Melyik a legelterjedtebb elem az Univerzumban? Rekordok a tudomány és a technológia területén. Elemek Kifejezések, amelyeket tudnia kell

A kémiai elem egy olyan gyűjtőfogalom, amely egy egyszerű anyag atomjainak gyűjteményét írja le, vagyis olyan anyagot, amely nem osztható fel egyszerűbb (molekuláik szerkezete szerint) komponensekre. Képzeld el, hogy adnak egy darab tiszta vasat, és megkérik, hogy bontsa szét feltételezett összetevőire bármilyen, a vegyészek által valaha feltalált eszköz vagy módszer segítségével. A vasat azonban nem lehet egyszerűbbre osztani. Egy egyszerű anyag - a vas - a Fe kémiai elemnek felel meg.

Elméleti meghatározás

A fent említett kísérleti tény a következő definícióval magyarázható: a kémiai elem a megfelelő egyszerű anyag atomjainak (nem molekuláinak!) absztrakt gyűjteménye, azaz azonos típusú atomok. Ha mód lenne a fent említett tiszta vasdarabban lévő egyes atomokra nézve, akkor mindegyik vasatom lenne. Ezzel szemben egy kémiai vegyület, például a vas-oxid, mindig legalább két különböző típusú atomot tartalmaz: vasatomot és oxigénatomot.

Kifejezések, amelyeket ismernie kell

Atomtömeg: A kémiai elem atomját alkotó protonok, neutronok és elektronok tömege.

Atomszám: Az elem atommagjában lévő protonok száma.

Kémiai szimbólum: egy betű vagy latin betűpár, amely egy adott elem megnevezését jelenti.

Kémiai vegyület: olyan anyag, amely két vagy több kémiai elemből áll, bizonyos arányban egymással kombinálva.

Fém: Olyan elem, amely más elemekkel való kémiai reakciók során elektronokat veszít.

Félfém: Olyan elem, amely néha fémként, néha pedig nemfémként reagál.

Nem fém: Olyan elem, amely más elemekkel való kémiai reakciók során kíván elektronokat nyerni.

Kémiai elemek periódusos rendszere: A kémiai elemek rendszám szerinti osztályozására szolgáló rendszer.

Szintetikus elem: Olyan, amelyet mesterségesen állítanak elő laboratóriumban, és általában nem található meg a természetben.

Természetes és szintetikus elemek

Kilencvenkét kémiai elem fordul elő természetesen a Földön. A többit mesterségesen, laboratóriumokban szerezték be. A szintetikus kémiai elem jellemzően a részecskegyorsítókban (a szubatomi részecskék, például az elektronok és a protonok sebességének növelésére használt eszközök) vagy a nukleáris reaktorokban (a magreakciók során felszabaduló energia szabályozására használt eszközök) a magreakciók terméke. Az első 43-as rendszámú szintetikus elem a technécium volt, amelyet C. Perrier és E. Segre olasz fizikusok fedeztek fel 1937-ben. A technécium és a prométium kivételével minden szintetikus elemnek van nagyobb magja, mint az uránnak. Az utolsó szintetikus kémiai elem, amely nevét kapta, a livermorium (116), előtte pedig a flerovium (114).

Két tucat közös és fontos elem

* Ha az érték nincs megadva, akkor az elem kisebb, mint 0,1 százalék.

Az ősrobbanás, mint az anyagképződés kiváltó oka

Melyik kémiai elem volt az első az Univerzumban? A tudósok úgy vélik, hogy a válasz erre a kérdésre a csillagokban és a csillagok keletkezési folyamataiban rejlik. A világegyetemről azt tartják, hogy valamikor 12 és 15 milliárd évvel ezelőtt keletkezett. Eddig a pillanatig semmi másra nem gondolunk, csak az energiára. De történt valami, ami ezt az energiát hatalmas robbanássá változtatta (úgynevezett ősrobbanás). Az Ősrobbanás utáni következő másodpercekben az anyag kezdett kialakulni.

Az anyag első legegyszerűbb formái a protonok és az elektronok voltak. Némelyikük egyesülve hidrogénatomot képez. Ez utóbbi egy protonból és egy elektronból áll; ez a létező legegyszerűbb atom.

