Рекорди в науці та техніці. Елементи. Найдивовижніші речовини Терміни, які слід знати

У природі зустрічаються 94 хімічні елементи. На цей час штучно отримані ще 15 трансуранових елементів (елементи з 95-го по 109-ий), існування 10 їх безперечно.

Найпоширеніші

Літосфери.Кисень (O), 46,60% за вагою. Відкритий 1771 р. Карлом Шееле (Швеція).

атмосфера.Азот (N), 78,09% за обсягом, 75,52% за вагою. Відкритий 1772 р. Резерфордом (Великобританія).

Всесвіт.Водень (Н), 90% усієї речовини. Відкритий в 1776 р. Генрі Кавендішем (Beлікобританія).

Найрідкісніший (з 94)

Літосфери.Астат (At): 0,16 г у земній корі. Відкритий 1940 р. Корсоном (США) зі співробітниками. Зустрічається у природі ізотоп астат 215 (215 Аt) (відкритий 1943 р. Б. Карликом і Т. Бернертом, Австрія) існує лише 4,5 нанограма.

атмосфера.Радон (Rn): всього 2,4 кг (6 10 -20 обсягу однієї частини на 1 млн). Відкритий 1900 р. Дорном (Німеччина). Концентрація цього радіоактивного газу в районах покладів гранітних порід імовірно спричинила низку ракових захворювань. Загальна маса радону, що у земної корі, з якої поповнюються атмосферні запаси газу, дорівнює 160 т.

Найлегший

Газ.Водень (Н) має щільність 0,00008989 г/см 3 при температурі 0°З тиску в 1 атм. Відкритий 1776 р. Кавендішем (Великобританія).

Метал.Літій (Li), що має щільність 0,5334 г/см 3 є найлегшим з усіх твердих речовин. Відкритий 1817 р. Арфведсоном (Швеція).

Максимальна щільність

Осмій (Os), що має щільність 22,59 г/см 3 є найважчим з усіх твердих речовин. Відкритий 1804 р. Теннантом (Великобританія).

Найважчий газ

Ним є радон (Rn), густина якого 0,01005 г/см 3 при 0°С. Відкритий 1900 р. Дорном (Німеччина).

Останній із отриманих

Елемент 108, або унілоктій (Uno). Ця попередня назва дана Міжнародним союзом теоретичної та прикладної хімії (IUPAC). Отриманий у квітні 1984 р. Мюнценбергом зі співробітниками (Західна Німеччина), які спостерігали всього 3 атоми цього елемента в лабораторії Товариства з дослідження важких іонів в Дармштадті. У червні цього року з'явилося повідомлення у тому, що це елемент було отримано також Ю.Ц. Оганесяном із співробітниками в Об'єднаному інституті ядерних досліджень, Дубна, СРСР.

Єдиний атом унниления (Une) було отримано в результаті бомбардування вісмуту іонами заліза в лабораторії Товариства з дослідження важких іонів, Дармштадт, Західна Німеччина, 29 серпня 1982 р. У нього найбільший порядковий номер (елемент 109) і найбільша атомна . За попередніми даними, радянські вчені спостерігали утворення ізотопу елемента 110 з атомною масою 272 (попередня назва - унунілій (Uun)).

Найчистіший

Гелій-4 (4 Не), отриманий у квітні 1978 р. П.В. Маклінток з Ланкастерського університету, США, має менше 2 частин домішок на 10 15 частин обсягу.

Найтвердіший

Вуглець (С). В аллотропной формі алмазу має твердість методом Кноопа – 8400. Відомий з доісторичних часів.

Найдорожчий

Каліфорній (Сf) продавався 1970 р. за ціною 10 дол. за мікрограм. Відкритий 1950 р. Сіборгом (США) зі співробітниками.

Найбільш пластичний

Золото (Au). З 1 г можна витягнути дріт завдовжки 2,4 км. Відомо з 3000 до н.е.

Найвища межа міцності на розрив

Бір (В) - 5,7 ДПа. Відкритий у 1808 р. Гей-Люссаком та Тенаром (Франція) та X. Деві (Великобританія).

Точка плавлення/кипіння

Найнижча.Серед неметалів гелій-4 (4Не) має найнижчу точку плавлення –272,375°С при тиску 24,985 атм та найнижчу точку кипіння –268,928°С. Гелій відкритий у 1868 р. Лок'єром (Великобританія) та Жансеном (Франція). Одноатомний водень (Н) має бути незріджуваним надплинним газом. Серед металів відповідні параметри у ртуті (Hg): -38,836 ° С (точка плавлення) і 356,661 ° С (точка кипіння).

