Etusivu
Tehtävät
Kirjanmerkit
Hiili
Hanki lisää sisältöä päivittämällä
Totta vai tarua? Hiiliatomin uloin elektronikuori sisältää kaksi elektronia.
Timantit. Puuhiili. Muovi. Raakaöljy. Ihminen.
Mikä yhdistää näitä kaikkia? Ne kaikki ovat hiilipohjaisia. Jos emme laske kehossamme olevaa veden määrää, kaksi kolmaosaa kehonpainostamme koostuu hiiliatomeista. Ja jos katselet ympärillesi.. huomaat, että hiili on monen eri aineen perusta.
Mikä tekee hiilestä niin erikoisen? Kuten aina kemiassa - aloitamme tarkastelemalla atomeja. Hiiliatomissa on kuusi elektronia. Neljä niistä sijaitsee uloimmassa elektronikuoressa. Atomille olisi toivottua, jos sillä olisi kahdeksan elektronia sen uloimmassa elektronikuoressa.
Hiili haluaa saada neljä elektronia muilta atomeilta. Vähän sama kuin hiilellä olisi neljä kättä, jotka pystyvät pitämään kiinni muista atomeista. Neljä mahdollista sidosta on enemmän kuin mitä muilla luonnosta löytyvillä alkuaineilla voi olla. Tämän vuoksi hiili on erittäin monipuolinen - se voi muodostaa miljoonia erilaisia yhdisteitä. Hiili esiintyy monissa eri muodoissa.
Esimerkiksi timanttina. TImantti on muodostunut puhtaasti hiiliatomeista. Jokainen hiiliatomi on sidoksissa neljään muuhun hiiliatomiin. Atomit pitävät kiinni toinen toisistaan. Tämän vuoksi timantti on erittäin vahva ja kova materiaali.
Timantti on vahvin luonnossa esiintyvä materiaali. Kaikki uloimmat elektronit ovat kiinnittyneet kemiallisiin sidoksiin. Mitkään elektronit eivät pysty liikkumaan vapaasti. Timantti ei johda sähköä. Mutta hiiliatomit eivät aina ole sidoksissa näin vahvasti.
Tätä kutsutaan grafiitiksi. Grafiitti on myös hiilen puhdas muoto. Siinä hiiliatomit muodostavat kerroksia. Jokaisella niistä on kuusikulmainen kuvio, vähän niin kuin hunajakennossa. Jokainen hiiliatomi on sidoksissa ainoastaan kolmeen muuhun hiiliatomiin, jonka vuoksi jokaisessa atomissa yksi elektroni pääsee liikkumaan vapaasti.
Grafiitti johtaa sähköä. Jokainen atomin kerros on vahvasti sidoksissa itseensä, mutta eri kerrokset ovat heikosti kiinni toisissaan. Ne liukuvat helposti pois toistensa päältä, minkä vuoksi grafiitti on pehmeä ja helposti muovailtava materiaali. Lyijykynistä löytyvä materiaali on sekoitus grafiittia ja savea. Kun kirjoitat lyijykynällä, kirjoitus muodostuu kerroksista grafiittia jotka levittyvät paperille.
Jos voisit kuoria vain yhden kerroksen grafiittia, saisit arkin grafeenia. Grafeeni on vain yhden atomikerroksen paksuinen, mikä tekee siitä erittäin kevyen. Mutta samaan aikaan erittäin vahvan. Tulevaisuudessa grafeenia saatetaan käyttää kosketusnäytöissä. Tai rakennusmateriaalina.
On olemassa vielä yksi puhdas hiilen muoto. Se koostuu 60 hiiliatomista, jotka ovat muodostaneet pallon. Näitä pyöreitä molekyylejä kutsutaan fullereeneiksi. Fullereenejä löytyy noesta, joten niitä on esimerkiksi kynttilöissä. Timantti, grafiitti, grafeeni ja fullereeni ovat kaikki puhtaita hiilen muotoja.
Mikä sitten tekee hiilestä niin ainutlaatuisen? Sen kyky muodostaa miljoonia erilaisia yhdisteitä. Syy, miksi niin monet yhdistelmät ovat mahdollisia, on jokaisen atomin neljä mahdollisuutta muodostaa niin monia sidoksia.