Периодическая таблица считается одним из величайших достижений химической науки

Наука и жизньНаука

Путешествие по таблице элементов: от водорода до оганесона

Доктор химических наук Александр Рулёв, Иркутский институт химии им. А. Е. Фаворского СО РАН.

Серебро испокон веков используется при изготовлении зеркал. Сегодня этим металлом покрывают зеркала телескопов — как правило, с большим диаметром. Это, например, телескоп «Кеплер» и два восьмиметровых телескопа обсерватории Джемини.

Периодическая таблица химических элементов по праву считается одним из величайших достижений химической науки. Сегодня она насчитывает почти вдвое больше элементов, чем полтора века назад, когда Дмитрий Иванович Менделеев опубликовал свой «Опыт системы элементов, основанный на их атомном весе и химическом сродстве».

Представим себе, что мы смогли проникнуть в наномир и познакомиться с элементами, «населяющими» современную таблицу. В этом случае периодическая система предстала бы в виде высотного здания, имеющего семь «этажей» (периодов), 18 «блоксекций» (групп) которого насчитывают 118 уютных «квартир» (клеток). Некоторые из жильцов — элементы-рекордсмены, многие могут рассказать о себе немало интересного, не без основания претендуя на звание «самый-самый».

В квартире под номером один живёт удивительный элемент — водород H. Он рекордсмен сразу в нескольких номинациях. Это и самый простой, и самый распространённый в природе элемент. На него приходится более 90% всех атомов видимой Вселенной. В обычных условиях он существует в виде самого лёгкого газа: один литр его весит меньше 0,09 г. При охлаждении до −253оС водород переходит в жидкое состояние, превращаясь в самую лёгкую жидкость: десятилитровое ведро такой жидкости весило бы всего 708 г. Водород — единственный химический элемент, все семь братьев-изотопов которого имеют собственные имена. Наиболее известные из них — протий (1H), дейтерий (2H или D) и тритий (3H или T). Имена других тяжёлых изотопов водорода сегодня редко используются. В недрах звёзд водород превращается в гелий.

В результате этой реакции выделяется огромное количество энергии, ничтожная часть которой (одна двухмиллиардная!) попадает на Землю. Благодаря этой энергии и существует жизнь на нашей планете, существуем мы.

Сосед водорода, занимающий квартиру номер два, инертный газ гелий He. Несмотря на то что элемент назван в честь греческого бога Солнца, вещество, состоящее из его атомов, — самая холодная жидкость на Земле: его температура кипения (−269оС) лишь на четыре градуса выше абсолютного нуля. Это единственное простое вещество, температура плавления которого неизвестна: даже при абсолютном нуле оно остаётся жидким и переходит в твёрдое состояние лишь при давлении около 25 атм. Гелий — обладатель самого маленького атома: его радиус всего 31 пм (1 пикометр = 1·10-12 м). Напротив, самыми «пышными формами» может похвастаться цезий Cs, проживающий в квартире номер 55. Его атомный радиус почти на порядок больше — 298 пм. К тому же цезий — самый мягкий металл, да ещё и редкого светло-золотистого цвета (как правило, все металлы серые). Впрочем, и самый твёрдый металл хром Cr имеет голубовато-серебристый цвет. Способность цезия легко отдавать электрон внешнего энергетического уровня делает его ещё и самым активным металлом.

Самый лёгкий металл расположился этажом ниже под водородом. Это литий Li. Его плотность составляет всего 0,534 г/см3, он почти в два раза легче воды. Самый тяжёлый металл — осмий Os — занимает квартиру номер 76. Изготовленный из него куб с ребром 1 м весил бы 22,59 т. Он на сотые доли процента опережает своего соседа из квартиры 77 (иридий Ir) в борьбе за звание элемента с самой высокой плотностью.

Химический состав человеческого тела, масс.%

Путешествуя по таблице элементов, мы непременно должны постучаться в дверь с номером шесть. Это апартаменты самого важного для жизни на Земле элемента — углерода C. Не случайно его называют «королём элементов» Периодической таблицы. Именно углерод — основа всех органических соединений: от простеньких молекул углеводородов до сложнейших белковых нитей или двойной спирали ДНК. Этот химический элемент имеет несколько аллотропных модификаций — хорошо знакомые алмаз, графит, графен и фуллерены. Среди последних наиболее знаменит бакминстерфуллерен, известный в мире под именами футболен, бакибол или просто фуллерен. Благодаря своей безукоризненной симметрии он, возможно, самая красивая молекула Вселенной. Фантастическая красота углеродного кластера C60 настолько ослепительна, что поначалу ни физики, ни химики просто не могли поверить, что такая высокосимметричная молекула вообще может существовать. В 1996 году первооткрыватели фуллерена — Роберт Кёрл, Харольд Крото и Ричард Смолли — были удостоены Нобелевской премии по химии. А полтора десятилетия спустя фуллерены были обнаружены в космическом пространстве. Сегодня это самые большие молекулы из всех, которые когда-либо находили за пределами Земли. Как знать, может быть, именно фуллерен принёс на Землю атомы или молекулы, благодаря которым зародилась жизнь на нашей планете.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Дроны в погоне за картой Дроны в погоне за картой

Человечество до сих пор не составило полную карту своей собственной планеты

Популярная механика
Бабушка, живущая в сети: как пенсионерка зарабатывает больше миллиона рублей в месяц благодаря YouTube Бабушка, живущая в сети: как пенсионерка зарабатывает больше миллиона рублей в месяц благодаря YouTube

