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Silicium: lat. silix (Genitiv: silicis) = Kiesel(stein)
Kohlenstoff: "C" von Carboneum
Übersicht:
Kohlenstoff Silicium
Element Nr. 6 14
Durchschnittl. Atomgewicht 12,011 u 28,086 u
Isotope natürliches Isotopengemisch 7 C 12, C 13 7 (25 - 32)Si 28, Si 29, Si 30
Elektronenkonfiguration 1s1 2s2 2p2 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2
Verbindungen mit Oxidationsstufen +4, +3, +2, -1, -4(s.u.) +4, (+2)
Vorkommen Insgesamt: in Atmosphäre: (CO2) in Biosphäre: Tiere, Pflanzen 2,89 x 1016 t6,0 x 1011 t(0,002%)2,72 x 1011 t (0,00094% ) v.a. als SiO2 und Silicate,in fester Erdkruste: 27,5 Gew.-%,2.häufigstes Element,dient in Pflanzen zur Festigung,bei Tieren in Haut, Blut, etc.,im Skelett von z.B. Schwämmen
Bevorzugte Bindungsart Doppelbindungen Einfachbindungen
Warum hat Kohlenstoff die Schlüsselrolle für das Leben und nicht Silicium, obwohl
- beide eine große molekulare Vielfalt ermöglichen und
- beide in der 4. Hauptgruppe
sind?
Weil
- C keine bes. d. Tendenz hat, durch Elektronenabgabe oder Aufnahme die stabile Edelgaskonfiguration zu erreichen,
- C eine große Neigung hat mit sich selbst zu reagieren: es entsteht die Vielfalt der organischen Chemie mit ihren ca. 5 Mio. Verbindungen,
- sich das neutrale Verhalten von Kohlenstoff gegenüber Reaktionspartnern in der Vielzahl stabiler Oxidationsstufen ausdrückt (siehe Grafik),
was eine wesentliche Ursache für die Schlüsselrolle von C für das Leben ist: sie ermöglicht die ungeheure molekulare Vielfalt,
- C flüchtig ist in einigen seiner Verbindungen (CO2), was die leichte Synthese von Biomolekülen ermöglicht (SiO2 ist z.B. kein Gas, sondern ein Feststoff ® Sand),
- C das einzige Element ist, das sich in fast unbegrenztem Umfang mit sich selbst und anderen Grundstoffen verbinden kann, und
- Si-Wasserstoff-Verbindungen instabiler sind als C-Wasserstoff-Verbindungen.
Kohlenstoff hat im Gegensatz zu allen anderen Elementen keine bes. Affinität zu Wasser- oder Sauerstoff (parallel mit d. Tendenz, durch Elektronenabgabe oder Aufnahme die stabile Edelgaskonfiguration zu erreichen)
Besonders groß ist daher seine Neigung mit sich selbst zu reagieren: es entsteht die Vielfalt der organischen Chemie mit ihren ca. 5 Mio. Verbindungen.
Dieses neutrale Verhalten von Kohlenstoff gegenüber Reaktionspartnern drückt sich - in der für Hauptgruppenelemente ungewöhnlichen Vielfalt stabiler - Oxidationsstufen aus (siehe Grafik)
Diese ist eine wesentliche Ursache für die Schlüsselrolle von C für das Leben, sie ermöglicht die ungeheure molekulare Vielfalt. Strukturelle Vielfalt alleine ist auch mit anderen Schlüsselelementen wie Si gegeben. Ein weiterer Vorteil von C ist aber seine Flüchtigkeit in einigen seiner Verbindungen (CO2), die die leichte Synthese von Biomolekülen ermöglicht. Analoge Si-Verbindungen sind nicht flüssige Feststoffe. Des weiteren ist Kohlenstoff das einzige Element, das sich in fast unbegrenztem Umfang mit sich selbst und anderen Grundstoffen verbinden kann.
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