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
Intel и Qualcomm запретили сотрудникам общаться с коллегами из Huawei Intel и Qualcomm запретили сотрудникам общаться с коллегами из Huawei

Крупные технологические компании запретили сотрудникам общаться с Huawei

Forbes
Восемь умных ног Восемь умных ног

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

Наука и жизнь
Топ-7 планшетов 2019 года: когда смартфона мало Топ-7 планшетов 2019 года: когда смартфона мало

Собрали для вас лучшие планшеты, которые наиболее актуальны в 2019 году

CHIP
Бравве на бис! Бравве на бис!

Катя Бравве: все, что мы знали о культуристках, — неправда

Maxim
Предприниматель Дарья Лисиченко — о Konkovo market, аренде и брендах Предприниматель Дарья Лисиченко — о Konkovo market, аренде и брендах

О большой переделке ТК «Коньково» в Konkovo market

РБК
Яхты Яхты

Смелая архитектура, технические находки и новая эстетика

Robb Report
Крупнейший поставщик камер полиции в США отказался от функции распознавания лиц Крупнейший поставщик камер полиции в США отказался от функции распознавания лиц

Axon объявил, что не будет добавлять функцию распознавания лиц

Forbes
Неподкупный и безжалостный Неподкупный и безжалостный

Основоположником идейного террора можно считать Робеспьера

Дилетант
Объявлена дата боя Нурмагомедова. И вот что известно о его сопернике Объявлена дата боя Нурмагомедова. И вот что известно о его сопернике

Пляши! Хабиб Нурмагомедов подписал новый контракт с UFC на несколько боев

Maxim
Тяжкий груз. Почему Шереметьево не справляется с багажом пассажиров Тяжкий груз. Почему Шереметьево не справляется с багажом пассажиров

В Шереметьево признали, что для обработки багажа не хватает 250 грузчиков

Forbes
Все получится Все получится

Известие об открытии автозавода Haval в Тульской области выглядит оптимистично

АвтоМир
Гендиректор «Шереметьево» объяснил проблемы с выдачей багажа Гендиректор «Шереметьево» объяснил проблемы с выдачей багажа

Гендиректор аэропорта Михаил Василенко объяснил причину задержки выдачи багажа

Forbes
Диванные эксперты Диванные эксперты

У производителей мягкой мебели есть ответ на любой запрос

AD
Шарлиз Терон и Сет Роген высмеивают американскую политику Шарлиз Терон и Сет Роген высмеивают американскую политику

Альтернативная вселенная, в которой Америкой руководит мудрая женщина

GQ
Pharaoh Pharaoh

Фараон – главный рулевой рэп-сцены

Esquire
Сесть в тюрьму или погибнуть. Почему дело сестер Хачатурян — дело каждой из нас Сесть в тюрьму или погибнуть. Почему дело сестер Хачатурян — дело каждой из нас

Как и почему российских женщин лишили возможности бороться за свою жизнь

Forbes
«Такие миллиарды и такие идиоты». Белоусов узнал, кто раскрыл СМИ его план изъять у бизнеса 500 млрд рублей «Такие миллиарды и такие идиоты». Белоусов узнал, кто раскрыл СМИ его план изъять у бизнеса 500 млрд рублей

Кто из бизнесменов ответственен за передачу письма Белоусова журналистам

Forbes
Родное плечо Родное плечо

Александр Колобов провел свою сеть «Шоколадница» через все кризисы

Forbes
«Не о чем говорить»: каковы итоги первых за год переговоров Путина и Трампа «Не о чем говорить»: каковы итоги первых за год переговоров Путина и Трампа

На саммите G20 в Осаке состоялись переговоры Владимира Путина и Дональда Трампа

Forbes
Музыка нас связала Музыка нас связала

Патрик Реймон из Atelier Oï рассказал, почему он выбрал карьеру дизайнера

AD
Не протесты, а раскопки. Как федеральные каналы освещали протесты в центре Москвы Не протесты, а раскопки. Как федеральные каналы освещали протесты в центре Москвы

В повестке новостей телеканалов не нашлось места освещению марша протеста

Forbes
«Чем хуже у меня что-то получается, тем больше мне это нравится» «Чем хуже у меня что-то получается, тем больше мне это нравится»

Не лишаем ли мы себя удовольствия от процесса?

Psychologies
Почему мы больше не хотим заниматься сексом? Почему мы больше не хотим заниматься сексом?

Исследования по всему миру отмечают снижение интереса к сексу

GQ
Игра в кубики Игра в кубики

Минималистичный дом по проекту архитектора Самуэля Ламаса

AD
Шампунь из пластика. Как построить успешный бизнес и спасти океан Шампунь из пластика. Как построить успешный бизнес и спасти океан

Весь мир бросился на борьбу с отходами из пластика

Forbes
Конгресс США обнародовал проект санкций против «Северного потока— 2» Конгресс США обнародовал проект санкций против «Северного потока— 2»

Новый проект санкций США

Forbes
Топ-менеджер Google Андрей Дороничев инвестировал в российский образовательный стартап U Skillz Топ-менеджер Google Андрей Дороничев инвестировал в российский образовательный стартап U Skillz

Андрей Дороничев вложил в образовательный стартап U Skillz около $200 000

Forbes
5 художественных галерей в Лондоне 5 художественных галерей в Лондоне

Эти лондонские галереи изменят ваши представления об искусстве

GQ
Всем шампанского Всем шампанского

Флора Фишбах выросла в Шампани, чтобы нравиться всему миру

Vogue
Открыть в приложении