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

Мяу по-русски Мяу по-русски

Налаживая связь с человеком, кошки изменили тональность мяуканья

Популярная механика
Тест камеры Huawei P30 Pro: заменит ли обычную камеру? Тест камеры Huawei P30 Pro: заменит ли обычную камеру?

Huawei P30 Pro при тестировании камеры нас удивил

CHIP
Восемь умных ног Восемь умных ног

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

Наука и жизнь
Пещерное сознание Пещерное сознание

Что хорошего в жизни под туфовыми сводами пещер

Вокруг света
Самый знаменитый монгол Самый знаменитый монгол

Чингисхан по праву входит в пантеон величайших завоевателей

Дилетант
Возвращение по-итальянски Возвращение по-итальянски

После санкционного удара итальянский бизнес восстанавливает позиции в России

Эксперт
Архитектура, поглощённая инженерами Архитектура, поглощённая инженерами

В высотке комфортно в любую жару без всяких кондиционеров

Наука и жизнь
Потанин ответил на слова Сечина о контроле США над российской металлургией Потанин ответил на слова Сечина о контроле США над российской металлургией

США получили контроль над российской алюминиевой промышленностью и металлургией

Forbes
Яркий символ лугов Яркий символ лугов

Характерный мазок дивного лугового полотна — высокий раскидистый донник!

Наука и жизнь
Заключенные в селфи-камере Заключенные в селфи-камере

Правда жизни: мы угодили во всемирную паутину и скоро будем съедены

Esquire
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
В какое время лучше заниматься спортом? (Спойлер: от твоего выбора зависит результат) В какое время лучше заниматься спортом? (Спойлер: от твоего выбора зависит результат)

Важно ли то, когда именно заниматься спортом? Давай выясним!

Playboy
Принц без титула и короны: что сможет позволить себе Арчи Гаррисон, когда вырастет Принц без титула и короны: что сможет позволить себе Арчи Гаррисон, когда вырастет

Смогут ли Меган Маркл и принц Гарри нарушить многовековые традиции

Forbes
Тест и обзор смартфона Motorola Moto G7 Plus: средний класс с отличной камерой Тест и обзор смартфона Motorola Moto G7 Plus: средний класс с отличной камерой

Смартфон Motorola Moto G7 Plus обладает редким сплавом качеств для его класса

CHIP
Когда сериалы представляют угрозу для психики Когда сериалы представляют угрозу для психики

Излишне увлекаясь просмотром сериалов, мы рискуем оторваться от реального мира

Psychologies
Дедолларизация и разворот на Восток. Как изменился российский экспорт за годы санкций Дедолларизация и разворот на Восток. Как изменился российский экспорт за годы санкций

Как изменился российский экспорт за санкционные годы

Forbes
Кэмп как он есть: какие необычные вещи делали знаменитости на балу MET Gala (и зачем) Кэмп как он есть: какие необычные вещи делали знаменитости на балу MET Gala (и зачем)

Моменты, показывающие, что красные дорожки стали площадкой для самовыражения

Esquire
Как заработать сотни тысяч долларов на песнях Бейонсе и Cardi B Как заработать сотни тысяч долларов на песнях Бейонсе и Cardi B

С какими рисками сталкиваются инвесторы в «творческие» активы

Forbes
Нет талии? Платите штраф! Нет талии? Платите штраф!

Роспотребнадзор заинтересовался идеей ввести штрафы на объем талии больше 90 см

Лиза
Весенняя романтика: 9 кокетливых юбок для чувственного образа Весенняя романтика: 9 кокетливых юбок для чувственного образа

Для прогулок теплыми, майскими вечерами выбирай романтичные юбки длины миди

Cosmopolitan
25 слайдов на $70 млрд: презентация, из которой вырос бизнес Uber 25 слайдов на $70 млрд: презентация, из которой вырос бизнес Uber

Исторический питч 2008 года: как основатели Uber видели перспективы стартапа?

Forbes
Оценка «прилично» Оценка «прилично»

Наши коллеги из британского «Татлера» пишут новые правила светского этикета

Tatler
Тяжелые бомбардировщики Третьего Рейха Тяжелые бомбардировщики Третьего Рейха

Тяжелые бомбардировщики Третьего рейха остались в тени истории

Популярная механика
На крыльях Сухого На крыльях Сухого

В этом году легендарному конструкторскому бюро Павла Сухого исполняется 80 лет

Популярная механика
Илья Белов: Илья Белов:

Как блогер Илья Белов заработал миллион подписчиков в Инстаграм

Cosmopolitan
Родион Газманов: «Она представилась: «Люси», – и смотрит враждебно...» Родион Газманов: «Она представилась: «Люси», – и смотрит враждебно...»

Наследник популярного музыканта о работе на Первом канале и творчестве

StarHit
На скорости за двести: куда спешат самые быстрые поезда планеты На скорости за двести: куда спешат самые быстрые поезда планеты

История самых высокоскоростных поездов планеты

Популярная механика
Путин оценил идею о залоге вместо ареста для бизнесменов Путин оценил идею о залоге вместо ареста для бизнесменов

В вопросе освобождения бизнесменов под залог важна сумма залога

Forbes
Поменять привычку? Легко! Поменять привычку? Легко!

Создавая себе одни только полезные привычки, мы могли бы изменить характер

Psychologies
Дом оторвался от корней: как переносят здания Дом оторвался от корней: как переносят здания

Нам, жителям России, тема переноса зданий весьма близка

Популярная механика
Открыть в приложении