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
Фаньцзиншань, Китай Фаньцзиншань, Китай

Фаньцзиншань – священная гора для китайских буддистов

Maxim
Восемь умных ног Восемь умных ног

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

Наука и жизнь
Пространственный контакт и порядок в ядре глазами «биолога-ядерщика» Пространственный контакт и порядок в ядре глазами «биолога-ядерщика»

Ультрамикроскопическая жизнь генома

Наука и жизнь
Сложная судьба электрокультуры Сложная судьба электрокультуры

Тернистый и извилистый путь развития электрокультуры

Наука и жизнь
Facebook запустил собственную криптовалюту Libra Facebook запустил собственную криптовалюту Libra

Пользователи Facebook смогут расплачиваться Libra с 2020 года

Forbes
Почему Генрих — не Генрих, а Людовик — не Людовик? Почему Генрих — не Генрих, а Людовик — не Людовик?

О проблеме перевода или огласовки иностранных имён собственных

Наука и жизнь
Миллиардер Владимир Потанин пожертвовал 100 млн рублей Третьяковской галерее Миллиардер Владимир Потанин пожертвовал 100 млн рублей Третьяковской галерее

На доходы от эндаумента Третьяковка будет пополнять свою коллекцию

Forbes
Архитектура, поглощённая инженерами Архитектура, поглощённая инженерами

В высотке комфортно в любую жару без всяких кондиционеров

Наука и жизнь
После любви После любви

5 мифов о том, что происходит между Анджелиной Джоли с Брэдом Питтом

StarHit
Одна вокруг света. Как увидеть всю Африку в одном месте Одна вокруг света. Как увидеть всю Африку в одном месте

33-я серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко и ее собаки

Forbes
Больше, чем у X7: еще десять автомобилей с монументальными решетками радиатора Больше, чем у X7: еще десять автомобилей с монументальными решетками радиатора

«Ноздри» радиаторных решеток многих марок мутировали до огромных размеров

Maxim
Как получать удовольствие от любого дела. Даже самого скучного Как получать удовольствие от любого дела. Даже самого скучного

Как получать удовольствие, даже от самой монотонной и неинтересной работы?

Psychologies
Из тенниса в бизнес. Как Серена Уильямс собирается покорить венчурную индустрию Из тенниса в бизнес. Как Серена Уильямс собирается покорить венчурную индустрию

Состояние Серены Уильямс оценивается в $225 млн

Forbes
Труман Капоте о Мэрилин Монро: «Прекрасное дитя (разговорный портрет)» Труман Капоте о Мэрилин Монро: «Прекрасное дитя (разговорный портрет)»

Труман Капоте и Мэрилин Монро

Esquire
Что делать, если вам подбросили наркотики Что делать, если вам подбросили наркотики

Арсений Левинсон о пугающей практике по 228-й статье

Русский репортер
7 улётных фактов о фильме «Аэроплан!» 7 улётных фактов о фильме «Аэроплан!»

Общепризнанно один из самых смешных кинофильмов всех времен!

Maxim
Искусство: Егор Крафт Искусство: Егор Крафт

Как создаются дивный новый мир и искусство будущего

Собака.ru
Небо. Самолет. Девушка Небо. Самолет. Девушка

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

Tatler
В России задумались о введении «платы за пробки». Поможет ли она разгрузить дороги? В России задумались о введении «платы за пробки». Поможет ли она разгрузить дороги?

В России задумались над введением платных перекрестков

Forbes
Впервые в истории РБК, «Ведомости» и «Коммерсантъ» вышли с одинаковой протестной полосой Впервые в истории РБК, «Ведомости» и «Коммерсантъ» вышли с одинаковой протестной полосой

Она посвящена требованию проверить действия органов

Playboy
Коко Шанель: женщина в чёрном Коко Шанель: женщина в чёрном

Тёмные страницы в биографии создательницы всемирно знаменитого бренда

Дилетант
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
Только посмотрите Только посмотрите

На этой неделе в ГМИИ им. А.С. Пушкина открывается новая выставка

Grazia
Что почитать этим летом: лучшая фантастика первой половины 2019 года Что почитать этим летом: лучшая фантастика первой половины 2019 года

Первая половина года оказалась богата на новинки в жанре научной фантастики

Популярная механика
На какой высоте вешать телевизор на стену? На какой высоте вешать телевизор на стену?

Насколько высоко должен стоять или висеть телевизор?

CHIP
8 нововведений, которые сильно изменят жизнь автомобилистов 8 нововведений, которые сильно изменят жизнь автомобилистов

Несколько очень обсуждаемых инициатив июня 2019 года для автомобилистов

РБК
У кошки блоги! У кошки блоги!

Эти звезды Интернета не умеют писать и фотографировать (у них лапки)

Добрые советы
Путешествуя с Чичиковым, Татьяной Лариной и другими героями русской классики Путешествуя с Чичиковым, Татьяной Лариной и другими героями русской классики

На чём ездили люди до изобретения двигателя внутреннего сгорания

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
Открыть в приложении