Jaki jest najliczniejszy pierwiastek we wszechświecie? Rekordy w nauce i technice. Warunki dotyczące elementów, które powinieneś znać

Pierwiastek chemiczny to określenie zbiorcze opisujące zbiór atomów substancji prostej, czyli takiej, której nie można podzielić na prostsze (ze względu na budowę ich cząsteczek) składniki. Wyobraź sobie, że dostajesz kawałek czystego żelaza i jesteś proszony o rozdzielenie go na hipotetyczne składniki za pomocą dowolnego urządzenia lub metody wynalezionej kiedykolwiek przez chemików. Jednak nic nie możesz zrobić; żelaza nigdy nie da się podzielić na coś prostszego. Prosta substancja - żelazo - odpowiada pierwiastkowi chemicznemu Fe.

Definicja teoretyczna

Zaobserwowany powyżej fakt eksperymentalny można wyjaśnić za pomocą następującej definicji: pierwiastek chemiczny to abstrakcyjny zbiór atomów (nie cząsteczek!) odpowiedniej substancji prostej, tj. atomów tego samego typu. Gdyby istniał sposób, aby spojrzeć na każdy z poszczególnych atomów we wspomnianym powyżej kawałku czystego żelaza, wówczas wszystkie byłyby atomami żelaza. Natomiast związek chemiczny, taki jak tlenek żelaza, zawsze zawiera co najmniej dwa różne rodzaje atomów: atomy żelaza i atomy tlenu.

Warunki, które powinieneś znać

Masa atomowa: Masa protonów, neutronów i elektronów tworzących atom pierwiastka chemicznego.

Liczba atomowa: Liczba protonów w jądrze atomu pierwiastka.

Symbol chemiczny: litera lub para liter łacińskich reprezentująca oznaczenie danego elementu.

Związek chemiczny: substancja składająca się z dwóch lub więcej pierwiastków chemicznych połączonych ze sobą w określonej proporcji.

Metal: Pierwiastek, który traci elektrony w reakcjach chemicznych z innymi pierwiastkami.

Półmetal: Pierwiastek, który czasami reaguje jako metal, a czasami jako niemetal.

Niemetalowe: Pierwiastek, który stara się pozyskać elektrony w reakcjach chemicznych z innymi pierwiastkami.

Układ okresowy pierwiastków chemicznych: System klasyfikacji pierwiastków chemicznych według ich liczby atomowej.

Element syntetyczny: taki, który jest wytwarzany sztucznie w laboratorium i na ogół nie występuje w przyrodzie.

Elementy naturalne i syntetyczne

Dziewięćdziesiąt dwa pierwiastki chemiczne występują naturalnie na Ziemi. Resztę uzyskano sztucznie w laboratoriach. Syntetyczny pierwiastek chemiczny jest zazwyczaj produktem reakcji jądrowych w akceleratorach cząstek (urządzeniach służących do zwiększania prędkości cząstek subatomowych, takich jak elektrony i protony) lub reaktorach jądrowych (urządzeniach służących do kontrolowania energii uwalnianej w reakcjach jądrowych). Pierwszym syntetycznym pierwiastkiem o liczbie atomowej 43 był technet, odkryty w 1937 roku przez włoskich fizyków C. Perriera i E. Segre'a. Oprócz technetu i prometu wszystkie pierwiastki syntetyczne mają jądra większe niż uran. Ostatnim syntetycznym pierwiastkiem chemicznym, który otrzymał swoją nazwę, jest limemor (116), a wcześniej flerow (114).

Dwa tuziny wspólnych i ważnych elementów

* Jeżeli wartość nie jest określona, ​​element jest mniejszy niż 0,1 procent.

Wielki Wybuch jako pierwotna przyczyna powstawania materii

Jaki pierwiastek chemiczny był pierwszym we wszechświecie? Naukowcy uważają, że odpowiedź na to pytanie kryje się w gwiazdach i procesach, w wyniku których powstają. Uważa się, że wszechświat powstał pomiędzy 12 a 15 miliardami lat temu. Do tej chwili nie myśli się o niczym, co istnieje poza energią. Ale wydarzyło się coś, co zamieniło tę energię w potężną eksplozję (tzw. Wielki Wybuch). W ciągu następnych sekund po Wielkim Wybuchu zaczęła się formować materia.

Pierwszymi najprostszymi formami materii, jakie się pojawiły, były protony i elektrony. Niektóre z nich łączą się, tworząc atomy wodoru. Ten ostatni składa się z jednego protonu i jednego elektronu; jest to najprostszy atom, jaki może istnieć.

