

碳原子
建造生命的基本單元:碳元素

碳是地球上重要元素之一,因為所有生物體都是從碳的化合物所組成的。要形容碳原子的特性,需要相當多的篇幅,對我們的存在非常重要。現今的科學仍未能發現碳原子的所有屬性。我們將在這裡提及碳的幾個非常重要的性質。

在結構繁多的物質之中,例如細胞膜、犀角、麋鹿、紅木、晶狀體、以至蜘蛛的毒素均是由碳化合物組成。碳,再加上氫、氧、氮的不同組合,產生數量龐大的材料,具有截然不同的屬性。因此,是什麼原因令碳元素能夠形成約一百七十萬的不同種類的化合物?

碳的其中最重要的特性是形成化學鏈的能力,碳原子很容易一個接一個的連結。兩個碳原子形成最短的碳鏈。儘管無法確定最長的碳鏈的數目,我們可以理解為大約70個聯繫。如果我們考慮到原子可以形成較長的鏈結,並與矽原子形成的6個聯繫,我們將會更好的理解碳原子的特殊位置。


鑽石,一種非常珍貴的礦物,是碳一個衍生物,而常見的衍生物則以石墨的形式而存在。
碳形成連鎖這麼多的聯繫,原因是它的連鎖並不完全是線性關係。化學鏈可能是分支的形式,也可能是多邊形的組成。

在這一點上,不同形式的化學鏈扮演非常重要的作用。在兩種碳的化合物之中,例如,如果碳原子在不同形式的連鎖是相同的數目,兩種不同物質的形成。上述特徵的碳原子產生分子來說,對生命至關重要。

一些碳化合物的分子由數個原子構成,而另一些化合物含有成千上萬,甚至數百萬原子。世上也沒有其他的元素像碳一樣,構成多功能的碳分子以形成耐用性和穩定性。朱伯尼在他的書中的引述:

碳是一種非常不尋常的元素。沒有碳的存在和其獨特的性能,地球上不可能出現生命的形式。

關於碳對生物的重要性,一名英國化學家Nevil Sidgwick曾著書說明關於化學元素及其化合物的內容。

碳無論在數量上或者形成化合物的種類上,可以說是獨一無二。超過四分之一的種類已經予以隔離並作出定義,這是一個非常完美的構思,因為它是一切生命形式的基礎。

由碳和氫元素組成的化合物,稱為「碳氫化合物」。這是一個龐大的化合物家族,包括天然氣、液化石油氣、煤油和潤滑油。碳氫化合物乙烯和丙烯形式是石化工業的基礎。其他碳氫化合物,例如苯、甲苯、松節油和熟悉的油漆。保護我們衣服免受蟲蛀。也是另一種碳氫化合物。碳氫化合物與氯或氟結合形成麻醉藥、化學式滅火器和電冰箱所使用的製冷劑。

正如化學家Sidgwick所述,人的頭腦是不夠充分認識關於原子中只有6個質子,6個中子或6個電子的結構的潛能。這是不可能在偶然的機會形成生命體。由真主創造的碳原子和其他創造物一樣,完全適應一切生命體,其中包括真主的指引並深入至原子的層次。

天地中有什麼東西屬於真主。安拉涵蓋所有的東西。(Surat an-Nisa': 126)

分子之間的化學鍵:弱鍵

原子相結合的鍵比分子之間的弱鍵強大得多。這些鍵形成數以百萬計,甚至數十億計不同形式分子。

那麼,分子如何結合以形成物質?

由於分子趨於穩定後,分子不再進行原子的分配。

因此,分子之間如何連結在一起?

在努力回答這個問題的過程,化學家提出了不同的理論。研究表明,分子能夠以不同的方式結合起來,結合方式取決於原子的性質。

這些鍵的作用在有機化學之中是非常重要,因為這些分子構成生命,就是由於這些鍵的形式。讓我們以蛋白質作為一個例子。複雜的三維立體形狀的蛋白質,構成生命體的單元。這意味著分子之間的鍵合必要作為強有力的化學鍵,以形成原子間的模式。當然,這些鍵的大小必須具有一定的量度。

我們可以繼續談論蛋白質的一些例子。所謂的氨基酸分子結合形成更大的蛋白質分子。氨基酸就是由共價鍵連結。氨基酸以弱鍵方式結合起來,產生三維立體模式。蛋白質的功能只有在這些三維模式下,才可以在生物體中正常運作。因此,如果這些鍵不存在,蛋白質又或者生命的存在將成不可能。

「氫」鍵,弱鍵的一種,在形成我們的生活中所使用的材料上,發揮著重要作用。舉例來說,氫鍵是形成水分子的基礎,這是生命賴以生存的基礎。

Notes
1. L. Vlasov, D. Trifonov, 107 Stories About Chemistry, 1977, p. 118
2. David Burnie, Life, Eyewitness Science, London: Dorling Kindersley, 1996, p.8
3. Nevil V. Sidgwick, The Chemical Elements and Their Compounds, vol.1, Oxford: Oxford University Press, 1950, p.490



?2003. HARUN YAHYA
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