Lassan, hosszú időn keresztül a hidrogénatomok az űr bizonyos területein kezdtek összegyűlni, és sűrű felhőket alkottak. Ezekben a felhőkben a hidrogént a gravitációs erők tömör képződményekké húzták. Végül ezek a hidrogénfelhők elég sűrűvé váltak ahhoz, hogy csillagokat képezzenek.

Csillagok, mint új elemek kémiai reaktorai

A csillag egyszerűen egy anyagtömeg, amely magreakciókból energiát termel. Ezek közül a reakciók közül a legáltalánosabb négy hidrogénatom kombinációja egy héliumatomot képez. Miután a csillagok elkezdtek kialakulni, a hélium lett a második elem, amely megjelent az Univerzumban.

Ahogy öregszenek a csillagok, a hidrogén-hélium magreakciókról más típusokra váltanak. Bennük a hélium atomok szénatomokat alkotnak. Később a szénatomok oxigént, neont, nátriumot és magnéziumot képeznek. Később még a neon és az oxigén egyesülve magnéziumot képez. Ahogy ezek a reakciók folytatódnak, egyre több kémiai elem képződik.

A kémiai elemek első rendszerei

Több mint 200 évvel ezelőtt a vegyészek elkezdték keresni az osztályozás módjait. A tizenkilencedik század közepén körülbelül 50 kémiai elemet ismertek. Az egyik kérdés, amelyet a vegyészek igyekeztek megválaszolni. a következőkre bontva: egy kémiai elem teljesen más anyag, mint bármely más elem? Vagy egyes elemek valamilyen módon kapcsolódnak másokhoz? Van valami általános törvény, ami egyesíti őket?

A kémikusok különféle kémiai elemek rendszereket javasoltak. Például William Prout angol kémikus 1815-ben azt javasolta, hogy az összes elem atomtömege a hidrogénatom tömegének többszöröse, ha egységgel egyenlőnek vesszük, azaz egész számoknak kell lenniük. Akkoriban sok elem atomtömegét már J. Dalton kiszámolta a hidrogén tömegéhez viszonyítva. Ha azonban ez megközelítőleg így van a szén, a nitrogén és az oxigén esetében, akkor a 35,5 tömegű klór nem illett bele ebbe a sémába.

Johann Wolfgang Dobereiner (1780-1849) német kémikus 1829-ben kimutatta, hogy az úgynevezett halogéncsoportból három elem (klór, bróm és jód) osztályozható relatív atomtömegük szerint. A bróm atomtömege (79,9) szinte pontosan megegyezik a klór (35,5) és a jód (127) atomtömegének átlagával, azaz 35,5 + 127 ÷ 2 = 81,25 (közel 79,9). Ez volt az első megközelítés a kémiai elemek egyik csoportjának felépítéséhez. Dobereiner még két ilyen elemhármast fedezett fel, de általános periodikus törvényt nem tudott megfogalmazni.

Hogyan jelent meg a kémiai elemek periódusos rendszere?

A legtöbb korai osztályozási séma nem volt túl sikeres. Aztán 1869 körül majdnem ugyanazt a felfedezést két kémikus tette szinte egy időben. Dmitri Mengyelejev orosz kémikus (1834-1907) és Julius Lothar Meyer német kémikus (1830-1895) azt javasolták, hogy a hasonló fizikai és kémiai tulajdonságokkal rendelkező elemeket csoportok, sorozatok és periódusok rendezett rendszerébe rendezzék. Mengyelejev és Meyer ugyanakkor rámutatott, hogy a kémiai elemek tulajdonságai atomtömegüktől függően időszakosan ismétlődnek.

Manapság Mengyelejevet általában a periodikus törvény felfedezőjének tartják, mert olyan lépést tett, amit Meyer nem. Amikor az összes elemet elrendezték a periódusos rendszerben, néhány hézag jelent meg. Mengyelejev azt jósolta, hogy ezek olyan elemek helyei, amelyeket még nem fedeztek fel.

Azonban még tovább ment. Mengyelejev megjósolta ezeknek a még fel nem fedezett elemeknek a tulajdonságait. Tudta, hol helyezkednek el a periódusos rendszerben, így meg tudta jósolni tulajdonságaikat. Figyelemre méltó, hogy minden Mengyelejev által megjósolt kémiai elemet, a galliumot, a szkandiumot és a germániumot, kevesebb mint tíz évvel azután fedezték fel, hogy periodikus törvényét közzétette.