Powoli, przez długie okresy czasu, atomy wodoru zaczęły skupiać się w pewnych obszarach przestrzeni, tworząc gęste chmury. Wodór w tych obłokach został ściągnięty w zwarte formacje przez siły grawitacyjne. W końcu te obłoki wodoru stały się wystarczająco gęste, aby utworzyć gwiazdy.

Gwiazdy jako reaktory chemiczne nowych pierwiastków

Gwiazda to po prostu masa materii wytwarzająca energię w wyniku reakcji jądrowych. Najczęstsza z tych reakcji polega na połączeniu czterech atomów wodoru tworzących jeden atom helu. Kiedy gwiazdy zaczęły się formować, hel stał się drugim pierwiastkiem pojawiającym się we Wszechświecie.

W miarę starzenia się gwiazdy przechodzą z reakcji jądrowych wodorowo-helowych na inne typy. W nich atomy helu tworzą atomy węgla. Później atomy węgla tworzą tlen, neon, sód i magnez. Jeszcze później neon i tlen łączą się ze sobą, tworząc magnez. W miarę kontynuowania tych reakcji powstaje coraz więcej pierwiastków chemicznych.

Pierwsze układy pierwiastków chemicznych

Ponad 200 lat temu chemicy zaczęli szukać sposobów ich klasyfikacji. W połowie XIX wieku znanych było około 50 pierwiastków chemicznych. Jedno z pytań, które chemicy starali się rozwiązać. sprowadza się do tego: czy pierwiastek chemiczny jest substancją zupełnie różną od innych pierwiastków? A może jakieś elementy są w jakiś sposób powiązane z innymi? Czy istnieje ogólne prawo, które je łączy?

Chemicy zaproponowali różne układy pierwiastków chemicznych. Na przykład angielski chemik William Prout w 1815 roku zasugerował, że masy atomowe wszystkich pierwiastków są wielokrotnościami masy atomu wodoru, jeśli przyjmiemy, że są równe jedności, czyli muszą być liczbami całkowitymi. Już wówczas J. Dalton obliczał masy atomowe wielu pierwiastków w stosunku do masy wodoru. Jeśli jednak tak jest w przybliżeniu w przypadku węgla, azotu i tlenu, wówczas chlor o masie 35,5 nie pasował do tego schematu.

Niemiecki chemik Johann Wolfgang Dobereiner (1780 – 1849) wykazał w 1829 r., że trzy pierwiastki z tzw. grupy halogenowej (chlor, brom i jod) można sklasyfikować według ich względnych mas atomowych. Masa atomowa bromu (79,9) okazała się niemal dokładnie średnią mas atomowych chloru (35,5) i jodu (127), czyli 35,5 + 127 ÷ 2 = 81,25 (blisko 79,9). Było to pierwsze podejście do konstrukcji jednej z grup pierwiastków chemicznych. Dobereiner odkrył jeszcze dwie takie triady pierwiastków, ale nie był w stanie sformułować ogólnego prawa okresowości.

Jak powstał układ okresowy pierwiastków chemicznych?

Większość wczesnych schematów klasyfikacji nie była zbyt skuteczna. Następnie, około 1869 roku, niemal w tym samym czasie dwóch chemików dokonało niemal tego samego odkrycia. Rosyjski chemik Dmitri Mendelejew (1834-1907) i niemiecki chemik Julius Lothar Meyer (1830-1895) zaproponowali zorganizowanie pierwiastków o podobnych właściwościach fizycznych i chemicznych w uporządkowany system grup, szeregów i okresów. Jednocześnie Mendelejew i Meyer wskazali, że właściwości pierwiastków chemicznych okresowo się powtarzają w zależności od ich mas atomowych.

Dziś Mendelejew jest powszechnie uważany za odkrywcę prawa okresowości, ponieważ zrobił jeden krok, którego nie zrobił Meyer. Kiedy wszystkie pierwiastki zostały ułożone w układzie okresowym, pojawiły się pewne luki. Mendelejew przewidywał, że są to miejsca dla pierwiastków, które nie zostały jeszcze odkryte.

Jednak poszedł jeszcze dalej. Mendelejew przewidział właściwości tych jeszcze nieodkrytych pierwiastków. Wiedział, gdzie się one znajdują w układzie okresowym, więc mógł przewidzieć ich właściwości. Co ciekawe, każdy pierwiastek chemiczny przewidziany przez Mendelejewa – gal, skand i german – został odkryty niecałe dziesięć lat po opublikowaniu przez niego prawa okresowości.

