神奇的化学元素，碳元素为什么被称作生命元素？

碳元素是非常神奇的元素，拥有的化合物种类是所有元素中最丰富的。

世界上的绝大多数重要化合物，都离不开碳元素的身影，比如氨基酸就是以碳元素为基础的碳链，DNA的组成单位脱氧核苷酸，也是长长的碳链，所有地球生命都可以叫做碳基生命。

碳的原子序数为6，但是拥有的同位素多达十五种（碳8~碳22），碳的同素异形体也是非常多，比如石墨、金刚石、碳-60、碳-70、纤维碳等等，围绕碳元素研究颁发的诺贝尔化学奖，就有近十次。

之所以碳元素会形成这么丰富的化合物种类，是因为碳元素拥有特殊的原子结构，原子的核外电子数与原子核质子数相等，核外电子数是分层的，从内向外电子层数n对应最多电子数为2n^2，但是最外层不超过8，次外层不超过18。

最外层电子数小于4的，容易失去电子，最外层电子数大于4的，容易得到电子；而最外层电子数等于4的，失去电子和得到电子的能力相当。

得到电子或者失去电子，就如同一只手，那么碳元素就相当于有四只手，每一只手都可以抓住一个其他原子，甚至可以和其他碳原子手拉手，碳元素就像一个交际花，可以吸引各种不同的原子来和它结合。

有人可能有疑问了，最外层电子数是4的，又不只是碳元素一种，比如硅元素、锗元素和锡元素，最外层也是4个电子，凭什么碳元素的化合物是最丰富的？

那是因为在原子中，随着原子序数的增加，电子层数也越来越多，原子半径越来越大，原子核对最外层电子的吸引能力减弱，虽然锗和锡最外层电子数都是4，但是非常容易失去电子，不容易获得电子，所以表现出金属性。

而硅元素既表现出非金属性，也表现出金属性，所以成为最重要的半导体材料，硅元素对最外层电子的控制能力，也没有碳元素强。

所以在整个化学周期表中，碳元素成为最知名的交际花，和其他元素形成的化合物种类几乎是无限的，人类已经发现碳的化合物，就高达几百万种。

生命的演化，需要尽可能多的机会，而碳元素为生命提供了无穷无尽的可能；而且在恒星演化过程中，碳元素是氦元素发生聚变的产物，广泛存在于宇宙之中，所以碳元素成为了生命的基础元素。