1。原子構造:
* 陽子: 炭素には6つのプロトンがあり、窒素には7つのプロトンがあります。
* 中性子: 炭素は、最も一般的な同位体(炭素12)に6個の中性子を持ち、窒素には最も一般的な同位体(窒素-14)に7個の中性子がいます。
* 電子: どちらも中性状態に6つの電子を持っています。
2。電子構成:
* 炭素: 1S²2S²2p²(外側のシェルに2つの価電子)
* 窒素: 1S²2S²2P³(外側のシェルに3つの価電子)
3。結合挙動:
* 炭素:
* 4つの共有結合(四面体幾何学)を形成します。
*ダブルボンドとトリプルボンドを形成できます。
*長いチェーンと複雑な構造を形成します。
* 窒素:
* 3つの共有結合(三角錐体形状)を形成します。
*ダブルボンドとトリプルボンドを形成できます。
*多くの場合、他の窒素原子と複数の結合を形成します(たとえば、n₂)。
4。化学的特性:
* 炭素:
*有機分子のバックボーンを形成します。
*さまざまな同種(ダイヤモンド、グラファイト、フラーレン)に存在する可能性があります。
* 窒素:
*タンパク質、DNA、およびその他の生物学的分子に含まれています。
*大気の主要なコンポーネント(78%)。
*植物の成長のための重要な栄養素です。
5。反応性:
* 炭素: 一般に、窒素よりも反応性が低い。
* 窒素: 特に高温では、炭素よりも反応性が高くなります。
6。自然界での発生:
* 炭素: すべての生きている生物に見られる地球の地殻と大気に豊富です。
* 窒素: 多くの生物学的分子に見られる大気中に豊富です。
要約:
炭素と窒素の両方が生命にとって不可欠な要素ですが、原子構造と結合挙動の違いは、自然界の大幅に異なる化学的特性と役割につながります。長い鎖と複雑な構造を形成する炭素の能力は、有機分子の多様性の根底にありますが、窒素の強い結合特性は、生物学的プロセスと大気安定性に不可欠です。