Krótka forma układu okresowego

Próbowano policzyć, ile opcji graficznej reprezentacji układu okresowego proponowali różni naukowcy. Okazało się, że było ich ponad 500. Co więcej, 80% ogólnej liczby opcji to tabele, a reszta to figury geometryczne, krzywe matematyczne itp. W rezultacie cztery typy tabel znalazły praktyczne zastosowanie: krótkie, pół -długie, długie i drabinkowe (piramidalne). To drugie zaproponował wielki fizyk N. Bohr.

Poniższy obrazek przedstawia skróconą formę.

W nim pierwiastki chemiczne są ułożone w kolejności rosnącej liczby atomowej od lewej do prawej i od góry do dołu. Zatem pierwszy pierwiastek chemiczny układu okresowego, wodór, ma liczbę atomową 1, ponieważ jądra atomów wodoru zawierają jeden i tylko jeden proton. Podobnie tlen ma liczbę atomową 8, ponieważ jądra wszystkich atomów tlenu zawierają 8 protonów (patrz rysunek poniżej).

Głównymi fragmentami strukturalnymi układu okresowego są okresy i grupy pierwiastków. W sześciu okresach wszystkie komórki są wypełnione, siódmy nie jest jeszcze ukończony (pierwiastki 113, 115, 117 i 118, choć syntetyzowane w laboratoriach, nie zostały jeszcze oficjalnie zarejestrowane i nie mają nazw).

Grupy dzielą się na podgrupy główne (A) i drugorzędne (B). Elementy pierwszych trzech okresów, każdy zawierający jeden wiersz, zaliczane są wyłącznie do podgrup A. Pozostałe cztery okresy obejmują dwa rzędy.

Pierwiastki chemiczne z tej samej grupy mają zwykle podobne właściwości chemiczne. Zatem pierwsza grupa składa się z metali alkalicznych, druga - metali ziem alkalicznych. Pierwiastki z tego samego okresu mają właściwości, które powoli zmieniają się z metalu alkalicznego w gaz szlachetny. Poniższy rysunek pokazuje, jak zmienia się jedna z właściwości, promień atomowy, dla poszczególnych elementów w tabeli.

Długookresowa forma układu okresowego

Jest on pokazany na poniższym rysunku i jest podzielony w dwóch kierunkach, wierszami i kolumnami. Istnieje siedem wierszy okresów, jak w formie krótkiej, i 18 kolumn, zwanych grupami lub rodzinami. W rzeczywistości zwiększenie liczby grup z 8 w krótkiej formie do 18 w długiej formie uzyskuje się poprzez umieszczenie wszystkich elementów w okresach, zaczynając od czwartego, nie w dwóch, ale w jednej linii.

Dla grup stosowane są dwa różne systemy numerowania, jak pokazano na górze tabeli. System liczb rzymskich (IA, IIA, IIB, IVB itd.) jest tradycyjnie popularny w Stanach Zjednoczonych. Inny system (1, 2, 3, 4 itd.) jest tradycyjnie stosowany w Europie i był zalecany do stosowania w USA kilka lat temu.

Wygląd układów okresowych na powyższych rysunkach jest nieco mylący, jak w przypadku każdej opublikowanej tabeli. Dzieje się tak dlatego, że dwie grupy elementów pokazane na dole tabel powinny w rzeczywistości znajdować się w ich obrębie. Na przykład lantanowce należą do okresu 6 pomiędzy barem (56) a hafnem (72). Dodatkowo aktynowce należą do okresu 7 pomiędzy radem (88) a rutherfordem (104). Gdyby je włożyć do stołu, stałby się on zbyt szeroki, aby zmieścił się na kartce papieru lub planszy ściennej. Dlatego zwyczajowo umieszcza się te elementy na dole stołu.

W przyrodzie występują 94 pierwiastki chemiczne. Do chwili obecnej sztucznie uzyskano kolejnych 15 pierwiastków transuranowych (pierwiastki od 95 do 109), istnienie 10 z nich jest bezsporne.

Najpopularniejszy

Litosfera. Tlen (O), 46,60% wag. Odkryty w 1771 roku przez Karla Scheele (Szwecja).

Atmosfera. Azot (N) 78,09% objętościowo, 75,52% masowo. Odkryty w 1772 roku przez Rutherforda (Wielka Brytania).

