andresol (andresol) wrote,
andresol
andresol

Categories:

Почему элемент литий так называется

У меня возникают вопросы, которые другие люди сочтут слишком ничтожными, чтобы тратить время на поиски ответа. Однажды я задумался: почему литий назвали литием. Любой справочник укажет, что название происходит от древнегреческого слова λίθος, означающего «камень»; от того же корня пришли к нам слова «литосфера» и «литография». Но как они связаны с камнем, мне понятно, а почему самый легкий из металлов, элемент номер 3 в периодической таблице связали с камнем, пришлось разбираться.

Короткий ответ – потому что выделен из минералов, то есть из «камней». Но мало ли элементов было выделено из минералов. У автора открытия было настолько плохо с фантазией? Можно же было прославить если не себя самого, то свою страну, свой город, в конце концов, любимого древнеримского бога. Так кто же открыл литий и когда?

Ответ: шведский химик Юхан Август Арфведсон (1792–1841) в 1817 году. Мне это имя ничего не говорит. И вряд ли я его запомню. Есть элементы, чье открытие сопровождалось драматическими событиями, которые любят пересказывать научно-популярных книгах об истории химии. Литий в их число не попадает.


Арфведсону повезло родиться в богатой семье. Но еще больше повезло попасть учеником в лабораторию Йёнса Берцелиуса (1779–1848), который дал ему задание – изучить химический состав минерала петалита. Вот о Берцелиусе я много читал. Его можно причислить к «отцам современной химии». Достаточно упомянуть, что это он ввел современные символы элементов в виде сокращенных латинских названий и запись формул, используя цифровые индексы. Но во времена Берцелиуса их писали вверху: например, формулу петалита он записал бы как LiAlSi4O10.


Но это мы сейчас знаем, что это алюмосиликат лития, а когда Берцелиус давал задание своему способному ученику, состав петалита был неизвестен. Этот розоватый минерал впервые описал в 1800 году бразильский химик Жозе Бонифасиу де Андрада и Сильва (1763–1838), которого научная судьба занесла в рудники на шведском острове Утё, недалеко от Стокгольма.


Много ли вы знаете бразильских химиков? Я тоже ни одного не знал. А этот Андрада и Сильва потом станет важным политическим деятелем и первым премьер-министром независимой Бразилии, но состав петалита он устанавливать не пытался. Эта честь выпала юному (хотя ему было уже 25 лет, не такой уж студент, скорее, ассистент) Арфведсону.

Элементы кремний и алюминий были уже известны, кислород тем более. Сплавлением с карбонатами и осаждением нерастворимых соединений Юхан Август определил содержание кремния и алюминия в образце, но они объясняли только 96% массы петалита. Оставалось еще 4%, которые Арфведсон перевел в белый растворимый сульфат неизвестного металла. По химическим свойствам он был похож на натрий и калий. Но если бы это был сульфат натрия, то сумма массовых долей получалась 105% – нехорошо. Калий еще тяжелее, и растворимость солей была другой.

Арфведсон предположил, что выделил сульфат нового элемента – более легкого аналога натрия и калия. Периодический закон тогда еще не был сформулирован, зато новые элементы открывались постоянно, поэтому заявление было вполне в духе времени. Арфведсон мог ошибиться: так через несколько лет он будет думать, что выделил металлический уран, хотя это был его оксид UO2. Но с литием он попал в точку.

Биографы Берцелиуса считают, что тот заслуживает звание сооткрывателя лития, но Берцелиус уже открыл самостоятельно элементы церий и селен (вот у кого не было проблем с мифологическими названиями) и великодушно позволил своему студенту опубликоваться одному, без соавторства с начальством. Были времена. Правда, Арфведсон опубликовался по-шведски в местном журнале, а Wikipedia цитирует статью Берцелиуса без соавторов на немецком, где он описывает открытие и предлагает название «литион», изменившееся впоследствии в «литий», и можно подумать, что это профессор забрал себе всю славу.

Так почему же камень? Я так и не понял, кто придумал название – Арфведсон или Берцелиус – рискну предположить, что Берцелиус. Еще в 1810 году он был первым, кто разделил вещества на органические, которые требуют живого организма для своего создания, и неорганические, которые не требуют. Два других щелочных металла были открыты в живой природе (калий выделен из золы растений, а вот насчет натрия я удивлен: поваренная соль или кристаллическая сода камни камнями), поэтому третий такой металл, выделенный из минерала, был окрещен литием.

Веру в то, что органические вещества требуют живой организм для своего создания, подорвет в 1828 году другой ученик Берцелиуса Фридрих Вёлер, получив органическую мочевину из неорганического цианата аммония. Но до сих пор принято, что литий, в отличие от натрия и калия, не играет биохимической роли. Можно пытаться объяснить это его редкостью, но еще более редкие в Земной коре элементы – иод и селен – для биохимии важны, а одни из самых распространенных – кремний и алюминий – неважны. Можно только гадать почему. На другой планете все может быть по-другому.