Найвища.Серед неметалів найвища точка плавлення та точка кипіння у відомого з доісторичних часів вуглецю (С): 530°С та 3870°С. Проте спірним, що графіт стабільний при високих температурах. Переходячи при 3720°З твердого в пароподібний стан, графіт може бути отриманий як рідина при тиску в 100 атм і температурі 4730°С. Серед металів відповідні параметри у вольфраму (W): 3420 ° С (точка плавлення) і 5860 ° С (точка кипіння). Відкритий 1783 р. Х.Х. та Ф. д"Елуярамі (Іспанія).

Ізотопи

Найбільша кількість ізотопів (по 36 у кожного) у ксенону (Xe), відкрито в 1898 р. Рамзаєм і Траверсом (Великобританія), і цезію (Cs), відкрито в 1860 р. Бунзеном і Кірхгофом (Німеччина). Найменша кількість (3: протий, дейтерій і тритій) у водню (Н), відкрито 1776 р. Кавендишем (Великобританія).

Найстабільніший.Теллур-128 (128 Ті), за даними подвійного бета-розпаду, має період напіврозпаду 1,5 10 24 років. Теллур (Ті) відкрито у 1782 р. Мюллером фон Райхенштайном (Австрія). Ізотоп 128 Ті вперше виявлено у природному стані у 1924 р. Ф. Астоном (Великобританія). Дані про його надстабільність були знову підтверджені в 1968 дослідженнями Е. Александера-молодшого, Б. Шрінівасана і О. Маньюела (США). Рекорд альфа-розпаду належить самарію-148 (148 Sm) – 8 10 15 років. Рекорд бета-розпаду належить ізотопу кадмію 113 (113 Cd) - 9 · 10 15 років. Обидва ізотопи були виявлені в природному стані Ф. Астоном, відповідно, у 1933 та 1924 рр. Радіоактивність 148 Sm була відкрита Т. Уїлкінсом і А. Демпстером (США) у 1938 р., а радіоактивність 113 Cd у 1961 р. виявили Д. Уотт та Р. Гловер (Великобританія).

Найнестабільніший.Час життя літію-5 (5 Li) обмежено 4,4 · 10 -22 с. Ізотоп вперше виявлено Е. Тіттертоном (Австралія) та Т. Брінклі (Великобританія) у 1950 р.

Рідинний ряд

Враховуючи різницю між точкою плавлення і точкою кипіння, елементом з найкоротшим рідинним рядом є інертний газ неон (Ne) – всього лише 2,542 градуси (від –248,594°С до –246,052°С), тоді як найтриваліший рідинний ряд (3453 градуси) характерний радіоактивного трансуранового елемента нептунія (Np) (від 637°С до 4090°С). Однак якщо взяти до уваги справжній ряд рідин – від точки плавлення до критичної точки, то найкоротший період має елемент гелій (Не) – всього 5,195 градуса (від абсолютного нуля до –268,928°С), а найтриваліший – 10200 градусів – для вольфраму (від 3420 ° С до 13 620 ° С).

Найотруйніше

Серед нерадіоактивних речовин найсуворіші обмеження встановлені для берилію (Ве) – гранично допустима концентрація (ГДК) цього елемента в повітрі лише 2 мкг/м 3 . Серед радіоактивних ізотопів, що існують у природі або вироблюються ядерними установками, найсуворіші обмеження за вмістом у повітрі встановлені для торію-228 (228 Th), який був вперше виявлений Отто Ганом (Німеччина) у 1905 р. (2,4·10 –16) г/м 3), а за вмістом у воді – для радію-228 (228 Ra), відкритого О. Ганом у 1907 р. (1,1·10 –13 г/л). З погляду екології вони мають значні періоди напіврозпаду (тобто понад 6 місяців).

Книга рекордів Гіннеса, 1998

Представляємо добірку хімічних рекордів із Книги рекордів Гіннесса.
У зв'язку з тим, що постійно відкриваються нові речовини, ця добірка не є постійною.