Wszechświat. Wodór (H), 90% całkowitej substancji. Odkryty w 1776 roku przez Henry'ego Cavendisha (Wielka Brytania).

Najrzadszy (spośród 94)

Litosfera. Astat (At): 0,16 g w skorupie ziemskiej. Otwarty w 1940 roku przez Corsona (USA) i pracowników. Naturalnie występujący izotop astat 215 (215 At) (odkryty w 1943 r. przez B. Karlika i T. Bernerta w Austrii) występuje w ilościach zaledwie 4,5 nanograma.

Atmosfera. Radon (Rn): tylko 2,4 kg (6,10 –20 objętości jednej części na 1 milion). Otwarty w 1900 roku przez Dorna (Niemcy). Uważa się, że stężenie tego radioaktywnego gazu w obszarach złóż skał granitowych spowodowało szereg nowotworów. Całkowita masa radonu znajdującego się w skorupie ziemskiej, z której uzupełniane są zapasy gazu atmosferycznego, wynosi 160 ton.

Najłatwiejszym

Gaz. Wodór (H) ma gęstość 0,00008989 g/cm 3 w temperaturze 0°C i pod ciśnieniem 1 atm. Otwarty w 1776 roku przez Cavendisha (Wielka Brytania).

Metal. Lit (Li) o gęstości 0,5334 g/cm 3 jest najlżejszym ze wszystkich ciał stałych. Odkryty w 1817 roku przez Arfvedsona (Szwecja).

Maksymalna gęstość

Osm (Os) o gęstości 22,59 g/cm 3 jest najcięższym ze wszystkich ciał stałych. Odkryty w 1804 roku przez Tennanta (Wielka Brytania).

Najcięższy gaz

Jest to radon (Rn), którego gęstość wynosi 0,01005 g/cm 3 w temperaturze 0°C. Otwarty w 1900 roku przez Dorna (Niemcy).

Ostatnio otrzymane

Element 108, czyli unniloctium (Uno). Ta tymczasowa nazwa została nadana przez Międzynarodową Unię Chemii Czystej i Stosowanej (IUPAC). Uzyskane w kwietniu 1984 roku przez G. Münzenberga i współpracowników (Niemcy Zachodnie), którzy w laboratorium Towarzystwa Badań Ciężkich Jonów w Darmstadcie zaobserwowali zaledwie 3 atomy tego pierwiastka. W czerwcu tego samego roku pojawiła się informacja, że ​​pierwiastek ten pozyskał także Yu.Ts. Oganesyan i współpracownicy ze Wspólnego Instytutu Badań Jądrowych w Dubnej, ZSRR.

Pojedynczy atom unnilenu (Une) otrzymano w wyniku bombardowania bizmutu jonami żelaza w laboratorium Towarzystwa Badań nad Ciężkimi Jonami w Darmstadt w Niemczech Zachodnich 29 sierpnia 1982 r. Ma on najwyższą liczbę atomową (pierwiastek 109) i najwyższą liczbę atomową masa (266) . Według najbardziej wstępnych danych radzieccy naukowcy zaobserwowali powstawanie izotopu pierwiastka 110 o masie atomowej 272 (wstępna nazwa - ununnilium (Uun)).

Najczystszy

Hel-4 (4 He), otrzymany w kwietniu 1978 r. przez P.V. McLintock z Uniwersytetu w Lancaster w USA zawiera mniej niż 2 części zanieczyszczeń na 10–15 części objętościowych.

Najtrudniejszy

Węgiel (C). Diament w swojej formie alotropowej ma twardość w skali Knoopa wynoszącą 8400. Znany jest od czasów prehistorycznych.

Najdroższy

Kalifornijski (Cf) został sprzedany w 1970 roku po cenie 10 dolarów za mikrogram. Otwarty w 1950 roku przez Seaborga (USA) i jego współpracowników.

Najbardziej elastyczny

Złoto (au). Z 1 g można narysować drut o długości 2,4 km. Znany od 3000 lat p.n.e.

Najwyższa wytrzymałość na rozciąganie

Bor (B) – 5,7 GPa. Odkryty w 1808 roku przez Gay-Lussaca i Thénarda (Francja) oraz H. Davy'ego (Wielka Brytania).

Temperatura topnienia/wrzenia

Najniższy. Spośród niemetali hel-4 (4He) ma najniższą temperaturę topnienia -272,375°C pod ciśnieniem 24,985 atm i najniższą temperaturę wrzenia -268,928°C. Hel został odkryty w 1868 roku przez Lockyera (Wielka Brytania) i Jansena (Francja). Wodór jednoatomowy (H) musi być nieściśliwym gazem nadciekłym. Wśród metali odpowiednie parametry rtęci (Hg): –38,836°C (temperatura topnienia) i 356,661°C (temperatura wrzenia).