A periódusos rendszer rövid formája

Megpróbálták megszámolni, hogy a periódusos rendszer grafikus ábrázolására hány lehetőséget javasoltak a különböző tudósok. Kiderült, hogy több mint 500. Sőt, az összes lehetőség 80%-a táblázat, a többi pedig geometriai alakzat, matematikai görbék stb. Ennek eredményeként négyféle táblázat talált gyakorlati alkalmazást: rövid, félig -hosszú, hosszú és létra (piramis alakú). Ez utóbbit a nagy fizikus, N. Bohr javasolta.

Az alábbi képen a rövid forma látható.

Ebben a kémiai elemek rendszámuk szerint növekvő sorrendben vannak elrendezve balról jobbra és fentről lefelé. Így a periódusos rendszer első kémiai eleme, a hidrogén atomszáma 1, mivel a hidrogénatomok magjai egy és csak egy protont tartalmaznak. Hasonlóképpen, az oxigén atomszáma 8, mivel az összes oxigénatom magja 8 protont tartalmaz (lásd az alábbi ábrát).

A periodikus rendszer fő szerkezeti töredékei periódusok és elemcsoportok. Hat periódus alatt minden cella feltöltődik, a hetedik még nem készült el (a 113-as, 115-ös, 117-es és 118-as elemeket, bár laboratóriumokban szintetizálták, hivatalosan még nem regisztrálták, és nincs nevük).

A csoportok fő (A) és másodlagos (B) alcsoportokra oszlanak. Az első három periódus egy-egy sort tartalmazó elemei kizárólag az A-alcsoportokba tartoznak. A fennmaradó négy periódus két sort tartalmaz.

Az ugyanabba a csoportba tartozó kémiai elemek általában hasonló kémiai tulajdonságokkal rendelkeznek. Így az első csoport alkálifémekből, a második alkáliföldfémekből áll. Ugyanebben az időszakban az elemek olyan tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek lassan alkálifémből nemesgázzá változnak. Az alábbi ábra azt mutatja, hogyan változik az egyik tulajdonság, az atomsugár, a táblázat egyes elemeinél.

A periódusos rendszer hosszú periódusú formája

Az alábbi ábrán látható, és két irányba van felosztva, sorokra és oszlopokra. Hét periódussor van, mint a rövid formában, és 18 oszlop, amelyeket csoportoknak vagy családoknak neveznek. Valójában a csoportok számának növekedését a rövid formában lévő 8-ról 18-ra a hosszú formában úgy kapjuk meg, hogy az összes elemet a 4.-től kezdődően periódusokba helyezzük, nem két, hanem egy sorban.

A csoportokhoz két különböző számozási rendszert használnak, amint az a táblázat tetején látható. A római számrendszer (IA, IIA, IIB, IVB stb.) hagyományosan népszerű az Egyesült Államokban. Egy másik rendszert (1, 2, 3, 4 stb.) hagyományosan Európában használnak, és az USA-ban is ajánlották néhány évvel ezelőtt.

A periódusos táblák megjelenése a fenti ábrákon kissé félrevezető, mint minden ilyen publikált táblázat esetében. Ennek az az oka, hogy a táblázatok alján látható két elemcsoportnak valójában azokon belül kell elhelyezkednie. A lantanidok például a bárium (56) és a hafnium (72) közötti 6. periódusba tartoznak. Ezenkívül az aktinidák a rádium (88) és a rutherfordium (104) közötti 7. periódushoz tartoznak. Ha egy asztalba illesztik őket, az túl széles lesz ahhoz, hogy elférjen egy darab papíron vagy egy fali grafikonon. Ezért ezeket az elemeket a táblázat aljára szokás elhelyezni.

A természetben 94 kémiai elem található. A mai napig további 15 transzurán elemet sikerült mesterségesen előállítani (95-től 109-ig terjedő elemek), közülük 10 létezése vitathatatlan.

A leggyakrabban

Litoszféra. Oxigén (O), 46,60 tömeg%. Karl Scheele (Svédország) fedezte fel 1771-ben.

Légkör. Nitrogén (N), 78,09 térfogat%, 75,52 tömeg%. Rutherford (Nagy-Britannia) fedezte fel 1772-ben.