Хімічні рекорди для неорганічних речовин

• Найпоширеніший елемент у земній корі – кисень O. Його ваговий вміст становить 49% від маси земної кори.
• Найрідкісніший елемент у земній корі - астат At. Його вміст у всій земній корі становить лише 0,16 гр. Друге місце за рідкістю займає Франція Fr.
• Найпоширеніший елемент у всесвіті – водень Н. Приблизно 90% всіх атомів у всесвіті – це водень. Друге місце за поширеністю у всесвіті займає гелій He.
• Найсильніший стабільний окисник – комплекс дифториду криптону та пентафториду сурми. Через сильну окислювальну дію (окислює майже всі елементи у вищі ступені окислення, у тому числі окислює кисень повітря) для нього дуже важко виміряти електродний потенціал. Єдиний розчинник, який реагує з ним, досить повільно — безводний фтористий водень.
• Найщільніша речовина на планеті Земля – осмій. Щільність осмію дорівнює 22,587 г/см3.
• Найлегший метал – літій Li. Щільність літію дорівнює 0,543 г/см3.
• Найбільш щільним з'єднанням є карбід дивольфраму W 2 C. Щільність карбіду дивольфраму становить 17,3 г/см 3 .
• В даний час твердою речовиною з найменшою густиною є графенові аерогелі. Вони являють собою систему з графен і нанотрубок заповнених повітряними прошарками. Найлегший з таких аерогелів має густину 0,00016 г/см 3 . Попередня тверда речовина з найменшою щільністю - кремнієвий аерогель (0,005 г/см3). Кремнієвий аерогель використовують під час збирання мікрометеоритів, присутніх у хвостах комет.
• Найлегший газ і, водночас, найлегший неметал — це водень. Маса 1 літра водню дорівнює лише 0,08988 гр. До того ж, водень також легкоплавкий неметал при звичайному тиску (температура плавлення дорівнює -259,19 0 С).
• Найлегша рідина – рідкий водень. Маса 1 літра рідкого водню становить лише 70 грам.
• Найважчим неорганічним газом при кімнатній температурі є гексафторид вольфраму WF 6 (температура кипіння дорівнює +17 0 C). Щільність гексафториду вольфраму як газу становить 12,9 г/л. Серед газів із температурою кипіння нижче 0 °C рекорд належить гексафториду телуру TeF 6 із щільністю газу при 25 0 С 9,9 г/л.
• Найдорожчий метал у світі – каліфорній Cf. Ціна 1 грама ізотопу 252 Cf сягає 500 тис. доларів США.
• Гелій He є речовиною із найменшою температурою кипіння. Його температура кипіння дорівнює -269 0 С. Гелій - єдина речовина, що не має температури плавлення при звичайному тиску. Навіть при абсолютному нулі він залишається рідким і може бути отриманий у твердому вигляді лише під тиском (3 МПа).
• Найбільш тугоплавкий метал та речовина з найбільшою температурою кипіння - вольфрам W. Температура плавлення вольфраму становить +3420 0С, а температура кипіння +5680 0С.
• Найтугоплавкіший матеріал - це сплав карбідів гафнію та танталу (1:1) (температура плавлення +4215 0 С)
• Найлегший метал - ртуть. Температура плавлення ртуті дорівнює -38,87 0 С. Ртуть також є найважчою рідиною, щільність за 25°C становить 13,536 г/см 3 .
• Найстійкішим до кислот металом є іридій. До цього часу невідомо жодної кислоти чи його суміші, у яких розчинявся б іридій. Однак його можна розчинити у лугах із окислювачами.
• Найсильнішою стабільною кислотою є розчин пентафториду сурми у фтористому водні.
• Найтвердішим металом є хром Cr.
• Найбільш м'яким металом при 25 0 C є цезію.
• Найтвердішим матеріалом, як і раніше, є алмаз, хоча є вже близько десятка речовин, що наближаються до нього за твердістю (карбід і нітрид бору, нітрид титану тощо).
• Найбільш електропровідним металом за кімнатної температури є срібло Ag.
• Найнижча швидкість звуку рідкому гелії при температурі 2,18 К, вона становить всього 3,4 м/с.
• Найвища швидкість звуку в алмазі – 18600 м/с.
• Ізотоп із найкоротшим періодом напіврозпаду це Li-5, який розпадається за 4,4·10-22 секунди (викид протона). Через такий малий час життя не всі вчені визнають факт його існування.
• Ізотоп з найдовшим виміряним періодом напіврозпаду це Te-128, його період напіврозпаду становить 2,2 1024 років (подвійний β-розпад).
• Найбільше число стабільних ізотопів мають ксенон і цезій (по 36).
• Найкоротшими назвами хімічного елемента мають бор та йод (по 3 літери).
• Найдовшими назвами хімічного елемента (по одинадцять букв) мають протактіній Pa, резерфордій Rf, дармштадт Ds.

