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

Восемь умных ног Восемь умных ног

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

Наука и жизнь
Влади («Каста»): «Нас надо слушать внимательно» Влади («Каста»): «Нас надо слушать внимательно»

Лидер главной рэп-группы страны о своем вмешательстве в американские выборы

Maxim
Электрическая ракета, которая изменит войну Электрическая ракета, которая изменит войну

Барражирующие боеприпасы «Ланцет», которые могут в корне изменить войны будущего

Популярная механика
«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
Бури и штормы Натали Мибах Бури и штормы Натали Мибах

Художница Натали Мибах вплетает метеоданные в конструкции из ивовых прутьев

Популярная механика
Сэмюэл Росс и Вирджил Абло: «Мы не просто модой занимаемся, а искусством» Сэмюэл Росс и Вирджил Абло: «Мы не просто модой занимаемся, а искусством»

Каково быть дизайнером в 2019-м и зачем нужны учителя

GQ
Ностальгия по Мадонне Ностальгия по Мадонне

Отправляемся тосканским маршрутом Андрея Тарковского и Тонино Гуэрры

Seasons of life
Осмий: тяжёлый, дорогой и совсем не пчела Осмий: тяжёлый, дорогой и совсем не пчела

Элемент с самой высокой плотностью

Наука и жизнь
Чернобыльское досье КГБ Чернобыльское досье КГБ

Украинская власть за последние годы рассекретила огромный массив документов КГБ

Дилетант
Золотая долина Золотая долина

Наш маршрут начинался от железнодорожной станции Лужба

Наука и жизнь
Банки в ожидании больших перемен Банки в ожидании больших перемен

Банкам пришла пора меняться

Forbes
Facebook запустил собственную криптовалюту Libra Facebook запустил собственную криптовалюту Libra

Пользователи Facebook смогут расплачиваться Libra с 2020 года

Forbes
10 лучших спектаклей Театральной олимпиады в Петербурге 10 лучших спектаклей Театральной олимпиады в Петербурге

В Санкт-Петербурге 15 июня стартует девятая по счету Театральная олимпиада

Forbes
Вечеринка и салют из пистолетов: мужу британской королевы исполнилось 98 лет Вечеринка и салют из пистолетов: мужу британской королевы исполнилось 98 лет

Принца Филиппа поздравили супруга, дети, внуки и другие члены королевской семьи

Cosmopolitan
«После ареста здесь никто никого никогда не отпускает». Глава Американской торговой палаты – о Калви и санкционной политике «После ареста здесь никто никого никогда не отпускает». Глава Американской торговой палаты – о Калви и санкционной политике

Интервью с президентом Американской торговой палаты в России Алексисом Родзянко

Forbes
Как победить страх провала в жизни и в бизнесе: советы «морского котика» Как победить страх провала в жизни и в бизнесе: советы «морского котика»

Отрывок из книги бывшего спецназовца и основателя медиахолдинга Hurricane Group

Forbes
Что заставляет женщин все время просить прощения Что заставляет женщин все время просить прощения

Иногда женщины так часто просят прощения, что окружающим становится не по себе

Psychologies
«У бизнеса никакого риска уже не осталось. Только страх». Каким увидели будущее и настоящее России на завтраке у Грефа «У бизнеса никакого риска уже не осталось. Только страх». Каким увидели будущее и настоящее России на завтраке у Грефа

Что нужно России для того, чтобы совершить «прорыв», и помогут ли ей нацпроекты

Forbes
Театр: Елизавета Боярская Театр: Елизавета Боярская

Звезда МДТ показала в Малом зале Филармонии мультимедийный спектакль «1926»

Собака.ru
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
Расписание площадок Расписание площадок

Публикуем тайминг активностей на фестивале Esquire Weekend

Esquire
Что делать, если бывшая продолжает тебе писать после расставания Что делать, если бывшая продолжает тебе писать после расставания

Почему тебе пишет бывшая и что делать в этой непростой ситуации

Playboy
Ярмарка тщеславия: самые дорогие и странные опции для автомобилей Ярмарка тщеславия: самые дорогие и странные опции для автомобилей

Как потратить кучу денег на вещи, о которых большинство даже не слышало

Maxim
Стимуляция бедности. Почему увеличение детского пособия никому не принесет пользы Стимуляция бедности. Почему увеличение детского пособия никому не принесет пользы

Увеличивая размер пособия, правительство оказывает медвежью услугу матерям

Forbes
Ваш ребенок — интроверт: семь признаков Ваш ребенок — интроверт: семь признаков

У детей-интровертов есть масса преимуществ

Psychologies
Тысячекратная доходность. Сколько могут заработать инвесторы Slack благодаря IPO мессенджера Тысячекратная доходность. Сколько могут заработать инвесторы Slack благодаря IPO мессенджера

Среди инвесторов в мессенджер Slack — сооснователи многих успешных стартапов

Forbes
Тест телевизора LG OLED 55C97LA: фантастическая картинка, превосходный дизайн Тест телевизора LG OLED 55C97LA: фантастическая картинка, превосходный дизайн

LG OLED 55C9 является замечательным телевизором

CHIP
ЯAVЬ ЯAVЬ

ЯAVЬ похожа скорее на Бьорк, чем на звезду российской поп-сцены

Esquire
В ожидании криптовесны. Стоит ли ждать либерализации цифровых активов в России? В ожидании криптовесны. Стоит ли ждать либерализации цифровых активов в России?

Чего ждать инвесторам в криптоактивы в течение ближайших лет

Forbes
Штраф за пробку: какие ловушки ждут автомобилистов Штраф за пробку: какие ловушки ждут автомобилистов

Автомобилисты стали чаще жаловаться на ошибочные, по их мнению, штрафы с камер

РБК
Открыть в приложении