hiiliatomiin

Hiiliatomi, eli hiiliatomi (kemiallinen tunniste C), on kevyen elementin, hiilen, perusyksikkö. Sen ydin koostuu kuudesta protonista ja yleensä kuudesta neutronista, ja ympärillä on elektroneja, joiden määrä on yhtä suuri kuin protonien määrä, eli 6. Hiili on kaikkien orgaanisen kemian yhdisteiden keskeinen rakennusosa. Sen elektronikonfiguraatio on 1s2 2s2 2p2, jolloin ulkokuoressa on neljä substituoitavaa elektroniparia.

Hiili on luonteeltaan tetrevalentti (neljä)vialien muodossa, mikä mahdollistaa monipuoliset kovalenttiset sidokset. Tämä antaa hiilelle erityisen tärkeän roolin monissa yhdisteissä ja rakenteissa. Hiili voi muodostaa vahvoja s- ja p-orbitaalien yhteyksiä sekä muodostaa sekä yksinkertaisia että monimutkaisia orgaanisia rakenteita, mukaan lukien ketjut, renkaat ja monimutkaiset epäorgaaniset yhdisteet.

Hiilellä on useita allotrooppisia muotoja, joista tunnetuimpia ovat grafiitti, timantti sekä grafen- ja fullereseenipohjaiset rakenteet. Grafiitissa hiili on pehmeä, kerroksellinen rakenne, jossa sidokset ovat vahvoja sisäkerrosten sisällä mutta heikompia kerrosten välillä. Timantissa hiili on neljästähistä sidostettua, kolmiulotteisesti järjestäytynyttä rakennetta, mikä johtaa erinomaisiin kovuus- ja lämmönjohtavuusominaisuuksiin. Grafiini ja nanorakenteet tarjoavat erittäin ohuita, vahvoja ja johtavia materiaaleja.

Hiilellä on useita isotooppia; pysyviä hiili-12 ja hiili-13 sekä radioaktiivinen hiili-14, jota käytetään muun muassa radiokoorikaivauksissa ja arkeologisessa ajoituksessa. Hiili esiintyy luonnossa runsaasti sekä universumissa että maapallon biomolekyylissä, liittyen elämän perusainesosaan orgaanisessa kemiassa sekä hiilidioksidina ilmakehässä.

Hiilen historia näkyy sen pitkälle tunnetussa olemassaolossa, ja sen nimi juontaa latinan sanasta carbo, hiili. Lavoisierin aikaan hiili tunnistettiin yhdisteestä johtavana alkuaineena. Nykyään hiili on monien teollisuuden ja tutkimuksen aloilla keskeinen rakennus- ja materiaalihiili.