Арфведсон пытался выделить простое вещество электролизом солей лития, но его батарейка оказалась слишком маломощной. А вскоре на него свалилось наследство от богатого дяди: он оборудовал частную лабораторию, которую хвалил сам Берцелиус, но заботы об имении, фабриках, жена, трое детей отнимали все его время, и наукой он больше не занимался.

Малые количества металлического лития получили британские химики Гемфри Дэви (1778-1829) и Уильям Томас Бранде (1788-1866). Бранде, верный сын эпохи, попробовал растворы солей лития на вкус и пришел к выводу, что они похожи на соли натрия и калия. То есть соленые – что логично. Изучать дальнейшие вкусовые и медицинские свойства лития он не стал.

В 1940-е годы австралийский врач-психиатр Джон Кейд (1912–1980) искал пути лечения маниакального синдрома (одна из фаз биполярного расстройства). Принятое тогда лечение электричеством не очень-то помогало. В моче буйных пациентов он заметил повышенное содержание мочевины и мочевой кислоты. И решил проверить их эффект на морских свинках. Так как мочевая кислота плохо растворима в воде, Кейд перевел ее в литиевую соль – урат лития.


К своему удивлению он отметил, что морские свинки не только не стали более буйными, а, наоборот, сидели спокойно в течение нескольких часов вместо того, чтобы, как обычно, носиться по клетке. Контрольный эксперимент показал, что дело не в мочевой кислоте, а в ионе лития. Джон Кейд, хоть и был человеком 20 века, решил принять дозу карбоната лития сам, чтобы убедиться в его безопасности. А когда не умер, дал ее своим пациентам, и некоторые сразу пошли на поправку.


Как точно работает литий в мозгу, ученые до сих пор не знают, хотя есть теории. И не таким уж безопасным он оказался. Из-за смерти четырех человек от передозировки литием FDA ждал до 1970 года, чтобы разрешить его применение в США. И только при условии постоянного контроля за концентрацией лития в крови. Вылечить биполярное расстройство так и не могут. Мозг – загадочный орган. Хорошей модели среди животных нет, а тестировать экспериментальные лекарства сразу на людях теперь строго запрещено.

А литий стал еще более известен с появлением литий-ионных аккумуляторов, использующихся во всех ноутбуках и смартфонах. За их разработку в 2019 году присудили Нобелевскую премию по химии Джону Гуденафу, Стэнли Уиттенгему и Акире Ëсино. Гуденаф примечателен не только фамилией (good enough переводится как «достаточно хорошо»: мол, современные аккумуляторы неидеальны, но good enough для получения Нобеля, что же выдадут за реально хорошие батарейки, на которых телефоны смогут неделю без подзарядки работать). Он является самым старым Нобелевским лауреатом (на момент присуждения премии) в истории: он родился в 1922 году, ему было 97 лет, и пишут, что он до сих пор продолжает работать, очередной патент в 2020 году получил. Если бы Джон Кейд столько прожил, тоже мог получить своего Нобеля по медицине. Я уверен, что на следующем фото Гуденаф ссылается именно на фото Кейда, только держит в руках батарейку, а не таблетку:


О литии на сегодня все. Больше тысячи слов получилось. Но в следующий раз стоит ли мне «копать вглубь» и продолжать рассказывать о литии (а там есть, что рассказать: от водородной бомбы и Большого взрыва до литий-органики) или лучше написать о каком-нибудь другом элементе или веществе (каком? есть заявки?).
Tags: chemistry, history
Subscribe

  • Апрельские итоги

    1. Продлили договор аренды ещё на год до мая 2022 года. Мы живём в Сиэтле с декабря 2015 года, и в бытовом плане нас текущая квартира устраивает. Нас…

  • Понятный ли русский у Михаила Булгакова?

    Многие приступают к «Мастеру и Маргарите» в благоговейном ожидании, что перед ними самый главный русский роман, который даст ответы на все вопросы…

  • Из ленинградца в сиэтловцы

    1985–1991. Родился я, несомненно, ленинградцем. Wiktionary переводит это слово как “resident of Leningrad”, но словарь Merriam–Webster знает красивое…

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 23 comments

  • Апрельские итоги

    1. Продлили договор аренды ещё на год до мая 2022 года. Мы живём в Сиэтле с декабря 2015 года, и в бытовом плане нас текущая квартира устраивает. Нас…

  • Понятный ли русский у Михаила Булгакова?

    Многие приступают к «Мастеру и Маргарите» в благоговейном ожидании, что перед ними самый главный русский роман, который даст ответы на все вопросы…

  • Из ленинградца в сиэтловцы

    1985–1991. Родился я, несомненно, ленинградцем. Wiktionary переводит это слово как “resident of Leningrad”, но словарь Merriam–Webster знает красивое…