Világegyetem. Hidrogén (H), a teljes anyag 90%-a. Henry Cavendish (Nagy-Britannia) fedezte fel 1776-ban.

A legritkább (94-ből)

Litoszféra. Asztatin (At): 0,16 g a földkéregben. 1940-ben nyitotta meg Corson (USA) és alkalmazottai. A természetben előforduló asztatin 215 (215 At) izotóp (1943-ban fedezte fel B. Karlik és T. Bernert, Ausztria) mindössze 4,5 nanogramm mennyiségben létezik.

Légkör. Radon (Rn): mindössze 2,4 kg (6·10 –20 térfogat egy rész per 1 millió). 1900-ban nyitotta meg Dorn (Németország). Ennek a radioaktív gáznak a gránitkőlerakódások területein való koncentrációja vélhetően számos rákot okozott. A földkéregben található radon össztömege, amelyből a légköri gázkészleteket pótolják, 160 tonna.

A legegyszerűbb

Gáz. A hidrogén (H) sűrűsége 0,00008989 g/cm 3 0°C hőmérsékleten és 1 atm nyomáson. 1776-ban nyitotta meg a Cavendish (Nagy-Britannia).

Fém. A 0,5334 g/cm 3 sűrűségű lítium (Li) a legkönnyebb az összes szilárd anyag közül. Arfvedson (Svédország) fedezte fel 1817-ben.

Maximális sűrűség

Az ozmium (Os), 22,59 g/cm 3 sűrűséggel, a legnehezebb az összes szilárd anyag közül. Tennant (Nagy-Britannia) fedezte fel 1804-ben.

A legnehezebb gáz

Ez a radon (Rn), melynek sűrűsége 0°C-on 0,01005 g/cm 3. 1900-ban nyitotta meg Dorn (Németország).

Utoljára érkezett

108. elem, vagy unniloctium (Uno). Ezt az ideiglenes nevet a Tiszta és Alkalmazott Kémia Nemzetközi Uniója (IUPAC) adta. 1984 áprilisában szerezték be G. Münzenberg és munkatársai (Nyugat-Németország), akik ennek az elemnek mindössze 3 atomját figyelték meg a darmstadti nehézionkutató társaság laboratóriumában. Ugyanezen év júniusában megjelent egy üzenet, hogy ezt az elemet is megszerezték Yu.Ts. Oganesyan és munkatársai a Joint Institute for Nuclear Research, Dubna, Szovjetunió.

Egyetlen unnilénatomot (Une) nyertek úgy, hogy bizmutot vasionokkal bombáztak a Heavy Ion Research Society, Darmstadt (Nyugat-Németország) laboratóriumában 1982. augusztus 29-én. Ennek a legmagasabb atomszáma (109-es elem) és a legmagasabb atomszáma. tömeg (266 ). A legelőzetesebb adatok szerint a szovjet tudósok megfigyelték a 110-es elem izotópjának kialakulását, amelynek atomtömege 272 (előzetes név - ununnilium (Uun)).

A legtisztább

Hélium-4 (4 He), 1978 áprilisában P.V. McLintock, a Lancaster Egyetem, USA, kevesebb mint 2 rész szennyeződést tartalmaz 10 15 térfogatrészenként.

A legnehezebb

Szén (C). Allotróp formájában a gyémánt Knoop keménysége 8400. A történelem előtti idők óta ismert.

Legkedvesebb

A Californian-t (Cf) 1970-ben adták el mikrogrammonként 10 dolláros áron. 1950-ben nyitotta meg a Seaborg (USA) és alkalmazottai.

A legrugalmasabb

Arany (Au). 1 g-ból 2,4 km hosszú drótot húzhatunk. Kr.e. 3000 óta ismert.

Legnagyobb szakítószilárdság

Bór (B) – 5,7 GPa. Gay-Lussac és Thénard (Franciaország) és H. Davy (Nagy-Britannia) fedezte fel 1808-ban.