Хімічні рекорди для органічних речовин

• Найважчим органічним газом при кімнатній температурі і найважчим газом серед усіх при кімнатній температурі є N-(октафторбут-1-іліден)-O-трифторметилгідроксиламін (т. кіп. +16 С). Його густина у вигляді газу становить 12,9 г/л. Серед газів із температурою кипіння нижче 0°C рекорд належить перфторбутану із щільністю газу при 0°С 10,6 г/л.
• Найгіршою речовиною є денатонія сахаринату. Поєднання денатонію бензоату з натрієвою сіллю сахарину дало речовину в 5 разів гіршу, ніж попередній рекордсмен (денатонію бензоат).
• Найбільш нетоксичною органічною речовиною є метан. При збільшенні його концентрації інтоксикація виникає через нестачу кисню, а чи не внаслідок отруєння.
• Найсильніший адсорбент для води був отриманий у 1974 році з похідного крохмалю, акриламіду та акрилової кислоти. Ця речовина здатна утримувати воду, маса якої у 1300 разів перевищує її власну.
• Найсильніший адсорбент для нафтопродуктів – це вуглецевий аерогель. 3,5 кг цієї речовини здатне поглинути 1 тонну нафти.
• Найбільш смердючими сполуками є етилселенол і бутилмеркаптан – їх запах нагадує комбінацію запахів гниючої капусти, часнику, цибулі та нечистот одночасно.
• Найсолодшою ​​речовиною є N-((2,3-метилендіоксифенілметиламіно)-(4-ціанофеніліміно)метил)амінооцтова кислота (lugduname). Ця речовина в 205 000 разів перевищує по солодощі 2% розчин сахарози. Існує кілька його аналогів із аналогічною насолодою. З промислових речовин найсолодшим є талін (комплекс тауматину та солей алюмінію), який у 3 500 — 6 000 разів солодший за сахарозу. Останнім часом у харчовій промисловості з'явився неотам, що має солодощі в 7000 разів вище за цукрозу.
• Найповільнішим ферментом є нітрогеназа, що каталізує засвоєння бульбочковими бактеріями атмосферного азоту. Повний цикл перетворення однієї молекули азоту на 2 іони амонію займає півтори секунди.
• Органічною речовиною з найбільшим вмістом азоту є або біс(діазотетразоліл)гідразин C2H2N12, що містить 86,6% азоту, або тетраазидометан C(N3)4, що містить 93,3% азоту (залежить від того, чи вважати останню речовину органічною чи ні) . Це вибухові речовини, надзвичайно чутливі до удару, тертя та тепла. З неорганічних речовин рекорд звичайно належить газоподібному азоту, та якщо з сполук — азотистоводневої кислоті HN 3 .
• Найдовша хімічна назва налічує 1578 знаків в англійському написанні та є модифікованою нуклеотидною послідовністю. Ця речовина називається: Adenosene. N--2′-O-(tetrahydromethoxypyranyl)adenylyl-(3'→5′)-4-deamino-4-(2,4-dimethylphenoxy)-2′-O-(tetrahydromethoxypyranyl)cytidylyl-(3'→5 ′)-4-deamino-4-(2,4-dimethylphenoxy)-2′-O-(tetrahydromethoxypyranyl)cytidylyl-(3'→5′)-N--2′-O-(tetrahydromethoxypyranyl)cytidylyl-(3 '→5')-N--2'-O-(tetrahydromethoxypyranyl)cytidylyl-(3'→5′)-N--2′-O-(tetrahydromethoxypyranyl)guanylyl-(3'→5′)-N- -2′-O-(tetrahydromethoxypyranyl)guanylyl-(3'→5′)-N--2′-O-(tetrahydromethoxypyranyl)adenylyl-(3'→5′)-N--2′-O-(tetrahydromethoxypyranyl )cytidylyl-(3'→5′)-4-deamino-4-(2,4-dimethylphenoxy)-2′-O-(tetrahydromethoxypyranyl)cytidylyl-(3'→5′)-4-deamino-4-( 2,4-dimethylphenoxy)-2′-O-(tetrahydromethoxypyranyl)cytidylyl-(3'→5′)-N--2′-O-(tetrahydromethoxypyranyl)guanylyl-(3'→5′)-4-deamino- 4-(2,4-dimethylphenoxy)-2′-O-(tetrahydromethoxypyranyl)cytidylyl-(3'→5′)-N--2′-O-(tetrahydromethoxypyranyl)cytidylyl-(3'→5′)-N --2′-O-(tetrahydromethoxypyranyl)cytidylyl-(3'→5′)-N--2′-O-(tetrahydromethoxypyranyl)adenylyl-(3'→5′)-N--2′-O-( tetrahydro methoxypyranyl)cytidylyl-(3'→5′)-N--2′-O-(tetrahydromethoxypyranyl)cytidylyl-(3'→5′)-N--2′,3′-O-(methoxymetylene)-octadecakis( 2-chlorophenyl)ester. 5′-.
• Найдовшою хімічною назвою володіє ДНК, виділена з мітохондрії людини і що складається з 16569 пар нуклеотидів. Повна назва цієї сполуки містить близько 207 000 знаків.
• Система з найбільшого числа рідин, що не змішуються, знову розшаровується на компоненти після перемішування містить 5 рідин: мінеральне масло, силіконове масло, воду, бензиловий спирт і N-перфторэтилперфторпиридин.
• Найщільніша органічна рідина при кімнатній температурі – це дііодметан. Його густина становить 3,3 г/см3.
• Найтугоплавкішими індивідуальними органічними речовинами є деякі ароматичні сполуки. З конденсованих це тетрабензгептацен (температура плавлення +570 С), з неконденсованих - п-септифеніл (температура плавлення +545 С). Існують органічні сполуки для яких не виміряна точно температура плавлення, наприклад, для гексабензокоронену вказується, що його температура плавлення вище 700 С. Продукт температурного зшивання поліакрилонітрилу розкладається при температурі близько 1000 С.
• Органічна речовина, що має найбільшу температуру кипіння, - це гексатріаконілциклогексан. Він кипить за +551°С.
• Найдовшим алканом є нонаконтатриктан C390H782. Його спеціально синтезували на дослідження кристалізації поліетилену.
• Найдовшим білком є ​​білок м'язової тканини титин. Довжина його залежить від виду живого організму та локалізації. Титин миші, наприклад, має 35213 амінокислотних залишків (мол. вага 3906488 Da), титин людини має довжину до 33423 амінокислотних залишків (мол. вага 3713712 Da).
• Найдовшим геномом є геном рослини Паріс японська (Paris japonica). Він містить 150 000 000 000 пар нуклеотидів - у 50 разів більше, ніж у людини (3200000000 пар нуклеотидів).
• Найбільшою молекулою є ДНК першої хромосоми людини. Вона містить близько 10000000000 атомів.
• Індивідуальною вибуховою речовиною з найвищою швидкістю детонації є 4,4′-динітроазофуроксан. Його виміряна швидкість детонації становила 9700 м/с. За неперевіреними даними ще більшою швидкістю детонації має етилперхлорат.
• Індивідуальною вибуховою речовиною з найвищою теплотою вибуху є етиленглікольдінітрат. Його теплота вибуху 6606 кДж/кг.
• Найсильнішою органічною кислотою є пентаціаноциклопентадієн.
• Найсильнішим підставою можливо є 2-метилциклопропеніллітій. Найсильнішою неіоногенною основою є фосфазен, досить складна будова.

