Hiili on neljännen ryhmän alkuaine, joten sillä on 4 ulkoelektronia. Se saa OKTETIN
eli kahdeksan ulkoelektronia muodostamalla 4 sidosta muiden atomien kanssa.
Hiilellä on 4 erilaista allotrooppista muotoa: timantti, grafiitti, fullereeni, grafeeni.

Luonnossa esiintyviä hiiliyhdisteitä eli orgaanisia yhdisteitä tunnetaan
yli 10 miljoonaa erilaista. Hiiliketjut muodostavat orgaanisten molekyylien
”selkärangan”, johon muut atomit (H, O, N, S, P) liittyvät kovalenttisin sidoksin
eli yhteisin elektroniparein.

Elollisessa luonnossa tapahtuvaan nopeaa hiilen kiertokulkua sanotaan BIOSYKLIKSI.

Orgaaniset eli eloperäiset hiiliyhdisteet ovat usein:

• herkästi palavia tai syttyviä

yhdiste + happi (O₂) -> vesi (H₂O) + hiilidioksidi (CO₂)

• matalissa lämpötiloissa sulavia ja kiehuvia
• huonosti veteen liukenevia
• tunnistettavissa tyypillisen hajun perusteella

Tavallisimpia epäorgaanisia hiiliyhdisteitä ovat hiilen oksidit (CO, CO₂), hiilihappo (H₂CO₃)
ja sen suolat eli karbonaatit (CO₃^2-) ja vetykarbonaatit (HCO₃^-).

Elottomassa luonnossa tapahtuvaan hidasta hiilen kiertokulkua sanotaan GEOSYKLIKSI.

Eräs tärkeimmistä orgaanisen kemian reaktioista on YHTEYTTÄMINEN eli FOTOSYNTEESI

6 H₂O + 6 CO₂ -> C₆H₁₂O₆ + 6 O₂

vesi + hiilidioksidi -> sokeri + happi

Siinä kasvien viherhiukkaset (klorofylli-molekyylit) syntetisoivat ilman hiilidioksidista ja
maaperästä saadusta vedestä sokereita vapauttaen samalla ilmaan happea.

Kasvien ja eläimien soluhengityksessä sokerit hajoavat käänteisessä reaktiossa.