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

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

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

Популярная механика
В здоровом теле здоровое антитело! В здоровом теле здоровое антитело!

Почему в последние дни участились схватки «прививочников» и «антипрививочников»

Maxim
Восемь умных ног Восемь умных ног

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

Наука и жизнь
Жирно не будет Жирно не будет

Уж если делать культ из еды, то со всей одержимостью

Вокруг света
Октавиан Август: удачливый и коварный Октавиан Август: удачливый и коварный

В традициях имперского Рима Октавиан Август считался образцовым государем

Дилетант
Porsche Macan: средство против скупости Porsche Macan: средство против скупости

Обновленный Porsche Macan вышел на российский рынок

АвтоМир
Криптовалюты. Поколение второе Криптовалюты. Поколение второе

От «цифрового золота» к полноценным деньгам

Популярная механика
Новый чёрный Новый чёрный

Дизайнер Грег Натале вывел свойственный ему высокий стиль на новый уровень

Robb Report
Цветы, сокрытые в тени Цветы, сокрытые в тени

Растение, похожее на ниндзя — кислица

Наука и жизнь
Всем шампанского Всем шампанского

Флора Фишбах выросла в Шампани, чтобы нравиться всему миру

Vogue
«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
Бог мелочей Бог мелочей

Испания очень разная — это и делает путешествие особенно привлекательным

Psychologies
6 овощей, которые не так полезны, как мы думали (и даже наоборот) 6 овощей, которые не так полезны, как мы думали (и даже наоборот)

Некоторые овощи совсем не такие хорошие, как тебе кажется

Playboy
Перемена мест Перемена мест

Актриса и певица Шарлотта Генсбур везет в Москву и Петербург новый альбом

Vogue
Михаил Конев: Вечная память. Чему нас научил сериал «Чернобыль» Михаил Конев: Вечная память. Чему нас научил сериал «Чернобыль»

Почему нужно смотреть мини-сериал «Чернобыль»

СНОБ
Первая летняя ягода Первая летняя ягода

В первые недели июня в садах средней полосы России созревает жимолость

Наука и жизнь
Ученые исследовали древний артефакт из обсидиана Ученые исследовали древний артефакт из обсидиана

Международная группа ученых исследовала древнее обсидиановое зеркало

Популярная механика
Эти люди снимают самые крутые клипы в России Эти люди снимают самые крутые клипы в России

Знакомимся с лучшими режиссерами музыкальных видео

GQ
Юлия Смолина: «Красота и молодость — то, что всегда интересует и беспокоит» Юлия Смолина: «Красота и молодость — то, что всегда интересует и беспокоит»

Основатель центра красоты DAVIANI Beauty & SPA делится секретами успеха

Cosmopolitan
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
9 лучших фильмов про зомби апокалипсис (посмотри ночью и проверь, какой ты смелый) 9 лучших фильмов про зомби апокалипсис (посмотри ночью и проверь, какой ты смелый)

Тяжелый денек? Пора включить фильмы про зомби апокалипсис!

Playboy
С высоты птичьего полета С высоты птичьего полета

Расскажем о Рио то, что не пишут в путеводителях, а рекомендуют местные жители

АвтоМир
Инвестор из НБА: баскетболист, который собрал недвижимости на $125 млн Инвестор из НБА: баскетболист, который собрал недвижимости на $125 млн

Баскетболист Луол Денг — звезда нового поколения

Forbes
Почему мы скрываем проблемы со здоровьем от начальства и коллег? Почему мы скрываем проблемы со здоровьем от начальства и коллег?

Почему мы скрываем от работодателя наличие проблем со здоровьем

Psychologies
Сезонность курса: правда ли, что летний рубль дороже зимнего? Сезонность курса: правда ли, что летний рубль дороже зимнего?

Почему в начале года рынок ждет укрепления рубля, а к концу — ослабления

Forbes
Добиваемся цели по-женски: техника «Семь раз по три минуты» Добиваемся цели по-женски: техника «Семь раз по три минуты»

У женщин есть эффективные инструменты для достижения поставленных задач

Psychologies
Финансист Всеволод Розанов: Российские облигации как объект вложения — неплохой вариант Финансист Всеволод Розанов: Российские облигации как объект вложения — неплохой вариант

Во что вкладываться начинающему инвестору?

СНОБ
Секс-фейлы звезд: Симпсон не устроил размер, а Катчер занялся этим в лесу Секс-фейлы звезд: Симпсон не устроил размер, а Катчер занялся этим в лесу

Криминальные, травматичные и другие секс-истории знаменитостей

Cosmopolitan
Как правильно выбрать телескоп и смотреть звезды Как правильно выбрать телескоп и смотреть звезды

Основные этапы выбора и особенности разных типов телескопов

CHIP
ZenBook S13: позитивные вибрации ZenBook S13: позитивные вибрации

Насколько важно сохранить первозданный вид рабочего инструмента — ноутбука

Популярная механика
Открыть в приложении