Хімічний елемент - це збірний термін, що описує сукупність атомів простої речовини, тобто такої, яка не може бути розділена на будь-які простіші (за структурою їх молекул) складові. Уявіть собі, що ви отримуєте шматок чистого заліза з проханням поділити його на гіпотетичні складові за допомогою будь-якого пристрою чи методу, колись винайденого хіміками. Однак ви нічого не зможете зробити, ніколи залізо не розділиться на щось простіше. Просту речовину – залізу – відповідає хімічний елемент Fe.

Теоретичне визначення

Зазначений вище експериментальний факт можна пояснити з допомогою такого визначення: хімічний елемент - це абстрактна сукупність атомів (не молекул!) відповідного простого речовини, т. е. атомів однієї й тієї виду. Якби існував спосіб дивитися на кожен з окремих атомів у шматку чистого заліза, згаданого вище, всі вони були б однаковими - атомами заліза. На противагу цьому, хімічна сполука, наприклад, оксид заліза, завжди містить щонайменше два різні види атомів: атоми заліза та атоми кисню.

Терміни, які слід знати

Атомна маса: маса протонів, нейтронів та електронів, що складають атом хімічного елемента.

Атомний номер: число протонів у ядрі атома елемента

Хімічний символ: літера або пара латинських літер, що являють собою позначення даного елемента.

Сполука хімічна: речовина, що складається з двох або більше хімічних елементів, з'єднаних один з одним у певній пропорції

Метал: елемент, який втрачає електрони у хімічних реакціях з іншими елементами

Металоїд: елемент, який іноді реагує як метал, а іноді і як неметал.

Неметал: елемент, який прагне отримати електрони у хімічних реакціях з іншими елементами

Періодична система хімічних елементів: система класифікації хімічних елементів відповідно до їх атомних номерів.