Olvadáspont/forráspont

Legalacsonyabb. A nemfémek közül a hélium-4 (4He) olvadáspontja a legalacsonyabb -272,375 °C 24,985 atm nyomáson, a legalacsonyabb forráspontja pedig -268,928 °C. A héliumot Lockyer (Nagy-Britannia) és Jansen (Franciaország) fedezte fel 1868-ban. A monoatomos hidrogénnek (H) összenyomhatatlan szuperfolyékony gáznak kell lennie. A fémek közül a higany (Hg) megfelelő paraméterei –38,836 °C (olvadáspont) és 356,661 °C (forráspont).

A legmagasabb. A nemfémek közül a legmagasabb olvadáspont és forráspont a szén (C) az őskor óta ismert: 530°C és 3870°C. Ellentmondásosnak tűnik azonban, hogy a grafit magas hőmérsékleten stabil. A szilárd halmazállapotból gőz állapotba 3720 °C-on átmenve a grafit folyadékként 100 atm nyomáson és 4730 °C hőmérsékleten nyerhető. A fémek közül a volfrám (W) megfelelő paraméterei: 3420 °C (olvadáspont) és 5860 °C (forráspont). 1783-ban nyitotta meg H.H. és F. d'Eluyarami (Spanyolország).

Izotópok

A legtöbb izotóp (egyenként 36) a xenonban (Xe) található, amelyet Ramsay és Travers (Nagy-Britannia) fedeztek fel 1898-ban, valamint a céziumban (Cs), amelyet 1860-ban Bunsen és Kirchhoff (Németország). A hidrogénnek (H) a legkisebb mennyisége (3: protium, deutérium és trícium), Cavendish (Nagy-Britannia) fedezte fel 1776-ban.

A legstabilabb. A tellúr-128 (128 Te) a kettős béta-bomlás szerint felezési ideje 1,5 10 24 év. A tellúrt (Te) Müller von Reichenstein (Ausztria) fedezte fel 1782-ben. A 128 Te izotópot természetes állapotában először F. Aston (Nagy-Britannia) fedezte fel 1924-ben. Szuperstabilitására vonatkozó adatokat 1968-ban ismét megerősítették E. Alexander Jr., B. Srinivasan és O. Manuel (USA) tanulmányai. Az alfa-bomlási rekord a szamárium-148-hoz (148 Sm) tartozik – 8·10 15 év. A béta-bomlási rekord a 113-as (113 Cd) kadmium izotóphoz tartozik – 9·10 15 év. Mindkét izotópot természetes állapotában F. Aston fedezte fel 1933-ban, illetve 1924-ben. A 148 Sm radioaktivitását T. Wilkins és A. Dempster (USA) fedezte fel 1938-ban, a 113 Cd radioaktivitását pedig 1961-ben D. Watt és R. Glover (Nagy-Britannia).

A leginstabilabb. A lítium-5 (5 Li) élettartama 4,4 10–22 másodpercre korlátozódik. Az izotópot először E. Titterton (Ausztrália) és T. Brinkley (Nagy-Britannia) fedezte fel 1950-ben.

Folyékony sorozat

Tekintettel az olvadáspont és a forráspont közötti különbségre, a legrövidebb folyadéktartományú elem a nemesgáz neon (Ne) - mindössze 2,542 fok (-248,594 °C és -246,052 °C), míg a leghosszabb folyadéktartomány (3453 fok). a neptunium (Np) radioaktív transzurán elemre jellemző (637°C-tól 4090°C-ig). Ha azonban figyelembe vesszük a folyadékok valódi sorozatát - az olvadásponttól a kritikus pontig -, akkor a hélium elem (He) periódusa a legrövidebb - mindössze 5,195 fok (abszolút nullától -268,928 ° C-ig), és a leghosszabb - 10200 fok - volfrám esetében (3420°C-tól 13620°C-ig).

A legmérgezőbb

A nem radioaktív anyagok közül a legszigorúbb korlátozások a berilliumra (Be) vonatkoznak - ennek az elemnek a maximális megengedett koncentrációja (MAC) a levegőben mindössze 2 μg/m3. A természetben létező vagy nukleáris létesítmények által előállított radioaktív izotópok közül a legszigorúbb határértékek a levegőben a tórium-228-ra (228 Th) vonatkoznak, amelyet először Otto Hahn (Németország) fedezett fel 1905-ben (2,4 10 – 16 g/m 3), víztartalmát tekintve pedig – az O. Gan által 1907-ben felfedezett rádium-228-ra (228 Ra) (1,1·10 –13 g/l). Környezetvédelmi szempontból jelentős felezési idejük van (azaz több mint 6 hónap).

