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

«Все выдумки не стоят естества…» «Все выдумки не стоят естества…»

На свете есть немало людей, уверенных, что небо над нами бороздят НЛО

Наука и жизнь, июль'19
Список Forbes Список Forbes

Радован Витек, Олег Дерипаска, Фархад Ахмедов

Forbes, июнь'19
Пошли гулять! Пошли гулять!

Самый весёлый формат этнографической экспедиции – бар-хоппинг

National Geographic Traveler, июнь'19
«Ушами видишь дальше, чем глазами» «Ушами видишь дальше, чем глазами»

«Огонек» в гостях у Чечилии Бартоли

Огонёк, июнь'19
Индустриализация по Маслоу Индустриализация по Маслоу

Индустриальные парки и ОЭЗ начали погружаться в специфику бизнеса предприятий

Эксперт, июнь'19
Когда всем нехорошо Когда всем нехорошо

За пределами официальной пропаганды — мир экспертных мнений

Огонёк, июнь'19
Почему все помешаны на гороскопах Почему все помешаны на гороскопах

Мы спросили у экспертов, стоит ли доверять судьбу звездам

Vogue, июнь'19
Полет нормальный Полет нормальный

Долой страхи, которые мешают нам путешествовать и наслаждаться отпуском

Лиза, июнь'19
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, июнь'19
Колесо фортуны Колесо фортуны

В месяцы экзаменов в ленте всплывает реклама ноотропов

Tatler, июль'19
Новые миры Новые миры

Юбилей высадки на Луну – повод задуматься, куда и зачем мы можем полететь еще

Популярная механика, июль'19
Первая летняя ягода Первая летняя ягода

В первые недели июня в садах средней полосы России созревает жимолость

Наука и жизнь, май'19
Stars are born Stars are born

Знакомьтесь: Виктория Мирошниченко и Василиса Перелыгина

OK!, июнь'19
Экспресс-обзор: 7 удивительных поездов Экспресс-обзор: 7 удивительных поездов

Добраться из пункта А в пункт Б можно разными способами

Вокруг света, июль'19
Люди на пределе Люди на пределе

Возможности нашего собственного, среднестатистического тела

Вокруг света, июль'19
Не только о лошадях Не только о лошадях

Должен ли крупный и солидный седан обладать очень мощным мотором?

АвтоМир, май'19
На зеленый свет На зеленый свет

Выставка нового сезона в музее «Гараж» учит внимательному отношению к планете

Elle, июль'19
В звуках музыки В звуках музыки

Зальцбург притягивает любителей истории, ценителей прекрасного и горнолыжников

Лиза, июнь'19
Фитнес вашей мечты Фитнес вашей мечты

Главный секрет успешной тренировки – найти свою мотивацию

Домашний Очаг, июль'19
Энтропия европейской системы Энтропия европейской системы

Выборы в Европарламент высветили запрос на радикализацию политического курса

Эксперт, июнь'19
Если с ребенком трудно Если с ребенком трудно

Родителей вывести из себя довольно просто. Как вернуться обратно?

Домашний Очаг, июль'19
Сын за отца Сын за отца

Что происходит с активами Владимира Когана после его болезни

Forbes, июль'19
Рынок сыграл в отставку Рынок сыграл в отставку

Три вопроса о причинах скачка акций «Газпрома»

РБК, июнь'19
На деревню девушке На деревню девушке

Любовные письма раскрывают интимную сторону жизни великих людей

Robb Report, июнь'19
Наука и просвещение не готовы к открытиям Наука и просвещение не готовы к открытиям

Эксперты составили для Счетной палаты рейтинг прозрачности российских ведомств

РБК, июнь'19
Няня для малыша: как найти хорошую помощницу? Няня для малыша: как найти хорошую помощницу?

Как определить, что человек надежный и ему можно доверить ребенка

9 месяцев, июнь'19
Питание: план на 9 месяцев Питание: план на 9 месяцев

Из веществ, получаемых с пищей, складывается организм развивающегося плода

9 месяцев, июнь'19
Россия — Япония: перспективы креатива Россия — Япония: перспективы креатива

Чему Россия могла бы научиться у Японии для развития региональных экономик

Эксперт, июнь'19
Небо. Самолет. Девушка Небо. Самолет. Девушка

Ровно двадцать лет назад погибли Джон Кеннеди-младший и Кэролин Бессетт

Tatler, июль'19
Ар(т)балет Ар(т)балет

Синергия моды и балета в истории дома Dior получила долгожданное продолжение

Elle, июль'19