hiiliatomissa

Hiiliatomissa viitataan hiiliatomin sisäiseen rakenteeseen ja sen kemialliseen käyttäytymiseen. Hiiliatomi koostuu ytimeen ja elektroniskuoreihin sijoittuvista alkeisosiosta. Ytimen protonien lukumäärä on 6, mikä määrittelee atomin järjestysluvun (Z = 6). Yleisessä hiili-12-isotoopissa ytimessä on lisäksi kuusi neutronia, jolloin massaluku on 12. Ytimen voimakas ydinvoima sitoo protonit ja neutronit yhteen.

Elektronikuori on järjestäytynyt siten, että neutralissa hiiliatomissa on elektronikonfiguraatio 1s2 2s2 2p2. Kokonaismäärä elektroneja on 6, mutta ulkokuoressa on neljä valensselektronia, mikä mahdollistaa neljän kovalenttisen sidoksen muodostamisen. Tämä tekee hiilestä erittäin monipuolisen rakennusosan kemiallisissa yhdisteissä.

Isotooppeja: hiilestä tunnetaan vakaat 12C ja 13C sekä radioaktiivinen 14C. 12C ja 13C ovat luonnostaan vakaita; 14C on radioaktiivinen ja sitä käytetään radiora­diometriseen datingiin sekä tutkimukseen.

Kemia ja rakenne: hiili voi muodostaa monipuolisia sidoksia, mikä johtuu neljän valensselektronin tarjoamasta sidoksennettävästä vakaudesta. Sp3-hybridisaatio johtaa tetraedriseen geometriaan, esimerkiksi metaanin hiili on neljän kovalenttisen sidoksen keskipiste. Sp2-hybridisaatio ilmenee kolmiulotteisissa yhdisteissä kuten bentseenissä, joissa hiili muodostaa pi-sidoksia.

Hiili on elämän keskeinen rakennus ja esiintyy suurimmaksi osaksi orgaanisissa yhdisteissä sekä luonnossa että teollisuudessa. Sen monipuolisuus tekee hiiliatomista perustavan aseman kemian ja biokemian tutkimuksessa. Radiokemiallisella datingilla ja hiilen tietyillä isotopeilla on myös käytännön sovelluksia.