Vergleich Kohlenstoff und Silizium (C & Si)



Silicium: lat. silix (Genitiv: silicis) = Kiesel(stein)
Kohlenstoff: "C" von Carboneum


├ťbersicht


Kohlenstoff
Silicium
Element Nr.
6
14
Durchschnittl. Atomgewicht
12,011 u
28,086 u
Isotope
nat├╝rliches 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 Atmosph├Ąre:
(CO2)
in Biosph├Ąre:
Tiere, Pflanzen
2,89 x 1016 t
6,0 x 1011t
(0,002%)
2,72 x 1011t
(0,00094% )
v.a. als SiO2 und Silicate,
in fester Erdkruste: 27,5 Gew. - %,
2.h├Ąufigstes Element,
dient in Pflanzen zur Festigung,
bei Tieren in Haut, Blut, etc.,
im Skelett von z.B. Schw├Ąmmen
Bevorzugte Bindungsart
Doppelbindungen
Einfachbindungen



Warum hat Kohlenstoff die Schl├╝sselrolle f├╝r das Leben und nicht Silicium, obwohl
    beide eine gro├če molekulare Vielfalt erm├Âglichen 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 gro├če 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 gegen├╝ber Reaktionspartnern in der Vielzahl stabiler Oxidationsstufen ausdr├╝ckt (siehe Grafik),
was eine wesentliche Ursache f├╝r die Schl├╝sselrolle von C f├╝r das Leben ist: sie erm├Âglicht die ungeheure molekulare Vielfalt,
    C fl├╝chtig ist in einigen seiner Verbindungen (CO2), was die leichte Synthese von Biomolek├╝len erm├Âglicht (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. Affinit├Ąt zu Wasser - oder Sauerstoff (parallel mit d. Tendenz, durch Elektronenabgabe oder Aufnahme die stabile Edelgaskonfiguration zu erreichen)
Besonders gro├č 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 gegen├╝ber Reaktionspartnern dr├╝ckt sich - in der f├╝r Hauptgruppenelemente ungew├Âhnlichen Vielfalt stabiler - Oxidationsstufen aus (siehe Grafik)
Diese ist eine wesentliche Ursache f├╝r die Schl├╝sselrolle von C f├╝r das Leben, sie erm├Âglicht die ungeheure molekulare Vielfalt. Strukturelle Vielfalt alleine ist auch mit anderen Schl├╝sselelementen wie Si gegeben. Ein weiterer Vorteil von C ist aber seine Fl├╝chtigkeit in einigen seiner Verbindungen (CO2), die die leichte Synthese von Biomolek├╝len erm├Âglicht. Analoge Si - Verbindungen sind nicht fl├╝ssige 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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