在自然界，原子的组合大部分表现为简单的化合物，如岩石、土壤、海水、空气等，人类最早的生产活动涉及制陶及金属加工等都是与无机物打交道。涉及到生命的物质往往都比较复杂，所以化学研究也正是从无机物开始的。在18世纪末，化学家已经把物质区分成了“无机物”和“有机物”两大类。无机物是各种矿物、水和土等“由山上得到的物质”，有机物是生物和食物等“由生命得到的物质”，认为两者之间似乎有较大的区别。
区别还是有的，自然界中的原子组合、分解、再组合的过程总体上是放出能量的过程，达到更稳定的状态；而有机物很多都是在有生命过程后出现的，尤其是较复杂的有机物，有机物的形成总体上是吸收能量的过程。地球上的有机生命主要依赖于太阳源源不断地能量供给，植物通过光合作用，把本来能量状态很低的较稳定的二氧化碳和水进行分解，组合出能量状态较高的糖类等有机物和氧气。
从化学的角度看，无机物和有机物都是原子按照“规则”组合起来的，如四氯化碳（CCl4）、四氟化碳（CF4）与二氧化碳（CO2）都是同类性质的分子，应该是无机物，但甲烷（CH4）也有同样的组合模式就是有机物了，的确没什么太多的道理。
1824年，德国化学家维勒（1800〜1882）从氰经水解制得草酸；1828年，又用无机物氰酸铵合成了尿素，一种从尿液中分离出来的有机物，打破了有机与无机的界限。维勒的实验结果否定了有机物是由“生命力获得的观念。此后，乙酸等有机化合物相继由碳、氢等元素合成，有机物不再有什么神秘之处。
世界由有机物和无机物两部分组成
图解同时绘出了“无机物展示的景象”和“有机物展示的景象”。在18世纪末，化学家已经把物质区分成了“无机物”和“有机物”两大类。无机物是各种矿物、水和土等“由山上得到的物质”，有机物是生物和食物等“由生命得到的物质”。左下是德国化学家维勒。1828年利用氰酸铵制成本来从狗尿中才能提取到的“尿素”，首次证明可以在实验室里合成得到有机化合物。这证明了有机物与无机物只是原子的组合不同，它们之间没有本质的差别。
由于合成方法的改进和发展，人们不但能合成自然界存在的有机物，还能合成出自然界原本不存在的有机物，极大丰富了人类的物质生活，同时也带来了一定的环境问题。
世界上的有机物有4500多万种，远远超过可能有的无机物种类。究其原因，全是由于碳元素的特殊性造成的。碳最外层有4个电子，必须再得到4个电子才能形成稳定结构。而且碳最外层的4个电子中的2个在2s轨道，2个在2p轨道，原本有2个不成对的电子，但2s轨道上的电子稍有激发就会跃迁到2p轨道，形成4个不成对的电子，这更增加了与别的原子发生作用时的复杂性。它可以与氧结合生成像一氧化碳（CO）和像二氧化碳（CO2）这类的大量无机物，还可以通过它的4个“孤电子”与多种原子牵手，组合成更大量的有机物。
如1个碳原子可以与4个氢原子结合生成甲烷，2个碳原子也可自己拉起手来，再分别与3个氢原子拉手，这就是乙烷；再多1个碳原子拉手就是丙烷⋯⋯碳原子两只手或三只手拉起来，那就形成更多种类的分子。以碳为骨架形成直链、支链、环链，在不同的位置或不同的角度再配上不同的“装饰物”就形成千变万化，性质各有不同的化合物。
碳特别受到青睐，因为地球生命选择了碳，以碳为基础构成的有机物世界是我们赖以生存的基础。同样最外层也有4个价电子，性质差不多的硅原子可没那么幸运了，它比碳仅仅多了中间一层电子，这样，原子核对外层电子的吸引弱了一点，就遭遇了与碳不同的“命运”。
硅是地球上第二多的元素，与碳在很多地方有相同之处，它们都是4价元素，硅和碳一样都可形成金刚石结构的正四面体，硅和碳还可以混合排列出正四面体结构（SiC），硬度仅次于金刚石，它却没有金刚石高贵。硅不能形成像碳一样的骨架，但它和氧却可以拉起手来形成链式结构，这有点像碳有机物，其侧枝上可以挂上不同的原子或官能团，形成一系列不同的化合物，尤其在材料中扮演着重要的角色。
【左】硅的最外壳层的电子排布与碳的一样，只是内部多了一个壳层，这样，原子核对最外壳层的吸引力稍弱一点。就这一点点差别，造成碳和硅的表现有很大的差别。【中】硅不易形成像碳一样的碳-碳连接的链状骨架，但在硅与硅之间加一个氧原子即可拉起手来形成硅-氧链骨架，由此可像碳链骨架一样衍生出一系列硅产品，如硅橡胶等。【右】硅与碳性质相近，可与碳结合形成金刚石结构。实际就是金刚石中的一些碳原子被硅取代，形成碳化硅，其硬度仅次于金刚石。不过这种物质在自然界几乎不存在，工业中使用的碳化硅都是人造的。
也是因为那么一点点差别，在常温下二氧化碳是分子气体，二氧化硅则是原子晶体。真是失之毫厘差之千里。估计因为这个原因，在地球上硅不能作为生命的基本骨架，否则体内的产生能量的氧化反应生成一堆沙子怎么排出体外呢？
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