От водорода до ?

Легчайший металл

В 1817 г. шведский химик А. Арфведзон, производя анализ сравнительно редкого минерала петалита, открыл в нем новый химический элемент. Присутствие этого элемента затем было обнаружено и в некоторых минералах, входящих в состав твердых каменистых пород. В настоящее время известно более двух десятков минералов, в составе которых присутствует химический элемент, открытый А. Арфведзоном. Этот элемент называется литием (от греческого слова «литос», что значит камень).

В свободном виде литий получен немецким химиком Р. Бунзеном и независимо от него английским физиком О. Матиссеном через 38 лет после открытия этого элемента. Литий — серебристо-белый, чрезвычайно легкий металл. По своей легкости литий занимает первое место среди других металлов. Он в 5 раз легче алюминия и почти в 2 раза легче воды. Поэтому литий плавает не только на воде, но даже и на керосине. Самолет, сделанный из лития, могли бы легко поднять … два человека!

Однако из лития невозможно сделать не только самолет, но даже чайную ложку. Дело в том, что литий энергично соединяется с воздухом и водой, образуя вещества, совершенно лишенные механической прочности. Чайная ложка из лития при первом же помешивании горячего чая исчезла бы в нем без остатка. Причем «растворение» ложки сопровождалось бы бурным выделением водорода, который вытесняется литием из воды. В природе лития сравнительно много, на его долю приходится 0,02 % от общего количества атомов земной коры. Крупнейшие месторождения литиевых соединений находятся в Канаде, США, в Юго-Западной Африке. В СССР месторождения литиевых минералов находятся в Казахстане, Средней Азии. Сравнительно недавно было обнаружено наличие растворимых соединений лития в насыщенных растворах соляных озер. Так, например, в толще соляных отложений озера Серлс в Калифорнии были обнаружены пустоты, заполненные насыщенным рассолом, содержащим до 0,02 % соединений лития (хлористый литий). Растворимые соединения лития встречаются в некоторых источниках. Из них наибольшую известность получили источники курорта Виши и Дюркгейма.

Литий применяется в металлургии. Ничтожные добавки его (до 0,005 %) к меди улучшают ее качество. Литий благодаря своей химической активности взаимодействует с кислородом, азотом, серой, растворенными в меди, и, связывая их, играет для последней роль дегазатора. Незначительные добавки лития к алюминию, магнию и другим металлам повышают прочность и делают более стойкими против действия кислот и щелочей. В парах лития можно осуществлять сварку алюминия.

Находят применение и соединения лития. Из них особого внимания заслуживает соединение лития с водородом — гидрид лития, играющий роль своеобразного материала для получения водорода. Стоит только подействовать водой на это соединение, как начинается выделение водорода. Из одного килограмма гидрида лития можно получить 2800 л водорода. Таким образом, из двух килограммов гидрида лития получается почти столько же водорода, сколько его содержит стальной баллон весом в 80 кг, в котором водород находится под давлением в 120–150 атмосфер. Поэтому гидрид лития можно рассматривать как удобную «компактную упаковку» водорода. Главная область применения гидрида лития — термоядерные процессы.

Соединения лития применяются в керамике для приготовления глазурей и эмалей, в стеклоделии — для производства «опаловых» стекол и фильтров, пропускающих ультрафиолетовые лучи. Добавка едкого лития в щелочные аккумуляторы значительно повышает их электроемкость. Некоторые соединения лития (углекислый литий, салициловокислый литий) применяются в медицине для растворения мочевой кислоты. Накопление ее является причиной подагры. Даже в произведении Некрасова «Кому на Руси жить хорошо» бывший господский слуга с гордостью рассказывает о подагре путникам, ищущим счастливого человека на Руси:

Одной из сложных технических задач в практике плавания на подводных лодках является очистка воздуха от углекислоты при помощи соединений лития. Решение этой проблемы было важно для космонавтов, оповестивших мир о новой победе человеческого разума.

Литий встречается в солях, входящих в состав растительных организмов. Однако функция его в них не выяснена. Особенно много лития содержат бурые и красные морские водоросли. В наземных растениях литий в сравнительно больших количествах находится в лютике, татарнике и табаке. При сгорании табачных листьев часть соединений лития остается в золе (табачный пепел). Пользуясь способностью соединений лития ускорять (катализировать) некоторые реакции, можно показать наличие лития в табачном пепле в эффектном «фокусе» зажигания сахара от пламени спички.

Если поджечь кусок сахара пламенем спички, сахар начинает плавиться, но не горит. Если же место, где нагревается сахар, посыпать табачным пеплом, то можно легко поджечь сахар, который в присутствии солей лития начинает гореть, как бумага.

В животных организмах литий содержится главным образом в печени и легких.

Металл сладкой «земли»

В 1798 г. французский химик Вокелен изучал свойства минерала, известного в науке как берилл.

Бериллом (от греческого слова «бериллос» — блестящий — название камня) назывался особый минерал, прозрачные разновидности которого, окрашенные в зеленовато-голубой или зеленый цвет, издавна считались драгоценными камнями. Камни зеленовато-голубого цвета называются аквамаринами, камни, окрашенные в зеленый цвет, — изумрудами. Совершенно прозрачные изумруды очень редки и среди самоцветов зеленой окраски считаются самыми дорогими.

Изумруд — камень, цвет которого воспет поэтами всех стран мира. По словам индийских сказаний, изумруд «подражает цвету шеи молодого попугая … молодой травке … рисункам пера из хвоста павлина…». «Он зелен, чист и нежен, как трава весенняя…», — писал об изумруде A. И. Куприн. Восхищаясь изумрудами, современник М. В. Ломоносова академик B. М. Севергин говорил: «…В сравнении с ними никакая вещь зеленее не зеленеет…»

Отдал дань изумрудам и Вокелен. Интересуясь свойствами берилла, этого чудесного произведения природы, Вокелен выделил из этого минерала и достаточно подробно описал похожее на землистую массу вещество. Эта «земля» (а «землями» в химии с давних пор называли рыхлые, землистые продукты, получающиеся от прокаливания металлов на воздухе) за способность давать соединения, обладающие сладким вкусом, была названа глициной. Это название происходило от греческого слова «гликос», что означает сладкий.

В 1828 г. немецкий химик Фридрих Вёлер и француз А. Бюсси выделили из глицины металл. Этот металл от имени произведшей его сладкой «земли», «сладкозема», как до середины XIX в. называли глицину русские химики, был назван глицинием.

Впоследствии название этого металла произвели не от сладкой «земли», из которой он был получен, а от минерала, из которого была получена впервые сама сладкая «земля». Так в химическом языке появилось новое название глициния — бериллий. С течением времени это название вновь открытого металла было принято химиками почти всех стран. Между прочим во Франции до сих пор бериллий называют глицинием, или глицием, употребляя для этого латинское слово «глюцинум» и знак атома Gl — вместо «бериллиум» и Be.