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
Эпицентр искусства Эпицентр искусства

Всю прошлую неделю только и было разговоров, что о российском кино

Grazia
Восемь умных ног Восемь умных ног

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

Наука и жизнь
Воли не видать Воли не видать

Певица, прекратив выступать по состоянию здоровья, может не вернуться на сцену

StarHit
Одомашнивание: новый цикл Одомашнивание: новый цикл

До конца нынешнего десятилетия произойдет очередная революция

Популярная механика
Алик Сахаров: Мой ход в «Игре престолов» Алик Сахаров: Мой ход в «Игре престолов»

Я с самого начала знал, что на Арью возложена миссия уничтожить Короля Ночи

Караван историй
Поле битвы: Земля Поле битвы: Земля

Эпо­ха су­пер­дер­жав за­кон­чи­лась

GQ
Мировая за $282 млн: Walmart выплатит компенсацию в обмен на снятие обвинений в коррупции Мировая за $282 млн: Walmart выплатит компенсацию в обмен на снятие обвинений в коррупции

Американский ритейлер Walmart согласился выплатить $282 млн

Forbes
На кемадеро в санбенито На кемадеро в санбенито

Инквизиция на долгое время стала чуть ли не символом Испании

Дилетант
10 смартфонов среднего сегмента, за которые ты не переплачиваешь (и доволен) 10 смартфонов среднего сегмента, за которые ты не переплачиваешь (и доволен)

Здесь все: Alcatel, Samsung, Vivo и даже (!) Nokia

Playboy
Камеры, ужесточения и запрет правых рулей: что ждет автомобилистов Камеры, ужесточения и запрет правых рулей: что ждет автомобилистов

С 1 июля в России изменится жизнь автомобилистов

РБК
Сенсация сезона. Как разумная экономия помогла «Тоттенхэму» добраться до финала Лиги чемпионов Сенсация сезона. Как разумная экономия помогла «Тоттенхэму» добраться до финала Лиги чемпионов

Лондонский клуб «Тоттенхэм» проводит самый успешный сезон в своей истории

Forbes
Не скрипи! Не скрипи!

Как не допустить развития болезни суставов?

Лиза
«Транснефть» договорилась об условиях первой компенсации за грязную нефть в «Дружбе» «Транснефть» договорилась об условиях первой компенсации за грязную нефть в «Дружбе»

Первые компенсации за грязную нефть в трубопроводе «Дружба» от «Транснефти»

Forbes
Как вернуться из отпуска и не впасть в депрессию: важное руководство Как вернуться из отпуска и не впасть в депрессию: важное руководство

Еще 300 дней душной работы и сможешь отправиться в следующий отпуск!

Playboy
Из какого класса? Из какого класса?

Большой седан Kia K900 очень хочет попасть в высшее общество

АвтоМир
Роберт Дауни-младший собрался очистить планету от мусора с помощью роботов Роберт Дауни-младший собрался очистить планету от мусора с помощью роботов

Голливудский актер и продюсер Роберт Дауни-младший анонсировал новый проект

Forbes
Как запустить венчурный фонд в Нью-Йорке: история основателя Day One Ventures Маши Дроковой Как запустить венчурный фонд в Нью-Йорке: история основателя Day One Ventures Маши Дроковой

Маша Дрокова: как экспертиза в пиаре помогла ей прийти к статусу инвестора

Forbes
Pharaoh Pharaoh

Фараон – главный рулевой рэп-сцены

Esquire
Саша Савельева и Кирилл Сафронов дали своему сыну необычное имя Саша Савельева и Кирилл Сафронов дали своему сыну необычное имя

Певица Саша Савельева и ее супруг назвали сына Леоном

Cosmopolitan
Как пионер экологичной моды Кэтрин Хэмнетт пытается изменить мир Как пионер экологичной моды Кэтрин Хэмнетт пытается изменить мир

Британский дизайнер рассказывает о своих методах борьбы за экологию

Vogue
«Семейный брак»: а поговорить? «Семейный брак»: а поговорить?

Каждой «по-своему несчастной» семье не помешал бы психотерапевт

Psychologies
Отпуск со скидкой Отпуск со скидкой

На чем можно и нужно экономить в поездке

Лиза
«Сейчас тряхнет». Что происходило на борту SSJ 100 перед катастрофой в Шереметьево «Сейчас тряхнет». Что происходило на борту SSJ 100 перед катастрофой в Шереметьево

Отчет о катастрофе Sukhoi Superjet 100 в аэропорту Шереметьево

Forbes
Суданские активистки о жестоком разгоне протестующих и будущем страны Суданские активистки о жестоком разгоне протестующих и будущем страны

Три очень смелых девушки рассказали, как они пережили последствия революции

Vogue
Шампунь из пластика. Как построить успешный бизнес и спасти океан Шампунь из пластика. Как построить успешный бизнес и спасти океан

Весь мир бросился на борьбу с отходами из пластика

Forbes
«Не просто устала». Как работа влияет на женщину в постродовой депрессии «Не просто устала». Как работа влияет на женщину в постродовой депрессии

Как формируется этот диагноз «послеродовая депрессия» и при чем тут работа

Forbes
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
Воздушный бой Воздушный бой

Дроны-истребители, способные уничтожать разведывательные и ударные беспилотники

Популярная механика
Секстинг вместо секса Секстинг вместо секса

Не секстинг виноват в том, что исследователи называют кризисом секса

Playboy
Открыть в приложении