Проект приносит по 1,2 млн рублей выручки и около 300 000 рублей прибыли в месяц

Forbes
Восемь умных ног Восемь умных ног

Это морское существо называют «самым курьёзным созданием» на нашей планете

Наука и жизнь
Вы еще пожалеете Вы еще пожалеете

Удивительно, но нытики, похоже, не ждут от нас помощи

Добрые советы
Двери сознания Двери сознания

Где прячется человеческое «я»

Вокруг света
Игра в кубики Игра в кубики

Минималистичный дом по проекту архитектора Самуэля Ламаса

AD
Изоляция и гигиена Изоляция и гигиена

Человечество веками платило страшную цену

Дилетант
Лекарство от несчастья Лекарство от несчастья

Откуда берется депрессия? Британский писатель Йоханн Хари пришел к новым выводам

Psychologies
Сила есть Сила есть

Создание одной из самых успешных франшиз без магии, вероятно, не обошлось

Вокруг света
Как будет работать новая криптовалюта от Facebook. Разбор технологии Libra Как будет работать новая криптовалюта от Facebook. Разбор технологии Libra

Кому, когда и как можно будет покупать, хранить и тратить Libra

Forbes
Урбанистика: Команда краеведов «Гэнгъ» Урбанистика: Команда краеведов «Гэнгъ»

Сити-блогеры Максим Косьмин, Ксения Сидорина, Алексей Шишкин, Мария Тычинина

Собака.ru
Ложимся «на сохранение»: согласиться или отлежаться дома? Ложимся «на сохранение»: согласиться или отлежаться дома?

Почти у каждой будущей мамы возникает вопрос: может, остаться дома и отлежаться?

9 месяцев
Почему империя Марка Цукерберга должна умереть? Почему империя Марка Цукерберга должна умереть?

Он со­здал Facebook, не по­до­зре­вая, что люди вос­ста­нут про­тив него

GQ
Тест диагностического модуля OBD2: версия 1.5 с подключением через Wi-Fi Тест диагностического модуля OBD2: версия 1.5 с подключением через Wi-Fi

Диагностический модуль OBD2

CHIP
Реверанс феминизму: впервые за почти вековую историю Warner Bros возглавила женщина Реверанс феминизму: впервые за почти вековую историю Warner Bros возглавила женщина

Энн Сарнофф возьмет на себя руководство крупнейшей компании Warner Bros

Forbes
«В железном занавесе никто не заинтересован»: западная компания, которая не боится вложить в Россию $260 млн «В железном занавесе никто не заинтересован»: западная компания, которая не боится вложить в Россию $260 млн

Интервью Forbes с гендиректором британского оператора дата-центров IXcellerate

Forbes
Как стать веганом и не растерять мышечную массу: 5 главных правил Как стать веганом и не растерять мышечную массу: 5 главных правил

Поверь, не только куриная грудка способна сделать тебя качком

Playboy
«Бабушка не ест в моих ресторанах». Обладатель трех мишленовских звезд Жоан Рока о секретах идеальной еды «Бабушка не ест в моих ресторанах». Обладатель трех мишленовских звезд Жоан Рока о секретах идеальной еды

Жоан Рока — о важности традиций в современной авангардной авторской кухне

Forbes
Продажи начались! Продажи начались!

Российский рынок стал первым для кросс-купе Renault

АвтоМир
Вас повысили в должности: как не поссориться с коллегами? Вас повысили в должности: как не поссориться с коллегами?

Отношения между коллегами всегда чреваты обидами и неловкими ситуациями

Psychologies
Романтичный глэмпинг на крыше ТЦ Авиапарк Романтичный глэмпинг на крыше ТЦ Авиапарк

Торговый центр «Авиапарк» проведёт ежегодный глэмпинг Moscow Escape

Cosmopolitan
Дела семейные Дела семейные

Эти пары точно знают, как вести вместе бизнес и совмещать его с любовью

Cosmopolitan
«Желание мажоритарного акционера всегда видно» «Желание мажоритарного акционера всегда видно»

Лариса Морозова — о двузначной доходности и о том, как начать инвестировать

Эксперт
«Великий комбинатор 1990-х»: как жил Сергей Мавроди «Великий комбинатор 1990-х»: как жил Сергей Мавроди

Esquire проходит по следам «великого комбинатора» 1990-х

Популярная механика
Новая Третьяковка открыла выставку о Тарковском и неофициальном искусстве 1960-1980-х Новая Третьяковка открыла выставку о Тарковском и неофициальном искусстве 1960-1980-х

Выставка «Свободный полет»

Vogue
Какие часы носит Конор Макгрегор? Какие часы носит Конор Макгрегор?

Честно говоря, проще ответить на вопрос, какие часы он не носит

GQ
Какие вещи нельзя носить в городе летом Какие вещи нельзя носить в городе летом

И что же надеть им на замену

GQ
Слушать ушами, слышать сердцем Слушать ушами, слышать сердцем

Как научиться этому и сделать отношение более глубокими

Psychologies
«Это дело породило некоторые вопросы». Кремль призвал силовиков обратить внимание на дело Голунова «Это дело породило некоторые вопросы». Кремль призвал силовиков обратить внимание на дело Голунова

Дело Ивана Голунова — это повод для пристального внимания соответствующих служб

Forbes
Artnet: самая дорогая картина мира находится на яхте наследного принца Саудовской Аравии Artnet: самая дорогая картина мира находится на яхте наследного принца Саудовской Аравии

Картина Леонардо да Винчи «Спаситель мира»

Forbes
Открыть в приложении