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
Какие выставки и постановки нужно увидеть за границей этим летом Какие выставки и постановки нужно увидеть за границей этим летом

Мы составили для вас полноценную культурную программу

GQ
Восемь умных ног Восемь умных ног

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

Наука и жизнь
Британская контрразведка начала расследовать лоббистскую кампанию против «российского олигарха» Британская контрразведка начала расследовать лоббистскую кампанию против «российского олигарха»

Британская контрразведка MI5 начала расследование лоббистской кампании

Forbes
Геометрия в стиле да Винчи Геометрия в стиле да Винчи

Преобразование фигур стало главной темой математических исследований да Винчи

Наука и жизнь
Сесть в тюрьму или погибнуть. Почему дело сестер Хачатурян — дело каждой из нас Сесть в тюрьму или погибнуть. Почему дело сестер Хачатурян — дело каждой из нас

Как и почему российских женщин лишили возможности бороться за свою жизнь

Forbes
Невероятно, но... мясо Невероятно, но... мясо

Имитации мясных продуктов из растений и клеточных культур становятся модными

Популярная механика
Турция: на любой вкус Турция: на любой вкус

В Турции возможно все!

Домашний Очаг
Ангелина во плоти Ангелина во плоти

Бесстрашная актриса Ангелина Поплавская – без маски и химзащиты

Maxim
«Один раз превысил — мы позвоним». Почему каршеринг стал опасным «Один раз превысил — мы позвоним». Почему каршеринг стал опасным

Как в ГИБДД намерены бороться с неадекватами за рулем каршеринговых автомобилей

РБК
«Если не умру, сяду на двадцать лет». Как больная раком героиновая наркоманка, признанная умершей, пыталась доказать, что она жива «Если не умру, сяду на двадцать лет». Как больная раком героиновая наркоманка, признанная умершей, пыталась доказать, что она жива

История «умершей» наркоманки Кристины Бальчевой

СНОБ
Как подключить и настроить беспроводную мышку к ноутбуку или компьютеру Как подключить и настроить беспроводную мышку к ноутбуку или компьютеру

Подключение и использование на ПК беспроводных мышек имеет свои нюансы

CHIP
Топ-7 планшетов 2019 года: когда смартфона мало Топ-7 планшетов 2019 года: когда смартфона мало

Собрали для вас лучшие планшеты, которые наиболее актуальны в 2019 году

CHIP
Что лучше установить в щитке: «дифавтомат» или УЗО? Что лучше установить в щитке: «дифавтомат» или УЗО?

В чем отличия УЗО от дифференциального автовыключателя

CHIP
Как правильно принимать витамины и зачем это нужно Как правильно принимать витамины и зачем это нужно

Какую роль витамины играют в обменных процессах и как не навредить организму

РБК
Не хуже Бэнкси: 10 молодых уличных художников, за которыми нужно следить сегодня Не хуже Бэнкси: 10 молодых уличных художников, за которыми нужно следить сегодня

Несколько уличных художников, творчество которых ничуть не уступает Бэнкси

Esquire
Ящики с водкой, биороботы и голые шахтеры: 11 нестыковок в сериале «Чернобыль» Ящики с водкой, биороботы и голые шахтеры: 11 нестыковок в сериале «Чернобыль»

О вопиющих исторических и технических неточностей в сериале «Чернобыль»

Forbes
Король хип-хопа. На чем сделал миллиардное состояние рэпер Jay-Z Король хип-хопа. На чем сделал миллиардное состояние рэпер Jay-Z

Что сделало Jay-Z первым хип-хоп исполнителем с десятизначным состоянием

Forbes
«Если бы у Фредди Меркьюри и Кейт Буш был ребенок, им был бы Иво»: интервью с артистом Иво Димчевым «Если бы у Фредди Меркьюри и Кейт Буш был ребенок, им был бы Иво»: интервью с артистом Иво Димчевым

Иво Димчев об участии в X Factor, о ВИЧ, любви и музыке

Esquire
«Спаситель» ненастоящий? Кто компенсирует убытки за проданного Рыболовлевым Леонардо «Спаситель» ненастоящий? Кто компенсирует убытки за проданного Рыболовлевым Леонардо

Картина «Спаситель мира» вышла на первый план по количеству скандалов

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
«Налоговые органы в курсе моих доходов». Наиля Аскер-заде дала первое интервью «Налоговые органы в курсе моих доходов». Наиля Аскер-заде дала первое интервью

Телеведущая Наиля Аскер-заде о своей квартире, доходах и инвестициях

Forbes
Хедлайнерами Midsummer Night’s Dream станут Acid Pauli и Lee Burridg Хедлайнерами Midsummer Night’s Dream станут Acid Pauli и Lee Burridg

Легендарная вечеринка Midsummer Night’s Dream возвращается

Cosmopolitan
Жирно не будет Жирно не будет

Уж если делать культ из еды, то со всей одержимостью

Вокруг света
Как видят мир пилоты и что такое современный театр. Книжные новинки Как видят мир пилоты и что такое современный театр. Книжные новинки

Земля из кабины пилота, болиды «Формулы-1» и немного о театре

Forbes
Все получится Все получится

Известие об открытии автозавода Haval в Тульской области выглядит оптимистично

АвтоМир
5 веских причин сходить на двойное свидание (тебе понравится) 5 веских причин сходить на двойное свидание (тебе понравится)

Самое время попробовать что-то новенькое!

Playboy
Диалоги о любви Диалоги о любви

Звездные свадьбы приковывают внимание

OK!
Рожденные морем Рожденные морем

К культуре брутальных викингов приобщают на фьордах Норвегии

Playboy
Мамия Джоджуа: Мамия Джоджуа:

Шеф-повар ресторана «Казбек» рассказал о предпочтениях в еде и пути к успеху

Cosmopolitan
Открыть в приложении