Home
Education
Classroom
Knowledge
Blog
TV
ธรรมะ
กิจกรรม
โครงการทรูปลูกปัญญา

คาร์บอน (C) ธาตุพื้นฐานของชีวิต

Posted By Plook Creator | 02 ก.พ. 61
17,978 Views

  Favorite

หากจะบอกว่า ถ่าน ไส้ดินสอ และเพชร คือสิ่งเดียวกัน จะมีคนเชื่อไหม ?

อันที่จริงสิ่งที่ถ่าน ไส้ดินสอ และเพชรมีเหมือนกันก็คือ ธาตุพื้นฐานอย่างคาร์บอน (Carbon) เราสามารถพบคาร์บอนได้ทุกที่ ในทุกชีวิต รวมถึงตัวเราด้วย แต่มันไม่ได้อยู่ในสภาพทางกายภาพแบบที่เราเห็นในถ่าน ซึ่งดำ เลอะเทอะ และเป็นแหล่งพลังงาน หรือในเพชร​ซึ่งมีความใส แข็ง และแวววาว เพราะคาร์บอนที่อยู่ในสิ่งมีชีวิตนั้นจับตัวกับธาตุชนิดอื่นเป็นสารประกอบอย่างอื่นซึ่งมีความสำคัญไม่ด้อยไปกว่ากัน

 

คาร์บอนคืออะไร

คาร์บอนเป็นธาตุอันดับที่ 14 มีอิเล็กตรอนรวม 14 ตัว โดยเป็นอิเล็กตรอนวงนอกสุดหรือเวเลนซ์อิเล็กตรอนจำนวน 4 ตัว ซึ่งทำให้มันสามารถจับคู่กับอะตอมอื่นโดยใช้อิเล็กตรอนร่วมกันได้ 4 พันธะ (อย่างไรก็ตาม ในการศึกษาคาร์บอนของนักเคมีปัจจุบัน พบว่า มีความเป็นไปได้ที่คาร์บอนสามารถสร้างพันธะได้เพิ่มขึ้นเป็น 6 พันธะด้วยกัน) สำหรับเพชรซึ่งมีความแข็งแกร่งมากที่สุด เกิดจากการจับตัวเรียงกันของคาร์บอนล้วน ๆ อย่างเป็นระเบียบและมีพันธะโควาเลนต์ที่เหนียวแน่นบนแขนทั้งสี่ของคาร์บอน มันจึงแข็งกว่าแกรไฟต์ที่พบในไส้ดินสอ ส่วนคาร์บอนในแกรไฟต์เรียงตัวเป็นวงหกเหลี่ยม และแม้จะมีพันธะโควาเลนต์เชื่อมต่อระหว่างอะตอม แต่พันธะที่เกิดขึ้นมีแค่ 3 พันธะ ยังเหลืออิเล็กตรอนว่างหนึ่งตัว จึงทำให้มันสามารถนำไฟฟ้าได้ ซึ่งแลกมาด้วยความแข็งแรงที่ลดลง มันจึงเปราะบางกว่ามาก

ภาพ : Shutterstock

 

ภาพ : Shutterstock

 

ความสามารถในการสร้างพันธะของเวเลนซ์อิเล็กตรอนในคาร์บอนนี้เองที่ทำให้คาร์บอนมีความพิเศษ โดยคาร์บอนสามารถสร้างได้ทั้งพันธะเดี่ยว พันธะคู่ และพันธะสาม เช่น สร้างพันธะคู่กับออกซิเจน 2 พันธะ มีมุมระหว่างพันธะ 180 องศา ทำให้ธาตุที่มาจับคู่ด้วยสามารถอยู่ห่างกันได้อย่างสมมาตร สร้างพันธะเดี่ยวกับไฮโดรเจน 4 พันธะ มีมุมระหว่างพันธะประมาณ 109.5 องศา ทำให้ได้เป็นโครงสร้างแบบ 3 มิติออกมา ซึ่งความหลากหลายในการสร้างพันธะนี้ก็ทำให้คาร์บอนสามารถอยู่ร่วมกับธาตุอื่นได้เป็นอย่างดี และทำให้มีสารประกอบมากมายบนโลกนี้ที่มีคาร์บอนเป็นส่วนประกอบ

