Hiiliatomaa

Hiiliatomaa on termi, jota käytetään epävirallisesti viittaamaan hiiliatomiin ja niiden ominaisuuksiin kemian sekä materiaalitutkimuksen yhteydessä. Se kuvaa hiiliatomin rakennetta, elektronijakoa sekä sitä, miten hiili muodostaa yhdisteitä ja erilaisia allotrooppisia rakenteita.

Hiiliatomin ydin koostuu kuudesta protonista ja tavallisesti kuudesta neutronista (hiili-12). Elektronien sijoittuminen ytimen ympärille määrittää sen kemian: ulkokuori muodostuu neljästä valenssielektronista, joten hiili voi muodostaa jopa neljä kovalenttista sidosta. Hiiliatomin järjestely voi johtaa sp3-hybridisaatioon, kuten timantissa, tai sp2-hybridisaatioon, kuten grafiitissa ja grafenissa.

Hiiliatomaa esiintyy keskeisenä rakennuspalana suurimmassa osassa orgaanisia yhdisteitä sekä monissa epäorganisissa yhdisteissä. Luonnossa sitä on runsaasti sekä suurissa kolmiulotteisissa rakenteissa että nanoskaaleissa, kuten grafiitissa, grafenissa ja hiilinanotubissa. Hiiliatomin isotooppeja ovat 12C, 13C ja 14C; 14C on radioaktiivinen ja sitä käytetään arkeologisessa iänmäärityksessä.

Hiiliatomaa on elämää ylläpitävän kemian perusta, ja siitä rakennetaan suurin osa orgaanisista yhdisteistä. Teollisuudessa hiiltä hyödynnetään muun muassa grafiitin, grafenin ja hiilinanotubien sekä hiilikuitujen valmistuksessa sekä säteilyn suojauksessa. Radiokäytössä 14C:n lisäksi vakaat isotoopit 12C ja 13C ovat tärkeitä tutkimusmenetelmissä.

Termi ei ole vakiintunut; käytännössä hiiliatomaa viittaa hiiliatomin peruspiirteisiin ja kemiaan.