Najwyższy. Spośród niemetali najwyższą temperaturą topnienia i wrzenia jest węgiel (C), znany od czasów prehistorycznych: 530°C i 3870°C. Jednakże kontrowersyjne wydaje się twierdzenie, że grafit jest stabilny w wysokich temperaturach. Przechodząc ze stanu stałego w stan pary w temperaturze 3720°C, grafit można otrzymać w postaci cieczy pod ciśnieniem 100 atm i temperaturze 4730°C. Wśród metali odpowiednie parametry wolframu (W) to 3420°C (temperatura topnienia) i 5860°C (temperatura wrzenia). Otwarty w 1783 roku przez H.H. i F. d'Eluyarami (Hiszpania).

Izotopy

Najwięcej izotopów (po 36 każdy) występuje w ksenonie (Xe), odkrytym w 1898 r. przez Ramsaya i Traversa (Wielka Brytania) oraz w cezie (Cs), odkrytym w 1860 r. przez Bunsena i Kirchhoffa (Niemcy). Wodór (H) występuje w najmniejszej ilości (3: prot, deuter i tryt), odkryty w 1776 roku przez Cavendisha (Wielka Brytania).

Najbardziej stabilny. Tellur-128 (128 Te), zgodnie z podwójnym rozpadem beta, ma okres półtrwania wynoszący 1,5 · 10 · 24 lata. Tellur (Te) został odkryty w 1782 roku przez Müllera von Reichensteina (Austria). Izotop 128 Te został po raz pierwszy odkryty w stanie naturalnym w 1924 roku przez F. Astona (Wielka Brytania). Dane dotyczące jego superstabilności zostały ponownie potwierdzone w 1968 roku w badaniach E. Alexandra Jr., B. Srinivasana i O. Manuela (USA). Rekord rozpadu alfa należy do samaru-148 (148 Sm) – 8·10 15 lat. Rekord rozpadu beta należy do izotopu kadmu 113 (113 Cd) – 9·10 15 lat. Obydwa izotopy w stanie naturalnym odkrył odpowiednio F. Aston w 1933 i 1924 roku. Radioaktywność 148 Sm odkryli T. Wilkins i A. Dempster (USA) w 1938 r., a radioaktywność 113 Cd w 1961 r. odkryli D. Watt i R. Glover (Wielka Brytania).

Najbardziej niestabilny.Żywotność litu-5 (5 Li) jest ograniczona do 4,4 · 10 –22 s. Izotop został po raz pierwszy odkryty przez E. Tittertona (Australia) i T. Brinkleya (Wielka Brytania) w 1950 roku.

Seria płynna

Biorąc pod uwagę różnicę między temperaturą topnienia a temperaturą wrzenia, pierwiastkiem o najkrótszym zakresie cieczy jest neon gazu szlachetnego (Ne) - zaledwie 2,542 stopnia (-248,594°C do -246,052°C), natomiast najdłuższy zakres cieczy (3453 stopni). charakterystyka radioaktywnego pierwiastka transuranowego neptunu (Np) (od 637°C do 4090°C). Jeśli jednak weźmiemy pod uwagę prawdziwy szereg cieczy – od temperatury topnienia do punktu krytycznego – to pierwiastek hel (He) ma najkrótszy okres – zaledwie 5,195 stopnia (od zera absolutnego do -268,928°C), a najdłuższy - 10200 stopni - dla wolframu (od 3420°C do 13620°C).

Najbardziej trujący

Spośród substancji nieradioaktywnych najbardziej rygorystyczne ograniczenia dotyczą berylu (Be) – maksymalne dopuszczalne stężenie (MAC) tego pierwiastka w powietrzu wynosi zaledwie 2 µg/m3. Spośród izotopów promieniotwórczych występujących w przyrodzie lub wytwarzanych w instalacjach jądrowych najbardziej rygorystyczne limity zawartości w powietrzu obowiązują dla toru-228 (228 Th), który jako pierwszy odkrył Otto Hahn (Niemcy) w 1905 r. (2,4 · 10 – 16 g/m 3), a pod względem zawartości w wodzie – radu-228 (228 Ra), odkrytego przez O. Gana w 1907 r. (1,1·10 –13 g/l). Z ekologicznego punktu widzenia mają one znaczny okres półtrwania (tj. ponad 6 miesięcy).