Guinness Rekordok Könyve, 1998

A leggyakrabban

Litoszféra. Oxigén (O), 46,60 tömeg%. Karl Scheele (Svédország) fedezte fel 1771-ben.
Légkör. Nitrogén (N), 78,09 térfogat%, 75,52 tömeg%. Rutherford (Nagy-Britannia) fedezte fel 1772-ben.
Világegyetem. Hidrogén (H), a teljes anyag 90%-a. Henry Cavendish (Nagy-Britannia) fedezte fel 1776-ban.

A legritkább (94-ből)

Litoszféra.
Asztatin (At): 0,16 g a földkéregben. 1940-ben nyitotta meg Corson (USA) és alkalmazottai. A természetben előforduló asztatin 215 (215At) izotóp (1943-ban fedezte fel B. Karlik és T. Bernert, Ausztria) mindössze 4,5 nanogramm mennyiségben létezik.
Légkör.
Radon (Rn): mindössze 2,4 kg (6·10-20 térfogat egy millió rész). 1900-ban nyitotta meg Dorn (Németország). Ennek a radioaktív gáznak a gránitkőlerakódások területein való koncentrációja vélhetően számos rákot okozott. A földkéregben található radon össztömege, amelyből a légköri gázkészleteket pótolják, 160 tonna.

A legegyszerűbb

Gáz:
A hidrogén (H) sűrűsége 0,00008989 g/cm3 0°C hőmérsékleten és 1 atm nyomáson. 1776-ban nyitotta meg a Cavendish (Nagy-Britannia).
Fém.
A 0,5334 g/cm3 sűrűségű lítium (Li) a legkönnyebb az összes szilárd anyag közül. Arfvedson (Svédország) fedezte fel 1817-ben.

Maximális sűrűség

Az ozmium (Os) 22,59 g/cm3 sűrűséggel a legnehezebb szilárd anyag. Tennant (Nagy-Britannia) fedezte fel 1804-ben.

A legnehezebb gáz

Ez a radon (Rn), melynek sűrűsége 0°C-on 0,01005 g/cm3. 1900-ban nyitotta meg Dorn (Németország).

Utoljára érkezett

108. elem, vagy unniloctium (Uno). Ezt az ideiglenes nevet a Tiszta és Alkalmazott Kémia Nemzetközi Uniója (IUPAC) adta. 1984 áprilisában szerezték be G. Münzenberg és munkatársai (Nyugat-Németország), akik ennek az elemnek mindössze 3 atomját figyelték meg a darmstadti nehézionkutató társaság laboratóriumában. Ugyanezen év júniusában megjelent egy üzenet, hogy ezt az elemet is megszerezték Yu.Ts. Oganesyan és munkatársai a Joint Institute for Nuclear Research, Dubna, Szovjetunió.

Egyetlen unnilénatomot (Une) nyertek úgy, hogy bizmutot vasionokkal bombáztak a Heavy Ion Research Society, Darmstadt (Nyugat-Németország) laboratóriumában 1982. augusztus 29-én. Ennek a legmagasabb atomszáma (109-es elem) és a legmagasabb atomszáma. tömeg (266 ). A legelőzetesebb adatok szerint a szovjet tudósok megfigyelték a 110-es elem izotópjának kialakulását, amelynek atomtömege 272 (előzetes név - ununnilium (Uun)).

A legtisztább

Hélium-4 (4He), amelyet 1978 áprilisában szerzett P.V. McLintock, a Lancaster Egyetem, USA, kevesebb mint 2 rész szennyeződést tartalmaz 1015 térfogatrészenként.

A legnehezebb

Szén (C). Allotróp formájában a gyémánt Knoop keménysége 8400. A történelem előtti idők óta ismert.

Legkedvesebb

A Californian-t (Cf) 1970-ben adták el mikrogrammonként 10 dolláros áron. 1950-ben nyitotta meg a Seaborg (USA) és alkalmazottai.

A legrugalmasabb

Arany (Au). 1 g-ból 2,4 km hosszú drótot húzhatunk. Kr.e. 3000 óta ismert.

