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

Восемь умных ног Восемь умных ног

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

Наука и жизнь
БАМ в документах и датах БАМ в документах и датах

Строительство БАМ — процесс, растянувшийся на несколько десятилетий

Дилетант
Дроны в погоне за картой Дроны в погоне за картой

Человечество до сих пор не составило полную карту своей собственной планеты

Популярная механика
Увидеть красоту своих шрамов Увидеть красоту своих шрамов

Мы хотели бы быть идеальными и поэтому часто недовольны своей внешностью

Psychologies
Жизнь без остатка Жизнь без остатка

Восхищаемся Варварой Кронберг еще с тех времен, когда она была Жемчужниковой

Seasons of life
Тест телевизора Sony KD-75XG8505: хорошее решение для домашнего кинотеатра Тест телевизора Sony KD-75XG8505: хорошее решение для домашнего кинотеатра

Телевизор Sony KD-75XG8505 обладает хорошим оснащением

CHIP
Мой Сталинград Мой Сталинград

Когда началась война, я была студенткой мединститута

Наука и жизнь
Проблема «сабстанса» в офшорах: стоит ли волноваться владельцам яхт? Проблема «сабстанса» в офшорах: стоит ли волноваться владельцам яхт?

Как владельцу яхты действовать в новых условиях «сабстанса»

Forbes
Из помазанников Божьих в святые мученики Из помазанников Божьих в святые мученики

Расстрел царской семьи — едва ли не самый хорошо исследованный сюжет

Дилетант
Список желаний по Дарвину: к чему нам стоит стремиться Список желаний по Дарвину: к чему нам стоит стремиться

Какие ценности должны быть в приоритете желаний с точки зрения эволюции

Psychologies
Сергей Петров рассказал о незаконной прослушке и роли ФСБ в деле «Рольфа» Сергей Петров рассказал о незаконной прослушке и роли ФСБ в деле «Рольфа»

Уголовное дело «Рольфа» основывается на прослушке разговоров

Forbes
Хочешь пробежать марафон? Самая честная инструкция от тех, кто добежал до финиша Хочешь пробежать марафон? Самая честная инструкция от тех, кто добежал до финиша

Тренер и марафонцы-новички рассказывают, как добежать до финиша

Playboy
12 самых ожидаемых сериалов июля: пацаны, куртизанки и странные дела 12 самых ожидаемых сериалов июля: пацаны, куртизанки и странные дела

Империя Netflix наносит ответный удар

Playboy
Как выбрать удочку? 7 основных типов для разных видов летней рыбалки Как выбрать удочку? 7 основных типов для разных видов летней рыбалки

Чтобы ни одна рыба не проплыла мимо

Playboy
Что делать, если тебя повысили на работе, а твой друг остался на прежнем месте Что делать, если тебя повысили на работе, а твой друг остался на прежнем месте

Конкуренция между друзьями за повышение не должна заканчиваться драмой

Playboy
Милли Бобби Браун: Инопланетянка Милли Бобби Браун: Инопланетянка

Милли Бобби Браун буквально бомбардируют предложениями

Караван историй
Навстречу теплым берегам Навстречу теплым берегам

Даже на обычной даче можно создать атмосферу средиземноморья

Лиза
Кто здесь власть. Почему дела Калви и Голунова оказались важнее речи Путина Кто здесь власть. Почему дела Калви и Голунова оказались важнее речи Путина

На ПМЭФ стало ясно, что реальные новости создают совсем другие люди

Forbes
Бизнесмена Василия Бойко-Великого задержали по делу о растрате $500 000 Бизнесмена Василия Бойко-Великого задержали по делу о растрате $500 000

Бизнесмен Василий Бойко-Великий задержан по обвинению в хищении $500 000

Forbes
Недовольны своей внешностью? Включайте чувство юмора! Недовольны своей внешностью? Включайте чувство юмора!

Как не поддаваться влиянию гламурных образов, рассказывает психолог Рене Энгельн

Psychologies
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
Всем шампанского Всем шампанского

Флора Фишбах выросла в Шампани, чтобы нравиться всему миру

Vogue
Некоторые равнее: почему Силуанов вновь уступил Сечину Некоторые равнее: почему Силуанов вновь уступил Сечину

Во что выльется решение о налоговых вычетах для Приобского месторождения

Forbes
10 фактов о сериале «Рассказ служанки» 10 фактов о сериале «Рассказ служанки»

Подробности создания проекта «Рассказ служанки», которые вы могли не знать

РБК
Тест смартфона OnePlus 7: самый высокопроизводительный Android-смартфон Тест смартфона OnePlus 7: самый высокопроизводительный Android-смартфон

OnePlus 7 работает экстремально быстро, имеет отличную камеру и OLED-дисплей

CHIP
20 фактов о детском здоровье (Летняя версия) 20 фактов о детском здоровье (Летняя версия)

Эксперт-педиатр развеяла множество живучих мифов о детском здоровье

Добрые советы
Шутки кончились Шутки кончились

Solano на российском рынке обосновался давно

АвтоМир
Крылья космической бабочки Крылья космической бабочки

О звёздах, галактиках, «эффекте бабочки» и огромном космосе

Наука и жизнь
Обзор пылесоса Tefal Air Force 360: обойдемся без проводов Обзор пылесоса Tefal Air Force 360: обойдемся без проводов

Пылесос для покрытий всех видов и любых предметов интерьера

CHIP
Вырастить сына Вырастить сына

Нужна ли операция при «фимозе» или «гидроцеле» и можно ли предотвратить болезнь

Добрые советы
Открыть в приложении