Синтетичний елемент: той, що отриманий штучно в лабораторії, і, як правило, не зустрічається в природі

Природні та синтетичні елементи

Дев'яносто два хімічні елементи зустрічаються у природі Землі. Інші були отримані штучно в лабораторіях. Синтетичний хімічний елемент - це, як правило, продукт ядерних реакцій у прискорювачах частинок (пристроях, що використовуються для збільшення швидкості субатомних частинок, таких як електрони та протони) або ядерних реакторах (пристроях, що використовуються для управління енергією, що виділяється при ядерних реакціях). Першим отриманим синтетичним елементом з атомним номером 43 став технецій, виявлений в 1937 італійськими фізиками К. Перр'є і Е. Сегре. Крім технеція та прометія, всі синтетичні елементи мають ядра більші, ніж у урану. Останній синтетичний хімічний елемент, що отримав свою назву, - це ліверморій (116), а перед ним був флеровий (114).

Два десятки поширених та важливих елементів

* Якщо величина не вказана, елемент становить менше 0,1 відсотка.

Великий вибух як причина утворення матерії

Який хімічний елемент був найпершим у Всесвіті? Вчені вважають, що у відповідь це питання лежить у зірках й у процесах, з допомогою яких формуються зірки. Всесвіт, як вважають, виник у якийсь момент часу від 12 до 15 мільярдів років тому. До цього моменту нічого сущого, крім енергії, не мислиться. Але щось сталося, що перетворило цю енергію на величезний вибух (так званий Великий вибух). У наступні секунди після Великого вибуху почала формуватись матерія.

Першими найпростішими формами матерії, що з'явилися, були протони і електрони. Деякі їх об'єднуються в атоми водню. Останній складається з одного протону та одного електрона; це найпростіший атом, який може бути.

Повільно, протягом тривалих періодів часу атоми водню стали збиратися разом у певних областях простору, утворюючи щільні хмари. Водень у цих хмарах стягувався у компактні утворення гравітаційними силами. Зрештою ці хмари водню стали досить щільними, щоб сформувати зірки.

Зірки як хімічні реактори нових елементів

Зірка – просто маса речовини, яка генерує енергію ядерних реакцій. Найбільш поширена з цих реакцій є комбінацією чотирьох атомів водню, що утворюють один атом гелію. Як тільки зірки почали формуватися, то гелій став другим елементом, що з'явився у Всесвіті.

Коли зірки стають старшими, вони переходять від воднево-гелієвих ядерних реакцій на інші їх типи. Вони атоми гелію утворюють атоми вуглецю. Пізніше атоми вуглецю утворюють кисень, неон, натрій та магній. Ще пізніше неон і кисень поєднуються один з одним з утворенням магнію. Оскільки ці реакції продовжуються, то все більше хімічних елементів утворюються.

Перші системи хімічних елементів

Понад 200 років тому хіміки почали шукати способи їхньої класифікації. У середині ХІХ століття були відомі близько 50 хімічних елементів. Одне з питань, яке прагнули вирішити хіміки. зводився до такого: хімічний елемент - це повністю відмінне від будь-якого іншого елемента речовина? Чи деякі елементи, пов'язані з іншими певною мірою? Чи є спільний закон, який їх об'єднує?

Хіміки пропонували різноманітні системи хімічних елементів. Так, наприклад, англійський хімік Вільям Праут у 1815 р. припустив, що атомні маси всіх елементів кратні масі атома водню, якщо прийняти її рівною одиниці, тобто вони мають бути цілими числами. У той час атомні маси багатьох елементів вже були обчислені Дж. Дальтон по відношенню до маси водню. Однак якщо для вуглецю, азоту, кисню це приблизно так, то хлор з масою 35,5 на цю схему ніяк не вписувався.

Німецький хімік Йоганн Вольфганг Доберайнер (1780 - 1849) показав у 1829 році, що три елементи з так званої групи галогенів (хлор, бром та йод) можуть класифікуватися за їхніми відносними атомними масами. Атомна вага брому (79,9) виявилася майже точно середньою з атомних ваг хлору (35,5) та йоду (127), а саме 35,5 + 127 ÷ 2 = 81,25 (близько до 79,9). Це був перший підхід до побудови однієї із груп хімічних елементів. Доберайнер виявив ще дві такі тріади елементів, але сформулювати загальний періодичний закон йому не вдалося.

Як з'явилася періодична система хімічних елементів

Більшість ранніх класифікаційних схем було дуже успішними. Потім, близько 1869 року, двома хіміками було зроблено майже одне відкриття і майже одночасно. Російський хімік Дмитро Менделєєв (1834-1907) та німецький хімік Юліус Лотар Мейєр (1830-1895) запропонували організувати елементи, що мають аналогічні фізичні та хімічні властивості, у впорядковану систему груп, рядів та періодів. При цьому Менделєєв і Мейєр вказували, що властивості хімічних елементів періодично повторюються залежно від їхньої атомної ваги.

