Hiiliatomin

Hiiliatomi on hiili-alkuaineen perusyksikkö. Sen kemiallinen symboli on C ja järjestysluku 6. Neutrali tilassa hiiliatomin ydin koostuu 6 protonista ja useimmiten 6 neutronista, ja uloin elektronikuori pitää 6 elektronia. Elektronikonfiguraatio on 1s2 2s2 2p2.

Hiiliatomi on tetravalent, koska sillä on neljä valenssielektronia. Tämä mahdollistaa kovalenttisten sidosrakenteiden muodostumisen sekä yksittäisiä, kaksois- ja kolmisidoksia. Eri hybridisaatiot kuten sp3, sp2 ja sp mahdollistavat sekä kolmiulotteiset että kaksiulotteiset rakenteet, ja siten monipuolisen orgaanisen kemian perustan.

Vakaat isotoopit ovat 12C ja 13C; 14C on radioaktiivinen ja käytetään ajoituksessa. Atomin suhteellinen massa on noin 12,011 u.

Hiili esiintyy useissa allotropeissa: timantti, grafiitti, grafeeni ja fullerenes. Timantissa hiili muodostaa tiiviin kolmiulotteisen verkoston; grafiitissa kerroksellinen 2D-verkosto, jonka kerrokset ovat liikkuvia toisiinsa nähden; grafeeni koostuu yksittäisestä 2D-kerroksesta; fullerenes ovat pallomaisia molekyylejä kuten C60.

Hiili on elämän keskeinen rakennusaine ja perusta orgaaniselle kemialle. Se muodostaa suurimman osan elävien organismien yhdisteistä ja toimii biomolekyylien runkona. Teollisuudessa hiili esiintyy muun muassa grafiitissa voiteluaineena, grafenissä, hiilikuiduissa sekä erimuotoisissa hiilituotteissa.

Historia: hiili on tunnettu jo varhain; puuhiiliä on käytetty antiikin ajoista lähtien. Nimen "carbon" juuret ovat latinan sanassa "carbo".