Элементы, атомы и молекулы
Самый распространенный элемент: в земной коре (литосфере) – кислород (46,60 % по массе), в атмосфере – азот (78,09 %), вне Земли – водород (90 %). Самый редкий элемент из существующих в природе – астат (во всей земной коре его всего лишь 0,16 г). Из простых веществ при обычных условиях самый тяжелый металл – иридий, его плотность 22,65 г/см3; чуть-чуть отстал от иридия осмий (22,61 г/см3). Гирю в виде шара из этих металлов радиусом всего 10 см вы не сможете даже оторвать от пола! Напомним, что плотность ртути – 13,6 г/см3 (это самая тяжелая при обычных условиях жидкость), а свинца – «всего» 11,3 г/см3.
Самый легкий металл – литий (0,534 г/см3), он в 42 раза легче иридия и даже легче бензина! Следующий по плотности металл – натрий почти вдвое тяжелее. Самое тяжелое газообразное простое вещество – радон (плотность 9,73 г/л), а самое легкое – водород (0,09 г/л, этот газ в 108 раз легче радона!). Если рассматривать не только элементы, то на роль самого тяжелого при комнатной температуре газа будет, вероятно, претендовать бесцветный фторид вольфрама(VI) WF6 (12,9 г/л при 20 °С), а при температуре выше 50 °С – легколетучий UF6. Если WF6 охладить ниже 17 °С, он перейдет в очень тяжелую жидкость с плотностью 3,44 г/см3; ведерко объемом 10 л с такой жидкостью будет весить более 34 кг! Еще тяжелее водный раствор смеси солей таллия муравьиной и малоновой кислот (формиата и малоната) в соотношении 1 : 1 по массе. При растворении этих солей в указанной пропорции в минимальном количестве воды образуется раствор с уникальной плотностью 4,324 кг/л при 20 °С, а горячий раствор (при 95 °С) можно довести до плотности 5,0 кг/л. В таком растворе плавают кварц, корунд и даже гранит. А самая легкая при комнатной температуре и атмосферном давлении жидкость – изопентан (СН3)2СНСН2СН3 (0,62 г/см3). Жидкий бутан при температуре кипения (–0,5 °С) имеет плотность 0,58 г/см3, а жидкий водород при температуре кипения (–252,8 °С) – 0,071 г/см3; такая жидкость в 10-литровом ведре будет весить всего 710 г!
Самый твердый металл – технический хром (хром высокой степени чистоты не такой твердый), а самый мягкий – цезий. Наибольшая теплопроводность – у серебра, наименьшая – у ртути (почти в 50 раз меньше, чем у серебра); наибольшая электропроводность – тоже у серебра (следующими в порядке уменьшения электропроводности идут медь, золото и алюминий), а наименьшая – у германия (почти в 60 000 раз меньше, чем у серебра!). Самый высокий потенциал ионизации – у гелия-4 (24,59 эВ).
Такую энергию имеют фотоны в дальней (вакуумной) ультрафиолетовой области с длиной волны 50 нм. Легче всего оторвать электрон от атома цезия – всего 3,89 эВ; атомы цезия могут подвергаться ионизации уже под действием солнечного света с длиной волны менее 320 нм.
Самая большая критическая масса у урана-235 – 48 кг (но так как уран очень тяжелый, радиус уранового шара в такой атомной бомбе невелик – всего около 9 см). Наименьшая – у калифорния-251 (всего 10 г).
Наиболее ковкий металл – золото: из 1 г можно вытянуть проволоку длиной 2,4 км; такая золотая проволочка в 10 раз тоньше человеческого волоса. Самый тугоплавкий металл – вольфрам, он плавится при 3380 °C. При более высокой температуре (4215 °С) плавится лишь твердый раствор карбидов гафния и тантала.
Самый большой атом вовсе не урановый (№ 92 в периодической системе) или атом одного из недавно открытых элементов конца периодической системы, например дармштадтия (№ 110) или рентгения (№ 111). Действительно, радиус атома урана – самого тяжелого элемента, который Д. И. Менделеев разместил в конце своей знаменитой таблицы, равен 154 пм, тогда как диаметр еще 16 атомов превышает это значение. Самый большой из них – атом цезия (272 пм), второе «призовое место» занимает рубидий (250 пм), третье – калий (235 пм). Четвертое и пятое места заняли соответственно атомы бария (224 пм) и стронция (215 пм). Зато никаких неожиданностей при определении самого маленького атома; конечно, это атом первого элемента в периодической системе, атом водорода (37 пм).