Сьогодні Менделєєв, як правило, вважається першовідкривачем періодичного закону, тому що він зробив один крок, який Мейєр не зробив. Коли всі елементи були розташовані у періодичній таблиці, у ній з'явилися деякі прогалини. Менделєєв передбачив, що це місця для елементів, які ще не знайшли.

Однак він пішов ще далі. Менделєєв передбачив властивості цих ще відкритих елементів. Він знав, де вони розташовані в періодичній таблиці, тому міг прогнозувати їх властивості. Примітно, що кожен передбачений хімічний елемент Менделєєва, майбутні галій, скандій і германій, були виявлені через десять років після опублікування ним періодичного закону.

Коротка форма періодичної таблиці

Були спроби підрахувати, скільки варіантів графічного зображення періодичної системи пропонувалося різними вченими. Виявилося, більше 500. Причому 80% загальної кількості варіантів - це таблиці, а решта - геометричні фігури, математичні криві і т. д. У результаті практичне застосування знайшли чотири види таблиць: коротка, напівдовга, довга і сходова (пірамідальна). Остання була запропонована великим фізиком М. Бором.

На малюнку нижче показано коротку форму.

У ній хімічні елементи розташовані за зростанням їх атомних номерів ліворуч і зверху вниз. Так, перший хімічний елемент періодичної таблиці водень має атомний номер 1, тому що ядра атомів водню містить один і тільки один протон. Аналогічно і кисень має атомний номер 8, оскільки ядра всіх атомів кисню містять 8 протонів (див. малюнок нижче).

Головні структурні фрагменти періодичної системи - періоди та групи елементів. У шести періодах всі клітини заповнені, сьомий ще не завершений (елементи 113, 115, 117 і 118 хоч і синтезовані в лабораторіях, проте офіційно не зареєстровані і не мають назв).

Групи поділяються на головні (A) та побічні (B) підгрупи. Елементи перших трьох періодів, що містять по одному рядку-рядку, входять виключно в A-підгрупи. Інші чотири періоди включають по два ряди-рядки.

Хімічні елементи однієї групи, зазвичай, мають схожі хімічні властивості. Так, першу групу складають лужні метали, другу – лужноземельні. Елементи, що знаходяться в одному періоді, мають властивості, що повільно змінюються від лужного металу до благородного газу. Рисунок нижче показує, як одна з властивостей – атомний радіус – змінюється для окремих елементів у таблиці.

Довгоперіодна форма періодичної таблиці

Вона показана на малюнку нижче і ділиться у двох напрямках, рядками та стовпцями. Є сім рядків-періодів, як і в короткій формі, та 18 стовпців, званих групами або сім'ями. По суті, збільшення числа груп з 8 у короткій формі до 18 у довгій отримано шляхом розміщення всіх елементів у періодах, починаючи з 4-го, не в два, а в один рядок.

Дві різні системи нумерації використовуються для груп, як показано у верхній частині таблиці. Система на основі римських цифр (IA, IIA, IIB, IVB тощо) традиційно була популярна в США. Інша система (1, 2, 3, 4 тощо) традиційно використовується в Європі, а кілька років тому була рекомендована для використання в США.

Вигляд періодичних таблиць на рисунках вище трохи вводить в оману, як і будь-якої такої опублікованої таблиці. Причиною цього є те, що дві групи елементів, показаних у нижній частині таблиць, насправді мають бути розташовані всередині них. Лантаноїди, наприклад, належать до періоду 6 між барієм (56) та гафнієм (72). Крім того, актиноїди належать періоду 7 між радієм (88) та резерфордієм (104). Якби вони були вставлені в таблицю, вона стала б занадто широкою, щоб поміститися на аркуші паперу або настінній діаграмі. Тому ці елементи прийнято розміщувати в нижній частині таблиці.

Всесвіт приховує у своїх глибинах безліч секретів. Здавна люди прагнули розгадати якнайбільше з них, і, незважаючи на те, що це не завжди виходить, наука йде вперед семимильними кроками, дозволяючи нам все більше дізнаватися про своє походження. Так, наприклад, багатьом буде цікаво, який найпоширеніший у Всесвіті. Більшість відразу подумають про воду, і будуть частково праві, тому що елементом, що найчастіше зустрічається, є водень.

