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
Архитектура, поглощённая инженерами Архитектура, поглощённая инженерами

В высотке комфортно в любую жару без всяких кондиционеров

Наука и жизнь
Восемь умных ног Восемь умных ног

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

Наука и жизнь
В центре Москвы готовится к открытию первый в России Curio Collection by Hilton В центре Москвы готовится к открытию первый в России Curio Collection by Hilton

Новый пятизвездочный Chekhoff Hotel Moscow

Cosmopolitan
Ни пуха ни пера Ни пуха ни пера

Зачем в современном аэропорту Домодедово используются хищные птицы

Вокруг света
Спор из избы: как повысить доверие бизнеса к российскому арбитражу Спор из избы: как повысить доверие бизнеса к российскому арбитражу

Дела с российскими сторонами занимают значительную часть от общего числа споров

Forbes
Археология в 2019 году: несколько интересных находок Археология в 2019 году: несколько интересных находок

Интересные археологические находки 2019 года

Наука и жизнь
Бабушка, живущая в сети: как пенсионерка зарабатывает больше миллиона рублей в месяц благодаря YouTube Бабушка, живущая в сети: как пенсионерка зарабатывает больше миллиона рублей в месяц благодаря YouTube

Проект приносит по 1,2 млн рублей выручки и около 300 000 рублей прибыли в месяц

Forbes
Крылья космической бабочки Крылья космической бабочки

О звёздах, галактиках, «эффекте бабочки» и огромном космосе

Наука и жизнь
Как определить, ты действительно устал или тебе просто лень (и все вокруг правы)? Как определить, ты действительно устал или тебе просто лень (и все вокруг правы)?

Действительно ли вы измотаны или просто недостаточно мотивированы?

Playboy
Отпуск со скидкой Отпуск со скидкой

На чем можно и нужно экономить в поездке

Лиза
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
Бог мелочей Бог мелочей

Испания очень разная — это и делает путешествие особенно привлекательным

Psychologies
Вопросы на засыпку Вопросы на засыпку

Как отвечать на неудобные вопросы ребенка?

Лиза
Воздушный бой Воздушный бой

Дроны-истребители, способные уничтожать разведывательные и ударные беспилотники

Популярная механика
Прозрачная «вторичка» Прозрачная «вторичка»

Депутаты хотят запретить манипуляции с историей подержанных автомобилей

АвтоМир
Как создавалась мрачная коллаборация Valentino и Undercover Как создавалась мрачная коллаборация Valentino и Undercover

Креативные директора Valentino и Undercover рассказали о восприятии красоты

GQ
Что взять с собой на рыбалку кроме удочки? Чеклист из 10 пунктов Что взять с собой на рыбалку кроме удочки? Чеклист из 10 пунктов

В этом списке — самое необходимое для рыбалки

Playboy
12 фаз профессионального выгорания 12 фаз профессионального выгорания

Как распознать симптомы профессионального выгорания?

Psychologies
Пограничное состояние. Как и почему пришел Евкуров и ушел Евкуров Пограничное состояние. Как и почему пришел Евкуров и ушел Евкуров

На ингушской улице опять праздник

СНОБ
10 ядов животного мира с крайне специфическим действием 10 ядов животного мира с крайне специфическим действием

Яд – эффективная вещь, когда нужно справиться с превышающим по размеру существом

Популярная механика
Вот бы Крис Хемсворт забыл про гель для волос и вспомнил про галстуки Вот бы Крис Хемсворт забыл про гель для волос и вспомнил про галстуки

Крис Хемсворт – прирожденный борец со злом

GQ
Как Крис Хемсворт и Тесса Томпсон изменили «Людей в черном» Как Крис Хемсворт и Тесса Томпсон изменили «Людей в черном»

Смешно, стильно, но громоздко и банально

GQ
Как найти время на себя, если его никогда не хватает? Как найти время на себя, если его никогда не хватает?

Откажитесь от многозадачности и начните все успевать

Psychologies
Андрей Артемов о дебюте в Париже и запуске линии сумок и денима Андрей Артемов о дебюте в Париже и запуске линии сумок и денима

Дизайнер рассказал, как ему удалось сделать российский бренд успешным

Vogue
От великого до смешного От великого до смешного

Всем известно, что именно хоккеисты – самые большие фаталисты!

Playboy
Отпуск: меньше планирования — меньше стрессов Отпуск: меньше планирования — меньше стрессов

Впереди долгожданный сезон отпусков, а с ним и неминуемый стресс

Psychologies
Воли не видать Воли не видать

Певица, прекратив выступать по состоянию здоровья, может не вернуться на сцену

StarHit
Полет нормальный Полет нормальный

Долой страхи, которые мешают нам путешествовать и наслаждаться отпуском

Лиза
«Ужас без конца». Что будет с ценами на бензин после 1 июля «Ужас без конца». Что будет с ценами на бензин после 1 июля

Ожидается подорожания топлива даже в случае продления соглашения о заморозке цен

РБК
Открыть в приложении