Księga Rekordów Guinnessa, 1998

Najpopularniejszy

Litosfera. Tlen (O), 46,60% wag. Odkryty w 1771 roku przez Karla Scheele (Szwecja).
Atmosfera. Azot (N) 78,09% objętościowo, 75,52% masowo. Odkryty w 1772 roku przez Rutherforda (Wielka Brytania).
Wszechświat. Wodór (H), 90% całkowitej substancji. Odkryty w 1776 roku przez Henry'ego Cavendisha (Wielka Brytania).

Najrzadszy (spośród 94)

Litosfera.
Astat (At): 0,16 g w skorupie ziemskiej. Otwarty w 1940 roku przez Corsona (USA) i pracowników. Naturalnie występujący izotop astat 215 (215At) (odkryty w 1943 r. przez B. Karlika i T. Bernerta w Austrii) występuje w ilościach zaledwie 4,5 nanograma.
Atmosfera.
Radon (Rn): łącznie 2,4 kg (6,10–20 objętości jednej części na milion). Otwarty w 1900 roku przez Dorna (Niemcy). Uważa się, że stężenie tego radioaktywnego gazu w obszarach złóż skał granitowych spowodowało szereg nowotworów. Całkowita masa radonu znajdującego się w skorupie ziemskiej, z której uzupełniane są zapasy gazu atmosferycznego, wynosi 160 ton.

Najłatwiejszym

Gaz:
Wodór (H) ma gęstość 0,00008989 g/cm3 w temperaturze 0°C i pod ciśnieniem 1 atm. Odkryty w 1776 roku przez Cavendisha (Wielka Brytania).
Metal.
Lit (Li) o gęstości 0,5334 g/cm3 jest najlżejszym ze wszystkich ciał stałych. Odkryty w 1817 roku przez Arfvedsona (Szwecja).

Maksymalna gęstość

Osm (Os) o gęstości 22,59 g/cm3 jest najcięższym ze wszystkich ciał stałych. Odkryty w 1804 roku przez Tennanta (Wielka Brytania).

Najcięższy gaz

Jest to radon (Rn), którego gęstość wynosi 0,01005 g/cm3 w temperaturze 0°C. Otwarty w 1900 roku przez Dorna (Niemcy).

Ostatnio otrzymane

Element 108, czyli unniloctium (Uno). Ta tymczasowa nazwa została nadana przez Międzynarodową Unię Chemii Czystej i Stosowanej (IUPAC). Uzyskane w kwietniu 1984 roku przez G. Münzenberga i współpracowników (Niemcy Zachodnie), którzy w laboratorium Towarzystwa Badań Ciężkich Jonów w Darmstadt zaobserwowali zaledwie 3 atomy tego pierwiastka. W czerwcu tego samego roku pojawiła się informacja, że ​​pierwiastek ten pozyskał także Yu.Ts. Oganesyan i współpracownicy ze Wspólnego Instytutu Badań Jądrowych w Dubnej, ZSRR.

Pojedynczy atom unnilenu (Une) otrzymano w wyniku bombardowania bizmutu jonami żelaza w laboratorium Towarzystwa Badań nad Ciężkimi Jonami w Darmstadt w Niemczech Zachodnich 29 sierpnia 1982 r. Ma on najwyższą liczbę atomową (pierwiastek 109) i najwyższą liczbę atomową masa (266). Według najbardziej wstępnych danych radzieccy naukowcy zaobserwowali powstawanie izotopu pierwiastka 110 o masie atomowej 272 (wstępna nazwa - ununnilium (Uun)).

Najczystszy

Hel-4 (4He), otrzymany w kwietniu 1978 r. przez P.V. McLintock z Uniwersytetu w Lancaster w USA zawiera mniej niż 2 części zanieczyszczeń na 1015 części objętościowych.

Najtrudniejszy

Węgiel (C). Diament w swojej formie alotropowej ma twardość w skali Knoopa wynoszącą 8400. Znany jest od czasów prehistorycznych.

Najdroższy

Kalifornijski (Cf) został sprzedany w 1970 roku po cenie 10 dolarów za mikrogram. Otwarty w 1950 roku przez Seaborga (USA) i pracowników.

Najbardziej elastyczny

Złoto (au). Z 1 g można narysować drut o długości 2,4 km. Znany od 3000 lat p.n.e.