Legnagyobb szakítószilárdság

Bór (B) – 5,7 GPa. Gay-Lussac és Thénard (Franciaország) és H. Davy (Nagy-Britannia) fedezte fel 1808-ban.

Olvadáspont/forráspont

Legalacsonyabb.
A nemfémek közül a hélium-4 (4He) olvadáspontja a legalacsonyabb -272,375 °C 24,985 atm nyomáson, a legalacsonyabb forráspontja pedig -268,928 °C. A héliumot Lockyer (Nagy-Britannia) és Jansen (Franciaország) fedezte fel 1868-ban. A monoatomos hidrogénnek (H) összenyomhatatlan szuperfolyékony gáznak kell lennie. A fémek közül a higany (Hg) megfelelő paraméterei –38,836 °C (olvadáspont) és 356,661 °C (forráspont).
A legmagasabb.
A nemfémek közül a legmagasabb olvadáspont és forráspont a szén (C) az őskor óta ismert: 530°C és 3870°C. Ellentmondásosnak tűnik azonban, hogy a grafit magas hőmérsékleten stabil. A szilárd halmazállapotból gőz állapotba 3720 °C-on átmenve a grafit folyadékként 100 atm nyomáson és 4730 °C hőmérsékleten nyerhető. A fémek közül a volfrám (W) megfelelő paraméterei: 3420 °C (olvadáspont) és 5860 °C (forráspont). 1783-ban nyitotta meg H.H. és F. d'Eluyarami (Spanyolország).

Izotópok

A legtöbb izotóp(mindegyik 36) a xenonra (Xe), amelyet 1898-ban Ramsay és Travers (Nagy-Britannia), valamint a céziumra (Cs) fedezett fel, amelyet 1860-ban Bunsen és Kirchhoff (Németország). A hidrogénnek (H) a legkisebb mennyisége (3: protium, deutérium és trícium), Cavendish (Nagy-Britannia) fedezte fel 1776-ban.

A legstabilabb

A tellúr-128 (128Te) kettős béta-bomlás szerint felezési ideje 1,5 1024 év. A tellúrt (Te) Müller von Reichenstein (Ausztria) fedezte fel 1782-ben. A 128Te izotópot természetes állapotában először F. Aston (Nagy-Britannia) fedezte fel 1924-ben. Szuperstabilitására vonatkozó adatokat 1968-ban ismét megerősítették E. Alexander Jr., B. Srinivasan és O. Manuel (USA) tanulmányai. Az alfa-bomlás rekordja a szamárium-148 (148 Sm) – 8·1015 év. A béta-bomlási rekord a 113-as (113Cd) kadmium izotóphoz tartozik – 9·1015 év. Mindkét izotópot természetes állapotában F. Aston fedezte fel 1933-ban, illetve 1924-ben. A 148 Sm radioaktivitását T. Wilkins és A. Dempster (USA) fedezte fel 1938-ban, a 113Cd radioaktivitását 1961-ben D. Watt és R. Glover (Nagy-Britannia).

A leginstabilabb

A lítium-5 (5Li) élettartama 4,4 10–22 s-ra korlátozódik. Az izotópot először E. Titterton (Ausztrália) és T. Brinkley (Nagy-Britannia) fedezte fel 1950-ben.

A legmérgezőbb

A nem radioaktív anyagok közül a legszigorúbb korlátozások a berilliumra (Be) vonatkoznak - ennek az elemnek a maximális megengedett koncentrációja (MAC) a levegőben mindössze 2 μg/m3. A természetben létező vagy nukleáris létesítmények által előállított radioaktív izotópok közül a levegő tartalomra vonatkozó legszigorúbb határértéke a tórium-228 (228Th), amelyet először Otto Hahn (Németország) fedezett fel 1905-ben (2,4 10–16). g /m3), a víztartalom tekintetében pedig - rádium-228-ra (228Ra), amelyet O. Gan fedezett fel 1907-ben (1,1·10-13 g/l). Környezetvédelmi szempontból jelentős felezési idejük van (azaz több mint 6 hónap).

Az ember mindig is olyan anyagokat keresett, amelyek nem hagynak esélyt versenytársainak. A tudósok ősidők óta a világ legkeményebb anyagait keresték, a legkönnyebbet és a legnehezebbet. A felfedezés utáni vágy egy ideális gáz és egy ideális fekete test felfedezéséhez vezetett. Bemutatjuk Önnek a világ legcsodálatosabb anyagait.

