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

Мяу по-русски Мяу по-русски

Налаживая связь с человеком, кошки изменили тональность мяуканья

Популярная механика
Для чего нужна антивозрастная медицина Для чего нужна антивозрастная медицина

О достижениях и перспективах развития антивозрастной медицины

СНОБ
Восемь умных ног Восемь умных ног

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

Наука и жизнь
Венсан Кассель Венсан Кассель

Венсан Кассель – экзотическое сочетание галантности и бесцеремонности

Psychologies
Невероятно, но... мясо Невероятно, но... мясо

Имитации мясных продуктов из растений и клеточных культур становятся модными

Популярная механика
Ускоряем интернет: как установить Wi-Fi репитер Ускоряем интернет: как установить Wi-Fi репитер

Есть два пути установки WLAN-репитера: автоматически либо вручную

CHIP
Андалузская дева Андалузская дева

Татьяна Котова спряталась в Испании, думая, что туда не дотянутся наши объективы

Maxim
Как запустить венчурный фонд в Нью-Йорке: история основателя Day One Ventures Маши Дроковой Как запустить венчурный фонд в Нью-Йорке: история основателя Day One Ventures Маши Дроковой

Маша Дрокова: как экспертиза в пиаре помогла ей прийти к статусу инвестора

Forbes
Рихтер Рихтер

Замоскворечье — из тех редких московских районов, в которых уцелел дух города

Seasons of life
Тест ноутбука Dell Alienware m15: легкий и тонкий игровой монстр Тест ноутбука Dell Alienware m15: легкий и тонкий игровой монстр

Тест игрового ноутбука с графическим чипом GeForce RTX 2080 Max-Q

CHIP
Эксклюзивная фотоохота: топ-7 лучших приключений в дикой природе Эксклюзивная фотоохота: топ-7 лучших приключений в дикой природе

Когда отпуск может быть интереснее, чем ты рассчитывал

Playboy
Опыт читателя: как перестать быть пиратом и жить, не нарушая закон Опыт читателя: как перестать быть пиратом и жить, не нарушая закон

Занимательный эксперимент и пара дельных советов

CHIP
Вентиляторы без лопастей: как они работают? Вентиляторы без лопастей: как они работают?

Не обманывают ли нас вентиляторы и за счет чего создается свежесть и прохлада

CHIP
Три мифа о детской агрессии Три мифа о детской агрессии

Установки, которые мешают родителям скорректировать агрессивное поведение детей

Psychologies
Что означают наряды героинь во втором сезоне «Большой маленькой лжи» Что означают наряды героинь во втором сезоне «Большой маленькой лжи»

Рассказывает художник по костюмам Аликс Фридбер

Vogue
60 спутников Илона Маска: что такое глобальный интернет и зачем он нужен? 60 спутников Илона Маска: что такое глобальный интернет и зачем он нужен?

Частная компания SpaceX начала развертывание сети из дюжины тысяч спутников

Популярная механика
«Держись бога ради»: как Ивана Голунова освобождали из-под стражи. Репортаж Forbes «Держись бога ради»: как Ивана Голунова освобождали из-под стражи. Репортаж Forbes

Журналиста Ивана Голунова поместили под домашний арест

Forbes
Для Москвы разработали план попадания в десятку самых посещаемых городов Европы Для Москвы разработали план попадания в десятку самых посещаемых городов Европы

К 2025 году Москва должна войти в десятку самых посещаемых городов в Европе

Forbes
Почему половина стартапов в России не сможет привлечь инвестиции Почему половина стартапов в России не сможет привлечь инвестиции

Каждый второй предприниматель не сможет получить финансирование от инвесторов

Forbes
Свобода дороже: не хочу жить с мужчиной, но хочу любви Свобода дороже: не хочу жить с мужчиной, но хочу любви

Многие находят плюсы в независимости и жизни в одиночестве

Psychologies
Коварный ротавирус Коварный ротавирус

Что важно знать о ротавирусе?

Лиза
История №1 на НТВ и ложная информация у «России 24». Как ТВ осветило дело Ивана Голунова История №1 на НТВ и ложная информация у «России 24». Как ТВ осветило дело Ивана Голунова

История с задержанием журналиста издания «Медуза» Иваном Голуновым

Forbes
Что не так с последним сезоном сериала «Черное зеркало» Что не так с последним сезоном сериала «Черное зеркало»

Жаль, если вслед за интригой мы потеряем и сам сериал

Maxim
Суданские активистки о жестоком разгоне протестующих и будущем страны Суданские активистки о жестоком разгоне протестующих и будущем страны

Три очень смелых девушки рассказали, как они пережили последствия революции

Vogue
Машина для любви, а не для войны: история легендарного «хиппи-буса» от VW Машина для любви, а не для войны: история легендарного «хиппи-буса» от VW

Как бюргеры сделали американцев бродягами, беспаспортными и безработными

Maxim
Наука и жизнь: Иван Бакаидов Наука и жизнь: Иван Бакаидов

Иван доказывает: люди с инвалидностью могут быть самостоятельными

Собака.ru
«Я родила от насильника»: история от первого лица «Я родила от насильника»: история от первого лица

Лие было семнадцать, когда ее изнасиловали

Cosmopolitan
Рядовой с запасом Рядовой с запасом

Обновленный пикап Isuzu пытается разыграть на российском рынке особую партию

АвтоМир
«Один раз превысил — мы позвоним». Почему каршеринг стал опасным «Один раз превысил — мы позвоним». Почему каршеринг стал опасным

Как в ГИБДД намерены бороться с неадекватами за рулем каршеринговых автомобилей

РБК
Вексельберг рассказал об ограничении общения с Блаватником из-за санкций США Вексельберг рассказал об ограничении общения с Блаватником из-за санкций США

В 2018 году американский Минфин включил Вексельберга в SDN-лист

Forbes
Открыть в приложении