ภาพ : Shutterstock

 

ภาพ : Shutterstock

 

คาร์บอนสำคัญอย่างไร และเข้าไปอยู่ในส่วนต่าง ๆ ของสิ่งมีชีวิตได้อย่างไร

หากจะนึกถึงสิ่งที่ใกล้เคียงความเป็นจริงที่พบในแต่ละวันมากที่สุด คงต้องอ้างอิงถึงคาร์บอนที่อยู่ในก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ก๊าซที่เราหายใจออกมาในแต่ละครั้ง สิ่งมีชีวิตไม่ว่าพืชหรือสัตว์ต่างปล่อยก๊าซชนิดนี้ออกมาระหว่างการหายใจ ใช่แล้ว...พืชเองก็ปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกมาเมื่อมันต้องการหายใจ แต่โดยปกติแล้วจะเกิดขึ้นในเวลากลางคืน สำหรับช่วงกลางวันที่พืชมุ่งเน้นที่การสังเคราะห์แสงเพื่อผลิตอาหารเก็บไว้ใช้นั้น พวกมันจะดูดเอาก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เข้าไปแทน มันแยกเอาคาร์บอนเก็บเอาไว้และปล่อยออกซิเจนออกมา จึงเรียกได้ว่าคาร์บอนเป็นตัวกลางเชื่อมต่อระหว่างพืชและสัตว์​

 

เมื่อสัตว์และพืชตายลง คาร์บอนที่มีอยู่ก็ถูกฝังทับถมลงไปในดินด้วย และเมื่อเวลาผ่านไป ดินที่ทับถมอัดแน่น เจอกับแรงดัน และความร้อน ได้ถูกบีบอัดให้กลายเป็น น้ำมันดิบ ถ่านหิน และก๊าซธรรมชาติ แหล่งพลังงานเหล่านี้จึงเป็นเหมือนหีบสมบัติที่มีคาร์บอนอัดอยู่เต็มไปหมด และเมื่อมนุษย์ขุดเอาเชื้อเพลิงฟอสซิล (Fossil Fuel) เหล่านี้ขึ้นมาเพื่อใช้งาน คาร์บอนก็ถูกปล่อยกลับสู่อากาศอีกครั้งในรูปแบบของก๊าซที่ได้จากการเผาไหม้ อย่างคาร์บอนไดออกไซด์และคาร์บอนมอนนอกไซด์ เป็นต้น
 

ภาพ : Pixabay


คาร์บอนเป็นทุก ๆ สิ่งของสิ่งมีชีวิต มันเป็นทุก ๆ ลมหายใจของเรา มันเป็นแหล่งอาหารของเรา เช่น คาร์โบไฮเดรตและโปรตีน ทั้งยังเป็นส่วนหนึ่งของหน่วยพันธุกรรม หรือ DNA ของเราด้วย รวมถึงโครงสร้างโลหะที่แข็งแรงที่มนุษย์ใช้อย่างแพร่หลายในปัจจุบัน ก็เกิดจากเหล็กที่เราแทรกอะตอมคาร์บอนเข้าไปเพื่อเพิ่มความแข็งแรงให้มันจนกลายเป็นเหล็กกล้า (Steel) ถึงตรงนี้จึงกล่าวได้ว่า คาร์บอนไม่เพียงแต่เป็นองค์ประกอบของถ่าน ไส้ดินสอ และเพชร แต่ยังเป็นองค์ประกอบพื้นฐานของทุกชีวิตและองค์รวมโดยรอบของชีวิตอีกด้วย

 

 

 

เว็บไซต์ทรูปลูกปัญญาดอทคอมเป็นเพียงผู้ให้บริการพื้นที่เผยแพร่ความรู้เพื่อประโยชน์ของสังคม ข้อความและรูปภาพที่ปรากฏในบทความเป็นการเผยแพร่โดยผู้ใช้งาน หากพบเห็นข้อความและรูปภาพที่ไม่เหมาะสมหรือละเมิดลิขสิทธิ์ กรุณาแจ้งผู้ดูแลระบบเพื่อดำเนินการต่อไป
Tags
  • Posted By
  • Plook Creator
  • 0 Followers
  • Follow