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

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]. 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]. 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.

Золото в виде атома, напротив, очень мягкое; каким-то образом (но не напрямую) это связано с хорошо известным физическим свойством металлического золота – оно мягкое и ковкое. Можно было бы решить, что оно тоже, словно большая улитка, спрячется и станет твердым и неподатливым, если мы удалим один электрон, чтобы придать золоту степень окисления +1, Au+, но это не так. Конечно, этот ион будет не так легко потревожить, как атом золота, – в конце концов, общий заряд +1 означает, что электроны удерживаются на более короткой цепи. Но, поскольку атом золота имеет большой размер, цепь все равно получается довольно длинной, и положительно заряженное ядро с трудом контролирует внешние электроны. По этой причине ионы Au+ легко деформируются и этим сильно отличаются от ионов лития, которые к тому же гораздо меньше – их объем составляет примерно 0,1 объема иона одновалентного золота. Выражаясь техническим языком, они легко поляризуются.

Смысл всего вышесказанного в том, что крепкие парни любят играть с такими же крепкими парнями, а тонкие натуры держатся в стороне. Просто взглянув на Периодическую таблицу, мы можем понять, кто есть кто, хотя для этого и потребуется больше инструментов, чем я вам здесь предоставил. Например, мы можем понять, почему ионы цианида (CN—) используются для очистки золота от примесей (они мягкие); а может быть, поймем, как делать литий-ионные батареи более высокого качества.

Известно, что золото отравляет разум, и для этого его не обязательно принимать внутрь – достаточно лишь слишком много о нем думать. На самом деле употребление золота в небольших количествах безвредно. Это одобренный в Великобритании пищевой краситель, который чаще всего используется в маленьких, изысканных и довольно дорогих конфетах пралине. Соединения золота также широко использовались в лечении артрита, но сейчас их заменяют более эффективные лекарства; в любом случае проблема Августа заключалась не в этом.

Разум Стриндберга не был отравлен золотом в привычном нам смысле, хотя на тот момент, после двух разводов и имея впечатляющую (и довольно пагубную) страсть к алкоголю, он, несмотря на свою славу, жил на грани нищеты. Нет, Стриндберг хотел произвести свою собственную научную революцию и был восходящей звездой на парижской сцене оккультизма и эзотерики[154]. Современные писатели придают большое значение тому факту, что всего 20 лет спустя классическую физику пошатнет пришествие квантовой механики, а в 40-х годах прошлого века золото и в самом деле станут синтезировать из других элементов, что якобы доказывает способность Стриндберга подрывать устои еще и в науке.

Однако подобные мысли были широко распространены в алхимии на протяжении долгого времени, и Стриндберг не был в этом смысле уникумом. Идея того, что элементов слишком много – в 1896-м их насчитывалось уже 65 – и что за этим беспорядочным разнообразием должно маячить нечто простое и объединяющее, казалась весьма убедительной – и была такой еще со времен Античности. Как мы теперь знаем, она была правильной, но в 90-х годах XIX века все полученные экспериментальным путем доказательства свидетельствовали об обратном.

С учетом этого следует отметить, что в рамках своей собственной системы Стриндберг вел себя более или менее рационально, хоть и весьма предвзято. Он никогда не рассматривал альтернативные объяснения, которые не согласовывались с его идеями. Стриндберг действительно приходил к своим выводам путем экспериментальных наблюдений, но они выборочно подгонялись под более или менее произвольные сочетания чисел из Периодической таблицы. Кроме того, им руководили – возможно, в периоды меньшей ясности ума – послания, полученные от «высших сил»: он видел их во всем, начиная от надписей на стенах и заканчивая тем, что он в один и тот же день случайно набрел на отель «Орфила» и на статую родившегося в Испании парижского химика и врача Матьё Орфила, пионера судебной медицины.

Еще одно совпадение: первооткрывателя лития тоже звали Август, а именно Юхан Август Арфведсон, которому на момент проведения ключевого лабораторного анализа было всего 25 лет. Арфведсон, в отличие от Стриндберга, имел даже не одно, а два высших образования, полученных в университете Уппсалы. Любопытно, что он сделал свое открытие, воспользовавшись минеральным образцом с Утё – еще одного острова Стокгольмского архипелага, расположенного совсем рядом с островом Кюммендё, где Август-писатель прежде проводил летний отпуск. Это было до того, как он написал об этом острове роман, где изобразил сам остров и его обитателей настолько неприкрыто, что его перестали считать там желанным гостем на летние месяцы[155].