Путешествие по таблице элементов: от водорода до оганесона

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 и читайте статьи из популярных журналов

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Водородная кругосветка Водородная кругосветка

Кругосветное путешествие катамарана Energy Observer

Популярная механика, август'19
«Открывают зубочистками». Что и как угоняют в России «Открывают зубочистками». Что и как угоняют в России

Рейтинг защищенности от угона популярных моделей составили страховщики

РБК, июнь'19
Восемь умных ног Восемь умных ног

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

Наука и жизнь, июль'19
Влади Влади

Лидер главной рэп-группы страны перешел с рифм на прозу

Maxim, июль'19
Крошка Ро Крошка Ро

Блогер Марьяна Ро выбралась в реальный мир без одежды

Maxim, март'19
Джемма Артертон о стиле и любви в фильме «Вита и Вирджиния» Джемма Артертон о стиле и любви в фильме «Вита и Вирджиния»

Англичанке Джемме Артертон сам черт не брат

Vogue, июнь'19
Лунная дорога Лунная дорога

Каждый участник новой лунной гонки пытается нащупать свою дорогу до спутника

Вокруг света, август'19
Мода: Андрей Кравцов Мода: Андрей Кравцов

Дизайнер, создавший бренд SH’U («Шью»)

Собака.ru, июнь'19
Бургер без греха Бургер без греха

White Rabbit Family ввел в меню новый продукт — бургер из растительного сырья

Эксперт, июнь'19
А девушка запела А девушка запела

Эль Фэннинг — девушка, у которой фильмов больше, чем прожитых лет

Glamour, июль'19
Почему мужчины ненавидят наших подруг Почему мужчины ненавидят наших подруг

Почему мужчины часто недолюбливают женские посиделки? Чего они боятся?

Psychologies, июнь'19
«Мысленный волк» Валерии Гай Германики: фильм-провокация на религиозную тему «Мысленный волк» Валерии Гай Германики: фильм-провокация на религиозную тему

Режиссер Валерия Гай Германика вернулась на «Кинотавр»

Esquire, июнь'19
Жестокий партнер вдруг перестал вас мучить. В чем причина? Жестокий партнер вдруг перестал вас мучить. В чем причина?

Партнер всегда относился к вам жестоко, и вдруг его словно подменили. Почему?

Psychologies, июнь'19
Вывод средств, политика, рейдерство: что стоит за делом против основателя «Рольфа» Сергея Петрова Вывод средств, политика, рейдерство: что стоит за делом против основателя «Рольфа» Сергея Петрова

Основателя «Рольфа» обвинили в незаконном выводе средств за рубеж

Forbes, июнь'19
Оба снизу Оба снизу

Как использовать свою лень во благо

Домашний Очаг, июль'19
Тайный силовой промысел Тайный силовой промысел

Не возрождаются ли у нас «лихие девяностые»?

Огонёк, июнь'19
Компании Алекперова и Абрамовича оказались среди самых привлекательных для акционеров Компании Алекперова и Абрамовича оказались среди самых привлекательных для акционеров

Сразу семь российских компаний оказались в числе мировых лидеров

Forbes, июнь'19
Радиевые девушки: фабричные работницы, отравленные радиацией Радиевые девушки: фабричные работницы, отравленные радиацией

Фабричные работницы светились от радиолюминисцентной краски, которая их убивала

Cosmopolitan, июнь'19
Колумнистка Elle заявила, что в 1990-х ее изнасиловал Дональд Трамп. Раньше его обвиняли в домогательствах Колумнистка Elle заявила, что в 1990-х ее изнасиловал Дональд Трамп. Раньше его обвиняли в домогательствах

Джин Кэрролл обвинила Дональда Трампа в изнасиловании

Esquire, июнь'19
«Потому, что мы все умрем»: микросага о любви Киану Ривза к мотоциклам «Потому, что мы все умрем»: микросага о любви Киану Ривза к мотоциклам

Киану Ривз и любовь к мотоциклам

Maxim, июнь'19
Танкеры вместо пробирок Танкеры вместо пробирок

Что стоит за атакой на танкеры в Оманском заливе?

Эксперт, июнь'19
Первый среди неравных. Почему теннисистки зарабатывают больше, чем другие спортсменки Первый среди неравных. Почему теннисистки зарабатывают больше, чем другие спортсменки

Разница в доходах мужчин и женщин в теннисе до сих пор есть

Forbes, июнь'19
Что делать летом в Москве — на велосипеде Что делать летом в Москве — на велосипеде

Велосипедный тур по галереям

Forbes, июнь'19
Не только о себе думаем Не только о себе думаем

Хотите сделать мир лучше? Бьюти-бренды готовы предоставить вам такую возможность

Glamour, июль'19
Хирург без скальпеля Хирург без скальпеля

Встреча c одним из ведущих российских врачей, имя которого знают во всем мире

StarHit, июнь'19
Современные девочки, древний ритуал Современные девочки, древний ритуал

Девушки, восседающие на пьедестале, олицетворяют приход весны

National Geographic, июль'19
«Незаметный рынок» на $50 млрд. За что придется заплатить после покупки произведения искусства «Незаметный рынок» на $50 млрд. За что придется заплатить после покупки произведения искусства

Купить произведение искусства — это только полдела

Forbes, июнь'19
Навальный узнал о квартирах на сотни миллионов рублей у семьи сотрудника ФСБ из статьи Голунова Навальный узнал о квартирах на сотни миллионов рублей у семьи сотрудника ФСБ из статьи Голунова

Фонд борьбы с коррупцией Алексея Навального опубликовал новое расследование

Forbes, июнь'19
Что может разрушить отношения: восемь сигналов опасности Что может разрушить отношения: восемь сигналов опасности

Есть красные флажки, которые могут указывать на недолговечность союза

Psychologies, июнь'19
Как будет работать новая криптовалюта от Facebook. Разбор технологии Libra Как будет работать новая криптовалюта от Facebook. Разбор технологии Libra

Кому, когда и как можно будет покупать, хранить и тратить Libra

Forbes, июнь'19