导语：碳基生命是指以碳元素为基础的生命，而地球上所有的生物都是碳基生命包括人类，碳十分的复杂多变，碳原子本身只有四个自由电子，最终却形成了DNA等一些复杂的高分子有机物，而且化学反应速度极快，对于生命来说，新陈代谢和繁殖都是依靠化学反应来进行的，探秘志带大家共同了解下。
碳是一种非金属元素，位于元素周期表的第二周期IVA族。拉丁语为Carbonium，意为“煤，木炭”。碳是一种很常见的元素，它以多种形式广泛存在于大气和地壳和生物之中。碳单质很早就被人认识和利用，碳的一系列化合物——有机物更是生命的根本。碳是生铁、熟铁和钢的成分之一。 碳能在化学上自我结合而形成大量化合物，在生物上和商业上是重要的分子。生物体内绝大多数分子都含有碳元素。
碳原子（carbon） 化学符号：C 元素原子量：12.011 质子数：6 原子序数：6 周期：2 族：IVA
自然产生的碳由三种同位素组成：12C和13C为稳定同位素，而14C则具放射性，其半衰期约为5,730年。碳是少数几个自远古就被发现的元素之一，是构成碳基生物的最基本元素。
同素异形体是指由同样的单一化学元素组成，因排列方式不同，而具有不同性质的单质。同素异形体之间的性质差异主要表现在物理性质上，化学性质上也有着活性的差异。
碳有三种同素异形体,即金刚石、石墨和无定形碳.无定形碳有炭黑、木炭、焦炭、骨炭、活性炭等.统称黑碳.这三种同素异形体的物理性质差别很大.但在氧气里燃烧后的产物都是二氧化碳.
1.金刚石的晶体结构
金刚石是典型的原子晶体,在这种晶体中的基本结构粒子是碳原子.每个碳原子都以sp3杂化轨道与四个碳原子形成共价单键 ,构成正四面体.每个碳原子位于正四面体的中心,周围四个碳原子位于四个顶点上,在空间构成连续的、坚固的骨架结构.价电子都参与了共价键的形成,使得晶体中没有自由电子,所以金刚石是自然界中最坚硬的固体,熔点高达3 550 ℃,并且不导电.
2.石墨的晶体结构
石墨中的碳原子用sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子以σ键结合,形成正六角形蜂巢状的平面层状结构,而每个碳原子还有一个2p轨道,其中有一个2p电子.这些p轨道又都互相平行,并垂直于碳原子sp2杂化轨道构成的平面,形成了大π键.因而这些π电子可以在整个碳原子平面上活动,类似金属键的性质.而平面结构的层与层之间则依靠分子间作用力(范德华力)结合起来,形成石墨晶体由于层间的分子间作用力弱,因此石墨晶体的层与层之间容易滑动,工业上用石墨作固体润滑剂.
3.无定形碳
只是由碳原子六角形环状平面形成的层状结构零乱而不规则,晶体形成有缺陷,而且晶粒微小,含有少量杂质.
无定形碳包括：
炭黑 木炭 焦炭 活性炭 骨炭 糖炭
无定形碳跟少量砂子、氧化铁催化剂混合,在约3500℃中加热,使产生的碳蒸气凝聚,可得人造石墨.
