Ларс Орстрём - Химия навсегда. О гороховом супе, опасности утреннего кофе и пробе мистера Марша

К примеру, у золота (Au) 79 протонов, следовательно, его зарядовое число – 79. У иттрия (Y), первого из семи элементов, обнаруженных и названных в честь шахты в Иттербю на острове Ресарё Стокгольмского архипелага, зарядовое число 39. Одним из более поздних открытий, сделанных в той же шахте в 1879 году, стал скандий с зарядовым числом 21. Сложите два этих числа, и вы получите 60 – достаточно распространенный номер дома, имеющий в этой главе особое значение. Разделите 39 на 13 – число невезения, – и получите 3, зарядовое число лития (Li).

В феврале 1896 года один странноватый человек, находившийся в довольно взвинченном состоянии и некоторое время не испытывавший никакого везения, поселился в отеле «Орфила» (Hôtel Orfila, дом № 60 по улице Ассас, неподалеку от Люксембургского сада в Париже). Будучи главным летописцем Стокгольмского архипелага, он наверняка был знаком с шахтой на острове Ресарё, а будучи неудавшимся студентом-химиком, он наверняка знал об иттрии. Он наотрез отказался от 13-го номера, заселился в другой и принялся за изготовление золота. Это был знаменитый романист и драматург Август Стриндберг в возрасте 47 лет (зарядовое число серебра). Он был также успешным художником, то есть обладал множеством талантов, не последним из которых было чувство собственного достоинства [149] Для шведов он «всемирно известный автор»; для остального же мира – драматург-женоненавистник, известный главным образом благодаря одной драме – «Фрекен Юлия». Однако эту пьесу постоянно ставят в театрах по всему миру, а работы Стриндберга в театре и драматургии считаются весьма влиятельными. Его первый роман «Красная комната» был опубликован в 1879 г. .

Он устроил свою лабораторию здесь, недалеко от Сорбонны и работавших там Мари и Пьера Кюри, ибо собирался показать им всем – и покрывшимся пылью старым профессорам в университете Уппсалы, и особенно этому жулику Менделееву с предложенной им Периодической таблицей. Он собирался добыть золото, произвести революцию в химии и написать величайшую книгу о Вселенной – но, может быть, ему лучше было бы не добираться до конца числового ряда в таблице и принять вместо этого литий.

Карбонат лития (Li 2CO 3) и другие его соли сегодня применяют в качестве стандартного медикаментозного лечения маниакальной фазы биполярного расстройства. Непрофессионалу не стоит ставить психиатрические диагнозы, особенно в отношении давно умерших людей, но, похоже, специалисты единодушны во мнении, что Стриндберг в то время страдал психозом [150] Sjöstrand L. Tegnér, Strindberg och Fröding – Diktare under psykiatrins lupp // Läkartidningen, 102 (660–662). 2005. . Помог бы ему литий? Мы не знаем; возможно, у него был иной психиатрический диагноз, но многие люди, страдающие биполярным расстройством (или маниакально-депрессивным психозом, как его называли раньше), заявляют, что препараты с литием помогают им вести нормальную жизнь. Однако эти сведения, как и любые другие, не являются неоспоримыми: если и есть на свете что-то весьма сложное, так это химические процессы в мозге. Британский актер Стивен Фрай, у которого в зрелом возрасте диагностировали биполярное расстройство, признает, что у него есть сомнения относительно приема лекарств из-за возможных побочных эффектов, но он также считает, что маниакальные фазы на самом деле способствовали развитию его карьеры [151] Owen J. Stephen Fry: My Battle with Mental Illness, The Comic Actor Talks Openly for the First Time About the Self-loathing Brought About By His Bipolar Disorder // The Independent, 17 September 2006. .

Какой бы выбор ни сделал Фрай, ясно, что все это непросто и каждый случай нужно рассматривать в индивидуальном порядке. Для химика очевидно, что химические процессы в мозге можно изменить или даже точно настроить при помощи лекарств или, возможно, подходящего питания; но точно так же очевидно, что сделать это корректно – очень сложная задача. Однако вызванный словами или действиями эмоциональный отклик – это тоже химические реакции, а психическое здоровье – это вопрос не только ДНК, медикаментозного лечения или диеты, но и пережитых событий и жизненных обстоятельств.

Биохимическую активность лития все еще исследуют, но уже ясно, что для нее есть много областей применения. Например, Li +может работать с ионными каналами, замещая ионы натрия и замедляя работу сигнальной системы [152] Quiroz J.A., Gould T.D., Manji H.K. Molecular Effects of Lithium // Molecular interventions, 4 (259). 2004. . Возможно, это связано с его размером. Ион лития очень мал; фактически это самый маленький ион металла с зарядом +1. Его радиус на 35 % меньше иона натрия (Na +) – это довольно существенная разница.

Для меня в этом отчасти заключается очарование химии: она может быть математически сложной, но при этом такой же простой, как детский деревянный конструктор, полагающейся на такие элементарные вещи, как разница в размерах. Время от времени мы достаем свои конструкторы из ящика, однако теперь все чаще используем компьютер. И совсем как маленькие дети, которых зачаровывает цвет, форма и текстура набора шариков, химики испытывают потребность потрогать пальцем атомы и молекулы, чтобы выяснить, какими свойствами они обладают.

Конечно, довольно трудно найти что-то настолько малое, чтобы им можно было потыкать в атом – но на самом деле нам хочется знать, как он будет реагировать, если неподалеку разместить крошечный отрицательный или положительный заряд, а это мы вполне можем осуществить. Нейтральный атом лития ни тверд, ни мягок при приближении заряда, но, если убрать из него один электрон, он превращается в Li +и, совсем как улитка, прячется в свою раковину-оболочку, становясь маленьким и «твердым».

Парадоксальным образом в организме человека разница в размерах между Na +и Li +может фактически сделать ион лития больше, потому что малый размер и твердость заставляют Li +гораздо крепче держаться за окружающие его молекулы воды. Это происходит потому, что отрицательно заряженный кислородный конец молекулы воды подходит гораздо ближе к ядру лития, то есть к положительному заряду, чем к ядру натрия в соответствующем ионе. Следовательно, электростатическая связь (притяжение противоположных зарядов), которая удерживает молекулы воды вокруг иона металла, будет крепче [153] Есть симпатичная формула, демонстрирующая этот факт. Энергия взаимодействия между диполем (молекулой, имеющей положительно и отрицательно заряженные концы) и зарядом пропорциональна следующим величинам: (заряд) × («сила» диполя) / (квадрат расстояния). В виде формулы это выглядит так: E = k·q·α/r2. Чем больше расстояние, тем слабее энергия и тем легче разорвать связь. . Чем больше расстояние, тем слабее энергия взаимодействия и тем легче разорвать связь. Поэтому ионы натрия могут легко расставаться с гидратной водой , оставаясь почти голыми, в то время как ионы лития все время носят плотную шубу из молекул воды.