Найпоширеніший елемент у Всесвіті

Вкрай рідко людям доводиться стикатися з воднем у чистому вигляді. Тим не менш, у природі він часто зустрічається у зв'язку з іншими елементами. Наприклад, вступаючи у реакцію з киснем, водень перетворюється на воду. І це далеко не єдине з'єднання, до складу якого входить цей елемент, він зустрічається повсюдно не лише на нашій планеті, а й у космосі.

Як з'явилася Земля

Багато мільйонів років тому водень, без перебільшень, став будівельним матеріалом для всього Всесвіту. Адже після великого вибуху, який став першою стадією створення світу, нічого не існувало, крім цього елемента. елементарна, оскільки складається лише з одного атома. Згодом найпоширеніший елемент у Всесвіті почав утворювати хмари, які згодом стали зірками. А вже всередині них відбувалися реакції, внаслідок яких з'являлися нові, складніші елементи, що породили планети.

Водень

На цей елемент припадає близько 92% атомів Всесвіту. Але зустрічається він у складі зірок, міжзоряного газу, а й поширених елементів нашій планеті. Найчастіше він існує у зв'язаному вигляді, а найчастіше зустрічається з'єднанням є, звичайно ж, вода.

Крім цього, водень входить до складу низки вуглецевих сполук, що утворюють нафту та природний газ.

Висновок

Незважаючи на те, що це найбільш поширений елемент у всьому світі, як це не дивно, для людини він може бути небезпечний, оскільки іноді спалахує, вступаючи в реакцію з повітрям. Щоб зрозуміти, наскільки важливу роль водень зіграв у створенні Всесвіту, досить усвідомити, що без нього не з'явилося нічого живого на Землі.

Всі ми знаємо, що водень наповнює наш Всесвіт на 75%. Але чи знаєте ви, які ще є хімічні елементи, що не менш важливі для нашого існування та відіграють значну роль для життя людей, тварин, рослин та всієї нашої Землі? Елементи з цього рейтингу формують весь наш Всесвіт!

10. Сірка (поширеність щодо кремнію – 0.38)

Цей хімічний елемент у таблиці Менделєєва значиться під символом S і характеризується атомним номером 16. Сірка в природі.

9. Залізо (поширеність щодо кремнію – 0.6)

Позначається символом Fe, атомний номер – 26. Залізо часто зустрічається у природі, особливо важливу роль воно грає у формуванні внутрішньої та зовнішньої оболонки ядра Землі.

8. Магній (поширеність щодо кремнію – 0.91)

У таблиці Менделєєва магній можна знайти під символом Mg, і його атомний номер – 12. Що найдивовижніше в цьому хімічному елементі, так це те, що він найчастіше виділяється під час вибуху зірок у процесі їх перетворення на наднові тіла.

7. Кремній (поширеність щодо кремнію – 1)

Позначається як Si. Атомний номер кремнію – 14. Цей сіро-блакитний металоїд дуже рідко зустрічається у земній корі у чистому вигляді, але досить поширений у складі інших речовин. Наприклад, його можна виявити навіть у рослинах.

6. Вуглець (поширеність щодо кремнію – 3.5)

Вуглець у таблиці хімічних елементів Менделєєва значиться під символом С, його атомний номер – 6. Найзнаменитішою алотропною модифікацією вуглецю є одні з найбажаніших дорогоцінних каменів у світі – алмази. Вуглець активно застосовують і в інших у промислових цілях більш буденного призначення.

5. Азот (поширеність щодо кремнію – 6.6)

Символ N, атомний номер 7. Вперше відкритий шотландським лікарем Деніелом Рутерфордом (Daniel Rutherford), азот найчастіше зустрічається у формі азотної кислоти та нітратів.

4. Неон (поширеність щодо кремнію – 8.6)

Позначається символом Ne, атомний номер – 10. Не секрет, що саме цей хімічний елемент асоціюється із гарним світінням.

3. Кисень (поширеність щодо кремнію – 22)

Хімічний елемент під символом О та з атомним номером 8, кисень незамінний для нашого існування! Але це не означає, що він присутній тільки на Землі та служить тільки для людських легенів. Всесвіт сповнений сюрпризів.

2. Гелій (поширеність щодо кремнію – 3.100)

Символ гелію – He, атомний номер – 2. Він безбарвний, не має запаху та смаку, не отруйний, і його точка кипіння – найнижча серед усіх хімічних елементів. А ще завдяки йому кульки злітають вгору!

1. Водень (поширеність щодо кремнію – 40.000)

Справжній номер один у нашому списку, водень знаходиться в таблиці Менделєєва під символом Н і має атомний номер 1. Це найлегший хімічний елемент періодичної таблиці і найпоширеніший елемент у всьому вивченому людиною Всесвіті.