Hiili on jaksollisen järjestelmän kuudes alkuaine. Nämä hiilen faktat sisältävät kemiallisia ja fysikaalisia tietoja sekä yleistä tietoa ja historiaa.
Hauskoja hiilen faktoja
- Hiilen allotrooppi grafiitti on yksi pehmeimmistä materiaaleista siinä missä timantit ovat yksi kovimmista.
- Grafiitti on kiiltävää ja mustaa, timantit ovat värittömiä läpinäkyviä kiinteitä aineita ja fullereenit ja amorfinen hiili ovat kumpikin mustia, nokea muistuttavia jauheita.
- Hiiliatomit voivat muodostaa ketjuja ja renkaita ja sulautua vetyatomien kanssa muodostaen yhdisteitä, joita kutsutaan hiilivedyiksi. Nämä yhdisteet muodostavat hyvin suuren osan orgaanisesta kemiasta.
- Hiili on epämetalli, joka voi muodostaa yli 10 miljoonaa erilaista yhdistettä.
- Hiilellä on kaikista alkuaineista korkein sublimoitumispiste. Timantit sulavat noin 3550 ºC:ssa ja muut allotroopit sublimoituvat noin 3800 ºC:ssa.
- Puhdas hiili on yksi harvoista alkuaineista, joita esiintyy luonnossa vapaana.
- Hiili on massaltaan maailmankaikkeuden neljänneksi runsain alkuaine.
- 18 % ruumiinpainostasi on hiiltä.
- Grafiittia käytetään lämmöneristeenä. Se on myös hyvä sähkönjohdin.
- Hiili-14:ää käytetään aikoinaan elossa olleen aineen ajoittamiseen prosessissa, joka tunnetaan nimellä hiilidatointi.
Hiilen jaksollisen järjestelmän solu
Hiilen perusfaktat
Nimi: C
Ryhmä: IUPAC-ohjeet. Yksittäisarvona käytetään 12.011.
Elektronikonfiguraatio: 2s22p2 (lyhenne) tai 1s22s22p2 (täydellinen)
Löytö: Hiili on tunnettu jo esihistoriallisista ajoista lähtien.
Nimen alkuperä: Nimi hiili tulee latinankielisestä sanasta carbo, joka tarkoittaa hiiltä.
Yleiset allotroopit: amorfinen, timantti, fullereeni, grafeeni, grafiitti
Luonnolliset isotoopit:
Luonnollinen boori koostuu kahdesta stabiilista isotoopista ja yhdestä radioaktiivisesta isotoopista.
12C
Hiili-12 on stabiili isotooppi, jossa on 6 neutronia. Noin 99 % kaikesta luonnollisesta hiilestä on hiili-12.
13C
Hiili-13 on stabiili isotooppi, joka sisältää 7 neutronia. Suurin osa muusta luonnollisesta hiilestä on hiili-13.
14C
Hiili-13 on radioaktiivinen isotooppi, joka sisältää 8 neutronia. Hiili-14:ää esiintyy luonnossa pieniä määriä. Se hajoaa β-hajoamalla 14N:ksi, jonka puoliintumisaika on 5730 vuotta.
Tunnettuja keinotekoisia radioisotooppeja tunnetaan 12 kappaletta, jotka vaihtelevat hiili-8:sta hiili-22:een.
Hiiligrafiitti (USGS)
Fysikaaliset tiedot
Tiheys:
Grafiitti: 2.2 g/cm3
Diamantti: 3,513 g/cm3
Sublimaatiopiste: 3915 K (3642 °C, 6588 °F)
Kolmiopiste: 4600 K 10800 kPa:n paineessa
Tila 20ºC:n lämpötilassa: Kiinteä
Sulamislämpö: Grafiitti: 117 kJ/mol
Molaarinen lämpökapasiteetti:
Grafiitti: 8,517 J/mol-K
Timantti: 6,155 J/mol-K
Hiiliatomin elektronikonfiguraatio.
Atomaattiset tiedot
Atomaattisen säteen säde: 1.70 Å
Kovalenttinen säde: sp3: 0.77 Å
sp2: 0.73 Å
sp: 0.69 Å
Van der Waalsin säde: 1.70 Å
Elektronien affiniteetti: 121.776 kJ/mol
Elektronegatiivisuus: (Paulingin asteikko): 2.55
1. ionisaatioenergia: 1086.454 kJ/mol
2. ionisaatioenergia: 2352.631 kJ/mol
3. ionisaatioenergia: 4620.471 kJ/mol
4. ionisaatioenergia: 6222.716 kJ/mol
5. ionisaatioenergia: 37830.648 kJ/mol
6. ionisaatioenergia: 47277.174 kJ/mol
Yleisimmät hapetusasteet: +4, -4 (yleinen), +3, +2, +1, 0, -1, -2, -3 (harvinainen)
Lisätietoa alkuaineista jaksollisessa järjestelmässä.