Najwyższa wytrzymałość na rozciąganie

Bor (B) – 5,7 GPa. Odkryty w 1808 roku przez Gay-Lussaca i Thénarda (Francja) oraz H. Davy'ego (Wielka Brytania).

Temperatura topnienia/wrzenia

Najniższy.
Spośród niemetali hel-4 (4He) ma najniższą temperaturę topnienia -272,375°C pod ciśnieniem 24,985 atm i najniższą temperaturę wrzenia -268,928°C. Hel został odkryty w 1868 roku przez Lockyera (Wielka Brytania) i Jansena (Francja). Wodór jednoatomowy (H) musi być nieściśliwym gazem nadciekłym. Wśród metali odpowiednie parametry rtęci (Hg) to –38,836°C (temperatura topnienia) i 356,661°C (temperatura wrzenia).
Najwyższy.
Spośród niemetali najwyższą temperaturą topnienia i wrzenia jest węgiel (C), znany od czasów prehistorycznych: 530°C i 3870°C. Jednakże kontrowersyjne wydaje się twierdzenie, że grafit jest stabilny w wysokich temperaturach. Przechodząc ze stanu stałego w stan pary w temperaturze 3720°C, grafit można otrzymać w postaci cieczy pod ciśnieniem 100 atm i temperaturze 4730°C. Wśród metali odpowiednie parametry wolframu (W) to 3420°C (temperatura topnienia) i 5860°C (temperatura wrzenia). Otwarty w 1783 roku przez H.H. i F. d'Eluyarami (Hiszpania).

Izotopy

Największa liczba izotopów(po 36 sztuk) dla ksenonu (Xe), odkrytego w 1898 r. przez Ramsaya i Traversa (Wielka Brytania) oraz dla cezu (Cs), odkrytego w 1860 r. przez Bunsena i Kirchhoffa (Niemcy). Wodór (H) występuje w najmniejszej ilości (3: prot, deuter i tryt), odkryty w 1776 roku przez Cavendisha (Wielka Brytania).

Najbardziej stabilny

Tellur-128 (128Te), według podwójnego rozpadu beta, ma okres półtrwania wynoszący 1,5 1024 lat. Tellur (Te) został odkryty w 1782 roku przez Müllera von Reichensteina (Austria). Izotop 128Te został po raz pierwszy odkryty w stanie naturalnym w 1924 roku przez F. Astona (Wielka Brytania). Dane dotyczące jego superstabilności zostały ponownie potwierdzone w 1968 roku w badaniach E. Alexandra Jr., B. Srinivasana i O. Manuela (USA). Zapis rozpadu alfa należy do samaru-148 (148Sm) – 8·1015 lat. Rekord rozpadu beta należy do izotopu kadmu 113 (113Cd) – 9·1015 lat. Obydwa izotopy w stanie naturalnym odkrył odpowiednio F. Aston w 1933 i 1924 roku. Radioaktywność 148Sm odkryli T. Wilkins i A. Dempster (USA) w 1938 r., a radioaktywność 113Cd w 1961 r. odkryli D. Watt i R. Glover (Wielka Brytania).

Najbardziej niestabilny

Żywotność litu-5 (5Li) jest ograniczona do 4,4 · 10–22 s. Izotop został po raz pierwszy odkryty przez E. Tittertona (Australia) i T. Brinkleya (Wielka Brytania) w 1950 roku.

Najbardziej trujący

Spośród substancji nieradioaktywnych najbardziej rygorystyczne ograniczenia dotyczą berylu (Be) – maksymalne dopuszczalne stężenie (MAC) tego pierwiastka w powietrzu wynosi zaledwie 2 µg/m3. Spośród izotopów promieniotwórczych występujących w przyrodzie lub wytwarzanych w instalacjach jądrowych najbardziej rygorystyczne limity zawartości w powietrzu obowiązują dla toru-228 (228Th), który jako pierwszy odkrył Otto Hahn (Niemcy) w 1905 r. (2,4 · 10–16 g/m3), a pod względem zawartości w wodzie – radu-228 (228Ra), odkrytego przez O. Gana w 1907 r. (1,1·10–13 g/l). Z ekologicznego punktu widzenia mają one znaczny okres półtrwania (tj. ponad 6 miesięcy).

Człowiek od zawsze poszukiwał materiałów, które nie pozostawiają szans jego konkurentom. Od czasów starożytnych naukowcy poszukiwali najtwardszych materiałów na świecie, najlżejszych i najcięższych. Pragnienie odkryć doprowadziło do odkrycia gazu doskonałego i idealnego ciała czarnego. Przedstawiamy Państwu najbardziej niesamowite substancje na świecie.

