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
«Русские хакеры самые злобные в мире»: Евгений Касперский — о русских программистах, правилах бизнеса и балканизации интернета «Русские хакеры самые злобные в мире»: Евгений Касперский — о русских программистах, правилах бизнеса и балканизации интернета

Основатель «Лаборатории Касперского» о том, почему считает свой продукт лучшим

Forbes
Мяу по-русски Мяу по-русски

Налаживая связь с человеком, кошки изменили тональность мяуканья

Популярная механика
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
Сторож Мардая Сторож Мардая

Этот секретный поселок в Монголии не нанесен на карты

Вокруг света
Все серии «Черного зеркала»: от худших к лучшим Все серии «Черного зеркала»: от худших к лучшим

Вспоминаем и ранжируем все эпизоды пророческого сериала

GQ
Постижение полярного пленэра Постижение полярного пленэра

Седьмой том «Энциклопедии освоения Севера» — «Строго на Север»

Дилетант
Шведская семья: второе поколение кроссовера Volvo XC60. Шведская семья: второе поколение кроссовера Volvo XC60.

Второе поколение кроссовера Volvo XC60 оказалось достойно похвалы

Forbes
Сила есть Сила есть

Создание одной из самых успешных франшиз без магии, вероятно, не обошлось

Вокруг света
Этим летом наряжайтесь как Элтон Джон, в пух и прах Этим летом наряжайтесь как Элтон Джон, в пух и прах

«Рокетмен» — отличный повод примерить вещи в духе сценических костюмов поп-идола

Vogue
Новый чёрный Новый чёрный

Дизайнер Грег Натале вывел свойственный ему высокий стиль на новый уровень

Robb Report
Что-то снова пошло не так: почему «Суперджет» не стал заменой Ту-134 Что-то снова пошло не так: почему «Суперджет» не стал заменой Ту-134

Отечественный самолет с низкой стоимостью владения за счет нерыночных субсидий

Forbes
Здесь танцуют! Здесь танцуют!

Французская Революция сделала надпись «Здесь танцуют» на месте Бастилии

Наука и жизнь
Алкогений: Фрэнк Синатра Алкогений: Фрэнк Синатра

Фрэнк Синатра — классический счастливчик

Maxim
5 художественных галерей в Лондоне 5 художественных галерей в Лондоне

Эти лондонские галереи изменят ваши представления об искусстве

GQ
Любера: 30 лет спустя Любера: 30 лет спустя

Что стало с парнями в клетчатых штанах

Русский репортер
Про-эйдж. Почему модные бренды делают ставку на возраст Про-эйдж. Почему модные бренды делают ставку на возраст

Как эйджизм ушел из моды?

Forbes
Макс Мингелла — о своем фильме Макс Мингелла — о своем фильме

В прокате «За мечтой» — музыкальная сказка о современной Золушке

Esquire
«Нет ничего лучше, чем быть академиком и завлабом» «Нет ничего лучше, чем быть академиком и завлабом»

Каким бы оказался сегодня монолог академика Ж. И. Алфёрова?

Наука и жизнь
Итоги World's 50 Best Restaurants: победа Mirazur и признание России Итоги World's 50 Best Restaurants: победа Mirazur и признание России

Огласили результаты престижной ресторанной премии World’s 50 Best Restaurants

РБК
Как за $5 стать совладельцем настоящего Ferrari? Новые финтех-стартапы сделали это возможным Как за $5 стать совладельцем настоящего Ferrari? Новые финтех-стартапы сделали это возможным

Американские финтех-стартапы дают возможность приобрести долю в чем угодно

Forbes
Кто такой Руиги Вилласенор и почему вам нужно следить за его брендом RHUDE Кто такой Руиги Вилласенор и почему вам нужно следить за его брендом RHUDE

Вещи его бренда RHUDE носят Кендрик Ламар, Джеймс Франко и другие знаменитости

Esquire
Почему вам обязательно нужно пойти на выставку Кати Туркиной Почему вам обязательно нужно пойти на выставку Кати Туркиной

Фотограф Vogue Italia в «Рихтере» с 25 июня

Vogue
Поющая в темноте Поющая в темноте

Му­за Лар­са фон Три­е­ра Шар­лот­та Генс­бур встре­ти­лась с GQ в Нью-Йор­ке

GQ
Багратионы Багратионы

Грузинский род Багратионов считается одним из древнейших по меркам всей Европы

Дилетант
Особые условия Особые условия

Анна Пескова о супруге-декабристе и непоседливой дочке

StarHit
«Налоговые органы в курсе моих доходов». Наиля Аскер-заде дала первое интервью «Налоговые органы в курсе моих доходов». Наиля Аскер-заде дала первое интервью

Телеведущая Наиля Аскер-заде о своей квартире, доходах и инвестициях

Forbes
Хронометр – самый точный прибор для измерения времени. Почему? Хронометр – самый точный прибор для измерения времени. Почему?

Торжество технологий, которые сотни лет развивали мастера

GQ
Мастера конспирации: звезды, которые до последнего скрывали беременность Мастера конспирации: звезды, которые до последнего скрывали беременность

Звезды, которые успешно скрывали беременность почти до самых родов

Cosmopolitan
20 вопросов к Вигго Мортенсену 20 вопросов к Вигго Мортенсену

Американо-датский актер Вигго Мортенсен отвечает на 20 вопросов

Playboy
Открыть в приложении