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
50 важных идей, чтобы наслаждаться жизнью 50 важных идей, чтобы наслаждаться жизнью

Список утверждений, которые помогут по-новому взглянуть на жизненные ценности

Psychologies
Восемь умных ног Восемь умных ног

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

Наука и жизнь
Грузия без русских: как запрет полетов повлияет на экономику и политику Грузия без русских: как запрет полетов повлияет на экономику и политику

Исчезновение российских туристов из Грузии не нанесет ущерба ее экономике

Forbes
А нос и ныне там А нос и ныне там

Что стало с нашими носами и другие интересные факты о искусстве обоняния

Maxim
Секстинг вместо секса Секстинг вместо секса

Не секстинг виноват в том, что исследователи называют кризисом секса

Playboy
Хранители Хранители

Как буйволы стали национальным достоянием Индонезии

Вокруг света
Почему нужно ехать на выставку Марка Ротко в Вену Почему нужно ехать на выставку Марка Ротко в Вену

Журналистка Елена Стафьева побывала на венской выставке Марка Ротко

РБК
Наука «Аполлонов» Наука «Аполлонов»

Какие новые знания дали человечеству полёты американских астронавтов на Луну?

Наука и жизнь
Элементарно, Ватсон! Элементарно, Ватсон!

Лето – лучшее время для путешествия по Англии

Cosmopolitan
Renault и Nissan выведут автопилот от материнской компании Google на глобальный рынок Renault и Nissan выведут автопилот от материнской компании Google на глобальный рынок

Waymo будет развивать беспилотные автоперевозки во Франции и Японии

Forbes
Еще один из рода Виндзор Еще один из рода Виндзор

Ее Величество Елизавета II за дворцовыми дверями просто лучшая на свете Гэн-Гэн

Караван историй
Дело сестер Хачатурян или дело всей России: можно ли защитить себя и не сесть в тюрьму Дело сестер Хачатурян или дело всей России: можно ли защитить себя и не сесть в тюрьму

Почему российское правосудие носит обвинительный характер

Esquire
ФРС на распутье: сможет ли регулятор удержать экономику на подъеме? ФРС на распутье: сможет ли регулятор удержать экономику на подъеме?

Многие аналитики ожидают снижения ставки от ФРС США

Forbes
Четыре имени пять лет спустя: следствие впервые назвало подозреваемых по делу MH17 Четыре имени пять лет спустя: следствие впервые назвало подозреваемых по делу MH17

Имена первых четверых подозреваемых в крушении малазийского Boeing над Донбассом

Forbes
10 советских фильмов с забавными деталями, о которых вы не знали 10 советских фильмов с забавными деталями, о которых вы не знали

Рассказываем, на какие детали стоит обратить внимание в советских фильмах

РБК
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
Трамп — спелая кукуруза и другие звёздные причёски-мемы Трамп — спелая кукуруза и другие звёздные причёски-мемы

Самые смешные мемы про укладки российских и зарубежных селебрити

Cosmopolitan
«Они мешали пройти к автобусу». Власти объяснили спорный штраф «Они мешали пройти к автобусу». Власти объяснили спорный штраф

Водитель слишком долго находился в зоне знака, запрещающего стоянку и остановку

РБК
Трудный ребенок: 5 приемов воспитания Трудный ребенок: 5 приемов воспитания

Понятные правила для воспитания детей, которые не просто применить в жизни

Psychologies
Не протесты, а раскопки. Как федеральные каналы освещали протесты в центре Москвы Не протесты, а раскопки. Как федеральные каналы освещали протесты в центре Москвы

В повестке новостей телеканалов не нашлось места освещению марша протеста

Forbes
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
Впервые в истории РБК, «Ведомости» и «Коммерсантъ» вышли с одинаковой протестной полосой Впервые в истории РБК, «Ведомости» и «Коммерсантъ» вышли с одинаковой протестной полосой

Она посвящена требованию проверить действия органов

Playboy
Байкал будет злиться Байкал будет злиться

Кто вредит главному пресному озеру планеты

Русский репортер
Макс Мингелла — о своем фильме Макс Мингелла — о своем фильме

В прокате «За мечтой» — музыкальная сказка о современной Золушке

Esquire
«Меня уже 15 раз спрашивали, где Майкл Калви». Что говорил американский бизнес о деле Baring Vostok на ПМЭФ «Меня уже 15 раз спрашивали, где Майкл Калви». Что говорил американский бизнес о деле Baring Vostok на ПМЭФ

Делегация частного бизнеса США оказалась самой представительной на форуме

Forbes
Суд приговорил полковника Захарченко к 13 годам лишения свободы Суд приговорил полковника Захарченко к 13 годам лишения свободы

Пресненский суд Москвы приговорил к 13 годам колонии Дмитрия Захарченко

Forbes
Рыжиковое масло Рыжиковое масло

О масле из семян рыжика посевного

Наука и жизнь
Ярмарка тщеславия: самые дорогие и странные опции для автомобилей Ярмарка тщеславия: самые дорогие и странные опции для автомобилей

Как потратить кучу денег на вещи, о которых большинство даже не слышало

Maxim
Ах, оставьте Ах, оставьте

Что важно учесть, оставляя ребенка одного дома на несколько дней

Добрые советы
Открыть в приложении