1. Najczarniejsza substancja

Najczarniejsza substancja na świecie nazywa się Vantablack i składa się ze zbioru nanorurek węglowych (patrz węgiel i jego odmiany alotropowe). Mówiąc najprościej, materiał składa się z niezliczonej ilości „włosków”, po złapaniu w nie światła odbijają się z jednej tubusu do drugiej. W ten sposób około 99,965% strumienia świetlnego jest pochłaniane, a tylko niewielka jego część jest ponownie odbijana.
Odkrycie Vantablacka otwiera szerokie perspektywy wykorzystania tego materiału w astronomii, elektronice i optyce.

2. Najbardziej łatwopalna substancja

Trifluorek chloru jest najbardziej łatwopalną substancją znaną ludzkości. Jest silnym utleniaczem i reaguje z prawie wszystkimi pierwiastkami chemicznymi. Trifluorek chloru może spalić beton i łatwo zapalić szkło! Stosowanie trifluorku chloru jest praktycznie niemożliwe ze względu na jego fenomenalną palność i brak możliwości zapewnienia bezpiecznego stosowania.

3. Najbardziej trująca substancja

Najsilniejszą trucizną jest toksyna botulinowa. Znamy go pod nazwą Botoks, bo tak go nazywa się w kosmetologii, gdzie znalazł swoje główne zastosowanie. Toksyna botulinowa to substancja chemiczna wytwarzana przez bakterie Clostridium botulinum. Oprócz tego, że toksyna botulinowa jest najbardziej toksyczną substancją, ma także największą masę cząsteczkową spośród białek. O fenomenalnej toksyczności substancji świadczy fakt, że już 0,00002 mg min/l toksyny botulinowej wystarczy, aby dotknięty obszar był śmiertelny dla człowieka przez pół dnia.

4. Najgorętsza substancja

Jest to tak zwana plazma kwarkowo-gluonowa. Substancja powstała w wyniku zderzenia atomów złota z prędkością bliską prędkości światła. Plazma kwarkowo-gluonowa ma temperaturę 4 bilionów stopni Celsjusza. Dla porównania liczba ta jest 250 000 razy wyższa niż temperatura Słońca! Niestety, czas życia materii jest ograniczony do jednej bilionowej jednej bilionowej sekundy.

5. Najbardziej żrący kwas

W tej nominacji mistrzem jest kwas fluorkowo-antymonowy H. Kwas fluorkowo-antymonowy jest 2×10 16 (dwieście trylionów) razy bardziej żrący niż kwas siarkowy. Jest to substancja bardzo aktywna, która może eksplodować po dodaniu niewielkiej ilości wody. Opary tego kwasu są śmiertelnie trujące.

6. Najbardziej wybuchowa substancja

Najbardziej wybuchową substancją jest heptanitrokuban. Jest bardzo drogi i służy wyłącznie do badań naukowych. Ale nieco mniej wybuchowy oktogen jest z powodzeniem stosowany w wojsku i geologii podczas wiercenia studni.

7. Najbardziej radioaktywna substancja

Polon-210 to izotop polonu, który nie występuje w przyrodzie, ale jest wytwarzany przez człowieka. Służy do tworzenia miniaturowych, ale jednocześnie bardzo potężnych źródeł energii. Ma bardzo krótki okres półtrwania i dlatego może powodować ciężką chorobę popromienną.

8. Najcięższa substancja

Jest to oczywiście fuleryt. Jego twardość jest prawie 2 razy większa niż w przypadku diamentów naturalnych. Więcej o fulerycie przeczytasz w naszym artykule Najtwardsze materiały świata.

9. Najsilniejszy magnes

Najsilniejszy magnes na świecie składa się z żelaza i azotu. Na razie szczegóły na temat tej substancji nie są dostępne publicznie, ale już wiadomo, że nowy supermagnes jest o 18% silniejszy od najsilniejszego obecnie stosowanego magnesu – neodymu. Magnesy neodymowe są wykonane z neodymu, żelaza i boru.

10. Najbardziej płynna substancja

Nadciekły hel II prawie nie ma lepkości w temperaturach bliskich zera absolutnego. Właściwość ta wynika z wyjątkowej właściwości wyciekania i wylewania się z naczynia wykonanego z dowolnego materiału stałego. Hel II ma perspektywy zastosowania jako idealny przewodnik ciepła, w którym ciepło nie ulega rozpraszaniu.