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

Осмий: тяжёлый, дорогой и совсем не пчела Осмий: тяжёлый, дорогой и совсем не пчела

Элемент с самой высокой плотностью

Наука и жизнь
Плохие новости для бизнеса: чем грозит отмена сроков давности за налоговые преступления Плохие новости для бизнеса: чем грозит отмена сроков давности за налоговые преступления

Судьям предлагают считать неуплату налогов преступлением без срока давности

Forbes
Электрическая ракета, которая изменит войну Электрическая ракета, которая изменит войну

Барражирующие боеприпасы «Ланцет», которые могут в корне изменить войны будущего

Популярная механика
В S&P усомнились в способности криптовалюты Facebook заменить деньги В S&P усомнились в способности криптовалюты Facebook заменить деньги

Libra не станет полноценной альтернативой фиатным деньгам

Forbes
Восемь умных ног Восемь умных ног

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

Наука и жизнь
Большое летнее путешествие Большое летнее путешествие

Мы нашли на карте мира места, в которых связаны путешествия и йога

Yoga Journal
Завоевание вместо мудрости Завоевание вместо мудрости

Святая София в роли 3272-й мечети Стамбула: прецеденты, символы и пророчества

Огонёк
Что такое иммерсивные туры и почему это не туризм Что такое иммерсивные туры и почему это не туризм

Тревел-журналист Тимур Юсупов отправился на три дня в Армению

РБК
Выбрать воду Выбрать воду

Какую воду пить

Maxim
Сколько стоит освобождение от рабства, или неожиданная связь между детьми и шоколадом Сколько стоит освобождение от рабства, или неожиданная связь между детьми и шоколадом

Повышение цен на какао-бобы позволит избавиться от детского труда на плантациях

Forbes
Коко Шанель: женщина в чёрном Коко Шанель: женщина в чёрном

Тёмные страницы в биографии создательницы всемирно знаменитого бренда

Дилетант
«Премодерация была». Как Гоблин, основатели LavkaLavka, MDK и Promobot попали на прямую линию с Путиным «Премодерация была». Как Гоблин, основатели LavkaLavka, MDK и Promobot попали на прямую линию с Путиным

Какие вопросы задавали Владимиру Путину известные блогеры и бизнесмены

Forbes
«Спаситель» ненастоящий? Кто компенсирует убытки за проданного Рыболовлевым Леонардо «Спаситель» ненастоящий? Кто компенсирует убытки за проданного Рыболовлевым Леонардо

Картина «Спаситель мира» вышла на первый план по количеству скандалов

Forbes
Колумнистка Elle заявила, что в 1990-х ее изнасиловал Дональд Трамп. Раньше его обвиняли в домогательствах Колумнистка Elle заявила, что в 1990-х ее изнасиловал Дональд Трамп. Раньше его обвиняли в домогательствах

Джин Кэрролл обвинила Дональда Трампа в изнасиловании

Esquire
Рожденные морем Рожденные морем

К культуре брутальных викингов приобщают на фьордах Норвегии

Playboy
Хронические болезни: как подготовиться к беременности? Хронические болезни: как подготовиться к беременности?

Как при наличии хронических заболеваний подготовиться к зачатию

9 месяцев
Обновление меню ресторана Saxon + Parole Обновление меню ресторана Saxon + Parole

В начале мая в ресторане Saxon + Parole обновили барную карту

Cosmopolitan
Экологичные свадебные платья Экологичные свадебные платья

Экологичные свадебные наряды для самых осознанных невест

Vogue
Почему у нас нет денег Почему у нас нет денег

Зачем вам… деньги? За мечтами об определенной сумме всегда стоит нечто большее

Psychologies
«Вы уже показали, что не знаете УПК»: как Басманный суд арестовал первого фигуранта дела «Рольфа» «Вы уже показали, что не знаете УПК»: как Басманный суд арестовал первого фигуранта дела «Рольфа»

Анатолий Кайро как минимум до 25 августа пробудет под домашним арестом

Forbes
Бари Алибасов отметил тройной день рождения после сообщений о своей смерти Бари Алибасов отметил тройной день рождения после сообщений о своей смерти

Накануне дня рождения Бари Алибасов попал в больницу с отравлением

Cosmopolitan
«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
Торгуйся! или Как торговаться о зарплате на собеседовании Торгуйся! или Как торговаться о зарплате на собеседовании

Как убедить работодателя платить вам столько, сколько вы действительно стоите?

Psychologies
Какие выставки и постановки нужно увидеть за границей этим летом Какие выставки и постановки нужно увидеть за границей этим летом

Мы составили для вас полноценную культурную программу

GQ
7 видов поцелуев: их значение и техника (просто незаменимый гид) 7 видов поцелуев: их значение и техника (просто незаменимый гид)

Стань настоящим профессионалом в поцелуях!

Playboy
Эхо СССР: почему взрывы потрясли не только Дзержинск Эхо СССР: почему взрывы потрясли не только Дзержинск

Российские региональные власти демонстрируют технократическое мышление

Forbes
Начало родов: когда ехать в роддом? Начало родов: когда ехать в роддом?

Как узнать, пора уже ехать в роддом или можно еще побыть дома?

9 месяцев
Я не смогу. Как стереотипы мешают делать карьеру Я не смогу. Как стереотипы мешают делать карьеру

С женщиной, успешно строящей карьеру, связано множество стереотипов

Forbes
Лучшие ультрабуки 2019: рейтинг с ценами Лучшие ультрабуки 2019: рейтинг с ценами

Рассказываем, какой ультрабук выбрать в 2019 году

CHIP
Сет Роген Сет Роген

Правила жизни актера и режисера Сета Рогена

Esquire
Открыть в приложении