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
Обзор и тест смартфона Honor 20: молодежный флагман Обзор и тест смартфона Honor 20: молодежный флагман

Пока производитель еще только думает, почем продавать это аппарат в России

CHIP
Восемь умных ног Восемь умных ног

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

Наука и жизнь
Мой любимый спорт — плавание Мой любимый спорт — плавание

Зачем наша героиня научилась плавать и почему теперь не променяет воду ни на что

Glamour
Архитектура, поглощённая инженерами Архитектура, поглощённая инженерами

В высотке комфортно в любую жару без всяких кондиционеров

Наука и жизнь
«Тратишь свои деньги, а взамен получаешь нервотрепку». Почему Леонид Федун решил отдать «Спартак» болельщикам «Тратишь свои деньги, а взамен получаешь нервотрепку». Почему Леонид Федун решил отдать «Спартак» болельщикам

Леонид Федун объявил, что в 2023 году передаст клуб в управление болельщикам

Forbes
Ураган Миранда Ураган Миранда

Миранда Керр. Австралийская супермодель, мать двоих детей и жена миллиардера

Maxim
Эмоциональное истощение: 8 вопросов для диагностики и 4 совета для исцеления Эмоциональное истощение: 8 вопросов для диагностики и 4 совета для исцеления

Какие у нас есть способы восстановиться от стресса и вернуть себе равновесие

Psychologies
«Кровавая» работа природы и врачей «Кровавая» работа природы и врачей

Как можно избежать осложнений при переливании крови

Наука и жизнь
Ведьма Шиндлера: женщина, спасшая сотни жизней Ведьма Шиндлера: женщина, спасшая сотни жизней

Геноцид в Руанде 1994 года считается одним из самых жутких событий

Cosmopolitan
Пектины и клетчатка: зачем нужны в питании будущей мамы? Пектины и клетчатка: зачем нужны в питании будущей мамы?

Беременные женщины особо чувствительны к неблагоприятным факторам внешней среды

9 месяцев
Вакуумный упаковщик для дома: какой лучше выбрать Вакуумный упаковщик для дома: какой лучше выбрать

Эти устройства созданы для того, чтобы удалять воздух из упаковки

CHIP
«Красивый, плохой, злой»: почему женщины влюбляются в маньяков «Красивый, плохой, злой»: почему женщины влюбляются в маньяков

Возможно ли не замечать, что рядом с тобой монстр?

Psychologies
Знакомство с хакерами Знакомство с хакерами

Как хакеры от взлома телефонов перешли к краже ядерного чемоданчика

Esquire
С сайта «Коммерсанта» исчезла статья о поставке истребителей в Египет С сайта «Коммерсанта» исчезла статья о поставке истребителей в Египет

Статья о поставке Египту российских истребителей исчезла с сайта «Коммерсанта»

Forbes
Бриллиантовый чайный пакетик и доспехи для морской свинки. 10 самых абсурдно дорогих вещей в мире Бриллиантовый чайный пакетик и доспехи для морской свинки. 10 самых абсурдно дорогих вещей в мире

Подборка самых удивительных вещей из предметов роскоши

Forbes
Тюменское фиаско. Как распалась империя бизнес-партнера однокурсника Путина и знакомого Собянина Тюменское фиаско. Как распалась империя бизнес-партнера однокурсника Путина и знакомого Собянина

Сбербанк подозревает Дмитрия Мазурова в ведении двойной бухгалтерии

Forbes
Деньги будут, но не сразу: как заработать на долгосрочных трендах Деньги будут, но не сразу: как заработать на долгосрочных трендах

Четыре сектора рынка, которые могут принести высокую доходность

Forbes
Сергей Жуков: «Бываю дома два раза в месяц» Сергей Жуков: «Бываю дома два раза в месяц»

Певец и его супруга Регина о детях-трудоголиках и миллионных доходах

StarHit
Что делать в Москве в этот уик-энд? Что делать в Москве в этот уик-энд?

Где послушать Джеймса Блейка или посмотреть «Мстителей: Финал» в IMAX

GQ
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
Шарлиз Терон и Сет Роген высмеивают американскую политику Шарлиз Терон и Сет Роген высмеивают американскую политику

Альтернативная вселенная, в которой Америкой руководит мудрая женщина

GQ
10 ядов животного мира с крайне специфическим действием 10 ядов животного мира с крайне специфическим действием

Яд – эффективная вещь, когда нужно справиться с превышающим по размеру существом

Популярная механика
Био-механизм Био-механизм

Пауки, пожалуй, самые высокотехнологичные существа на планете

Вокруг света
Защитное снаряжение Защитное снаряжение

Универсал повышенной проходимости Audi A6 allroad quattro сменил поколение

АвтоМир
Крылатая машина: как Форд решил покорить небеса Крылатая машина: как Форд решил покорить небеса

11 июня 1926 года в воздух поднялся первый самолет Генри Форда – Ford Trimotor

Популярная механика
Путешествие в Петербург: Esquire Weekend впервые прошел в Северной столице Путешествие в Петербург: Esquire Weekend впервые прошел в Северной столице

15 июня Esquire Weekend впервые прошел в Санкт-Петербурге

Cosmopolitan
Опыт читателя: есть ли польза от домашнего 3D-принтера? Опыт читателя: есть ли польза от домашнего 3D-принтера?

Такой полезный девайс, как 3D-принтер, до сих пор остается недооцененным

CHIP
Пчелы, бабочки и мухи: самые стильные насекомые и где их искать Пчелы, бабочки и мухи: самые стильные насекомые и где их искать

Вышивка в виде пчел, объемный декор в виде бабочек или брошь-муха?

Cosmopolitan
Рыжиковое масло Рыжиковое масло

О масле из семян рыжика посевного

Наука и жизнь
Открыть в приложении