Почему элемент литий так называется
Nov. 14th, 2020 04:41 pm![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
andresolУ 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?).
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?).
![[identity profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png){kind=small}
no subject
Date: 2020-11-15 06:06 am (UTC)Если литий не участвует в биологических процессах то тем более непонятно как он работает...
no subject
Date: 2020-11-15 06:19 am (UTC)Литий, попадая в мозг, определенно с чем-то связывается и вызывает успокаивающее воздействие, но проследить всю цепочку пока не могут. Ртуть, например, тоже никак не вовлечена в здоровые биохимические процессы, что не мешает ей быть сильным ядом, но с ней механизм действия более-менее понятен (связывание с серосодержащими белками и нарушение их структуры и активности).
no subject
Date: 2020-11-15 06:08 am (UTC)no subject
Date: 2020-11-15 06:21 am (UTC)no subject
Date: 2020-11-15 07:08 am (UTC)А про изучение биологической функции - да, тут печаль с такой мелюзгой. Пометить сложно - большое не прицепишь, а изотопы не живут.
no subject
Date: 2020-11-15 07:18 am (UTC)В Wikipedia про механизм действия лития написано много умных слов, но все пока выглядит, что литий какие-то белки активизирует, какие-то подавляет, но сложить их в понятную картину, почему подавляется маниакальный приступ, ученые не могут. Соглашусь, что он слишком маленький и необычный по сравнению с привычными лекарствами.
no subject
Date: 2020-11-15 08:38 am (UTC)А еще LiCl — хороший промотор к Pd катализаторам карбонилирования. Механизм действия тоже непонятен :)
no subject
Date: 2020-11-15 08:49 am (UTC)С механизмом промотирования карбонилирования должно быть проще разобраться, чем с работой мозга, но интересно это меньшему числу ученых, а широкой публике вообще неинтересно. Я-то готов в таких химических тонкостях разбираться. Это в биологию лезть не хочу.
no subject
Date: 2020-11-15 09:20 am (UTC)no subject
Date: 2020-11-15 09:24 am (UTC)no subject
Date: 2020-11-15 09:33 am (UTC)no subject
Date: 2020-11-15 09:33 am (UTC)no subject
Date: 2020-11-15 06:45 pm (UTC)no subject
Date: 2020-11-18 04:28 pm (UTC)>поваренная соль или кристаллическая сода камни камнями
"Большая ошибка!" (с)
Камни, в отличие от соды-соли, в воде не растворяются.
no subject
Date: 2020-11-18 07:10 pm (UTC)С содой-солью интересная гипотеза. Мне попадались только рассказы, что литием назвали, чтобы отделить неорганическое от органического. С растворимостью исходных минералов в воде больше логики, чем они особенные.
no subject
Date: 2020-11-15 06:49 pm (UTC)no subject
Date: 2020-11-16 11:36 am (UTC)no subject
Date: 2020-11-16 06:40 pm (UTC)no subject
Date: 2020-11-19 12:53 pm (UTC)no subject
Date: 2020-11-19 03:46 pm (UTC)no subject
Date: 2020-11-25 01:53 pm (UTC)no subject
Date: 2020-11-25 05:54 pm (UTC)Твои вопросы очень интересные. Мне и про литий стало любопытно, как они решили, что это новый элемент, когда у них не было спектроскопии и даже в виде чистого металла его не выделили. Современная химия во многом началась с количественного элементного анализа. Но с пространственной структурой органических соединений одним элементным анализом не обойдешься. Там разные хитрые методы были: придумали методы анализа на отдельные функциональные группы, разрушали молекулу на более простые куски в надежде, что это будут более похожие вещества, смотрели, сколько разных изомеров образуется в той или иной реакции. Часто ошибались (в 1928 году дали Нобеля за установления структуры стероидов, но это была неправильная структура).
Буду иметь эту тему в виду. Мне сейчас интереснее брать частную историю, где еще есть человеческий компонент и конфликт, и рассказывать ее, чем пытаться свой учебник написать. Если к древним химикам обращаться, то самая известная история о том, как пытались установить структуру бензола в середине 19 века. Их был десяток разных предложен. Видел ли Кекуле во сне змею, кусающую свой хвост, и должна ли теория строения органических соединений носить имя Кекуле или Бутлерова.
no subject
Date: 2021-11-14 02:32 am (UTC)Ну и ещё диатомные водоросли, и в растениях всяких. Колючки крапивы например из силикатов.
no subject
Date: 2021-11-14 02:43 am (UTC)no subject
Date: 2021-11-14 12:52 pm (UTC)