所有碳同位素的原子都有6颗质子，但中子数各异（从2到16颗不等）。碳有两个自然存在的稳定同位素：碳-12（）占地球上碳的98.93%，而碳-13（）则占剩余的1.07%。生物体中同位素的比率更高，因为生物化学反应会选择性地消除。1961年，国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）决定以碳-12同位素作为原子量单位的定义标准。核磁共振所探测的就是。
碳-14（）是自然产生的放射性同位素，在地球上的丰度为一万亿分之一（0.0000000001%），主要存在于大气层和地表矿藏中，如泥炭及其他有机物质等。碳-14以0.158 MeV能量进行β−衰变，由于半衰期只有5730年，所以该同位素在古老岩石中几乎绝迹，但会在大气高层（低平流层及高对流层）中经宇宙射线和氮间的反应而不断产生。在大气层及生物体中的丰度几乎守恒，但在生物体死亡后有规律地衰减，这就是放射性碳定年法的原理。该定年法可测量年龄在4万年以下的含碳物质。
碳有15种已知同位素，其中存活时间最短的是，它会进行质子发射和α衰变，半衰期为1.98739x10−21秒。同位素有核晕效应，即其半径比密度均匀的正常球体原子核高得多。
碳基生命的特点
1. 复杂多变
大家都知道碳原子有四个自由电子，而电子的还原性和氧化性是相当的，最终形成了DNA等一些比较复杂的高分子有机物，也为生命的形成提供了条件，让自然选择有了更多的可能性。
同时假如外层电子太多的话，可能造成氧化性太强或者惰性太强;外层电子太少或者太多的话又没有办法形成更加复杂的分子。
2. 化学反应速度及时
对于生命来说，不管是新陈代谢又或者是繁殖等，都是需要依靠一些化学反应来进行的。比如一些动物捕猎，眼睛看到刺激性的瞳孔不由收缩等等，这些都是生物的基本本能，当然也是生物体自然的化学反应而来的。
3、硅基生命
只要讲到碳基生命，可能有有人联系到硅基生命。硅元素能不能成为生命的基本组成部分，这也是很多人在不断的探索的点，同时也有科学家进行了相关的设想。
在科学家的想象中，硅基动物主要生活在硅基植物中，它的生物结构可能就像是玻璃纤维丝线联系在一起一样，而中间是张肌件连接在一起的。
这种生物从外表上看是比较漂亮的，甚至于假如可以在自然条件生活的话，很多地球人都是愿意当做宠物来饲养的，另外这种生物不会带着细菌和寄生虫，不管是细菌还是寄生虫对这种生物都是无能为力的。
结语：大家也知道了地球上所有的生物都是碳基生物，包括人类在内，当然也有人提出诸如电磁生命、硼基生命等可能性，不过目前都没有找到其他生命的踪迹。
包括人类在内的所有地球生命，活体细胞中多数的氧元素，其实是以水的形式存在的，含在水分子H2O里了。然而，对细胞结构和功能起关键作用的，却是另外一种元素——这就是碳。所以呢，我们说地球生命都是以碳元素为基础的，于是就叫碳基生命 Carbon-Based Life。
因为人类是以碳元素为有机物质基础的生物。地球上已知的所有生物都是碳基生物，包括人类在内都是以碳和水为基础。碳可以说是人类接触到的最早的元素之一，也是人类利用得最早的元素之一。
从人类在地球上出现以后，就和碳有了接触，由于闪电使木材燃烧后残留下来木炭，动物被烧死以后，便会剩下骨碳，人类在学会了怎样引火以后，碳就成为人类永久的“伙伴”，所以碳在古代就已经是被人知道的元素。
发现碳的精确日期是不可能查清楚的，从拉瓦锡(Lavoisier A L 1743—1794法国)1789年编制的《元素表》中可以看出，碳首先是作为元素出现的。
碳在古代的燃素理论的发展过程中起了重要的作用，根据这种理论，碳在那时不是以一种元素的形式出现的而是一种纯粹的燃素，由于研究煤和其它化学物质的燃烧，拉瓦锡首先指出碳是一种元素。
碳有三种同素异形体,即金刚石、石墨和无定形碳.无定形碳有炭黑、木炭、焦炭、骨炭、活性炭等.统称黑碳.这三种同素异形体的物理性质差别很大.但在氧气里燃烧后的产物都是二氧化碳.
1.金刚石的晶体结构
金刚石是典型的原子晶体,在这种晶体中的基本结构粒子是碳原子.每个碳原子都以sp3杂化轨道与四个碳原子形成共价单键 ,构成正四面体.每个碳原子位于正四面体的中心,周围四个碳原子位于四个顶点上,在空间构成连续的、坚固的骨架结构.价电子都参与了共价键的形成,使得晶体中没有自由电子,所以金刚石是自然界中最坚硬的固体,熔点高达3 550 ℃,并且不导电.
2.石墨的晶体结构
石墨中的碳原子用sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子以σ键结合,形成正六角形蜂巢状的平面层状结构,而每个碳原子还有一个2p轨道,其中有一个2p电子.这些p轨道又都互相平行,并垂直于碳原子sp2杂化轨道构成的平面,形成了大π键.因而这些π电子可以在整个碳原子平面上活动,类似金属键的性质.而平面结构的层与层之间则依靠分子间作用力(范德华力)结合起来,形成石墨晶体由于层间的分子间作用力弱,因此石墨晶体的层与层之间容易滑动,工业上用石墨作固体润滑剂.
3.无定形碳
只是由碳原子六角形环状平面形成的层状结构零乱而不规则,晶体形成有缺陷,而且晶粒微小,含有少量杂质.
无定形碳包括：
炭黑 木炭 焦炭 活性炭 骨炭 糖炭
无定形碳跟少量砂子、氧化铁催化剂混合,在约3500℃中加热,使产生的碳蒸气凝聚,可得人造石墨.
