Hiiliatomit

Hiiliatomit (hiili, C) ovat kemiallisia atomeja, joiden järjestysluku on 6. Ytimen protonien määrä on 6 ja elektroneja on vastavoi 6, joten elektronikonfiguraatio on 1s2 2s2 2p2. Hiili on neljänvalentti, eli se voi muodostaa jopa neljä kovalenttista sidosta. Sidokset voivat olla yksinkertaisia, kaksois- tai kolmisidoksia, ja hiili kykenee hybridisaatioon (sp3, sp2 ja sp) muodostaen erilaisia rakenteita.

Hiili esiintyy useissa luonnon isotopeissa. Luonnollinen 12C muodostaa suurimman osan, noin 98,93 prosenttia, ja 13C noin 1,07 prosenttia. Radioaktiivinen 14C on harvinainen ja sitä käytetään radiokarbodatingissa; sen puoliintumisaika on noin 5730 vuotta.

Hiiltä esiintyy useissa allotrooppisissa muodoissa: timantti, grafiitti, grafeeni ja fullerenes sekä hiilinanoputket. Timantti muodostaa kolmiulotteisen kiderakenteen, grafiitti on kerroksellinen ja johtavaa, grafeeni on kahden ulottuvuuden atomiverkko ja fullerenes koostuvat suljetuista rakennelmista.

Hiili on elämän keskeinen rakennusosa: kaikki orgaaniset yhdisteet rakentuvat hiilestä, ja hiilen kyky muodostaa pitkäketjuisia sekä monimutkaisia yhdisteitä tekee siitä perustan kemialliselle moninaisuudelle. Hiili esiintyy runsaasti sekä Maassa että universumissa ja sen kiertokulku liittyy kasvien, ilmakehän ja fossiilisten polttoaineiden dynamiikkaan. Sen monipuolisuus näkyy sekä biologiassa että teollisuudessa ja ympäristötieteissä.