1. A legfeketébb anyag

A világ legfeketébb anyagát Vantablack-nek hívják, és szén nanocsövek gyűjteményéből áll (lásd a szén és allotrópjai). Egyszerűen fogalmazva, az anyag számtalan „szőrszálból” áll, ezekbe akadva a fény egyik csőről a másikra verődik. Ily módon a fényáram körülbelül 99,965%-a elnyelődik, és csak egy kis része verődik vissza.
A Vantablack felfedezése széles távlatokat nyit meg ennek az anyagnak a csillagászatban, az elektronikában és az optikában való felhasználása előtt.

2. A leggyúlékonyabb anyag

A klór-trifluorid az emberiség által valaha ismert leggyúlékonyabb anyag. Erős oxidálószer, és szinte minden kémiai elemmel reagál. A klór-trifluorid megégetheti a betont és könnyen meggyullad az üveget! A klór-trifluorid alkalmazása gyakorlatilag lehetetlen, mert rendkívüli gyúlékonysága és a biztonságos felhasználás nem biztosítható.

3. A legmérgezőbb anyag

A legerősebb méreg a botulinum toxin. Botox néven ismerjük, így hívják a kozmetológiában, ahol megtalálta a fő alkalmazását. A botulinum toxin a Clostridium botulinum baktérium által termelt vegyi anyag. Amellett, hogy a botulinum toxin a legmérgezőbb anyag, a fehérjék közül a legnagyobb molekulatömeggel is rendelkezik. Az anyag fenomenális toxicitását bizonyítja, hogy mindössze 0,00002 mg min/l botulinum toxin elegendő ahhoz, hogy az érintett terület fél napig halálos legyen az ember számára.

4. A legforróbb anyag

Ez az úgynevezett kvark-gluon plazma. Az anyag aranyatomok közel fénysebességű ütközésével jött létre. A kvark-gluon plazma hőmérséklete 4 billió Celsius fok. Összehasonlításképpen: ez a szám 250 000-szer magasabb, mint a Nap hőmérséklete! Sajnos az anyag élettartama a másodperc trilliodod részére korlátozódik.

5. A legtöbb marósav

Ebben a jelölésben a bajnok a fluorid-antimonsav H. A fluor-antimonsav 2×10 16 (kétszáz kvintimillió)-szor maróbb, mint a kénsav. Nagyon aktív anyag, és kis mennyiségű víz hozzáadásával felrobbanhat. Ennek a savnak a füstje halálosan mérgező.

6. A legrobbanékonyabb anyag

A legrobbanékonyabb anyag a heptanitrokubán. Nagyon drága, és csak tudományos kutatásra használják. De a kissé kevésbé robbanásveszélyes oktogént sikeresen használják katonai ügyekben és geológiában kutak fúrásakor.

7. A leginkább radioaktív anyag

A polónium-210 a polónium olyan izotópja, amely nem létezik a természetben, de az ember állítja elő. Miniatűr, de ugyanakkor nagyon erős energiaforrások létrehozására szolgál. Nagyon rövid felezési ideje van, ezért súlyos sugárbetegséget okozhat.

8. A legnehezebb anyag

Ez természetesen fullerit. Keménysége majdnem 2-szer nagyobb, mint a természetes gyémántoké. A fulleritről bővebben A világ legkeményebb anyagai című cikkünkben olvashat.

9. A legerősebb mágnes

A világ legerősebb mágnese vasból és nitrogénből készül. Jelenleg erről az anyagról részletek nem állnak a nagyközönség rendelkezésére, de már ismert, hogy az új szupermágnes 18%-kal erősebb, mint a jelenleg használt legerősebb mágnesek - a neodímium. A neodímium mágnesek neodímiumból, vasból és bórból készülnek.

10. A legfolyékonyabb anyag

A szuperfolyékony hélium II-nek szinte nincs viszkozitása abszolút nullához közeli hőmérsékleten. Ez a tulajdonság annak az egyedülálló tulajdonságának köszönhető, hogy bármilyen szilárd anyagból készült edényből szivárog és kiönt. A Hélium II-t ideális hővezetőként lehet használni, amelyben a hő nem oszlik el.