Hiiliatomeja

Hiiliatomeja ovat hiilen atomit. Hiili (symboli C) on alkuaine, jonka järjestysluku on 6. Sitä löytyy lukuisista epäorgaanisista ja orgaanisista yhdisteistä, ja se on elämän keskeinen rakennusosa.

Atomirakenne: Hiilen ydin koostuu protoneista ja neutroneista, ja sitä ympäröi elektronikuori. Elektronikonfiguraatio on 1s2 2s2 2p2, mikä antaa hiilelle neljä valenssielektronia ja mahdollistaa neljän kovalenttisen sidoksen muodostamisen. Tämä tekee hiilestä erittäin monikäyttöisen rakennuspalikan kemiallisessa maailmassa.

Isotoopit: Luonnossa yleisiä ovat vakaat 12C ja 13C sekä radioaktiivinen 14C. 14C:llä on puoliintumisaika noin 5730 vuotta, ja sitä käytetään muun muassa radiokarbon datingissa.

Allotropia: Hiillä on useita allotrooppisia muotoja. Timantti muodostaa kolmiulotteisen, erittäin vahvan kovalenttisen verkon. Grafiitti koostuu kerroksisista, hyvin liuskoittuvista sp2-sidoksin sidotuista hiiliketjuista, joiden välillä on heikot van der Waals -sidoitukset. Grafeeni on yhden yhtenäisen kerroksen grafiitista; lisäksi tunnetaan fullereneja kuten C60.

Rooli kemiassa ja biologiassa: Hiili on keskeinen rakennusosa orgaanisessa kemiassa ja elämässä. Hiilirungot muodostavat pitkät ketjut ja renkaat, joita esiintyy proteiineissa, lipideissä, hiilihydraateissa ja nukleiinihapoissa.

Esiintyminen ja merkitys: Hiili on hyvin yleistä maailmankaikkeudessa ja maapallolla. Se esiintyy sekä kaasuna ilmassa (hiilidioksidi) että mineraaleina (grafiitti, timantti, karbonaatit). Sen kyky muodostaa monimutkaisia ja vakaasti rikkaita yhdisteitä tekee siitä elämän kannalta välttämättömän.