Значение лития в жизни человека

Литий (Li) является первым из щелочных элементов в периодической таблице. В природе встречается как смесь изотопов Li6 и Li7. Литий - особый металл во многих отношениях. Он серебристо-белого цвета, лёгкий и мягкий - настолько мягкий, что его можно резать кухонным ножом, и такой низкий по плотности (0,534 г/см3), что плавает в воде. Он также твёрд в широком диапазоне температур, с одной из самых низких температур плавления (180,5 ºC) среди всех металлов и высокой температурой кипения (1342 ºC).

Подобно своему собрату, щелочному металлу натрию, литий вступает в реакцию с водой в эффектной форме. Комбинация Li и H2O образует гидроксид лития и водород, который обычно воспламеняется красным пламенем. Многие из его физических и химических свойств больше похожи на свойства щелочноземельных металлов, чем на свойства его собственной группы.

Литий принимает участие в огромном количестве реакций как с органическими, так и с неорганическими реагентами. Реагирует с кислородом с образованием монооксида и пероксида. Это единственный щелочной металл, который реагирует с азотом при температуре окружающей среды с образованием нитрида лития. Он легко реагирует с водородом почти при 500ºC с образованием гидрида лития. Реакция металлического лития с водой протекает чрезвычайно энергично. Он легко связывается с галогенами* и образует галогениды со световым излучением. Он также реагирует с ацетиленовыми соединениями*, образуя ацетиленид лития, который играют важную роль в синтезе витамина А.

Литий в окружающей среде

Как было сказано выше, литий легко вступает в реакцию в воде и не встречается в природе свободно из-за своей активности. Литий является умеренно распространенным элементом и присутствует в земной коре в количестве 65 ppm (частей на миллион). Это ставит литий ниже никеля (Ni), меди (Cu) и вольфрама (W) и выше церия (Ce) и олова (Sn), что означает его изобилие.
В Соединенных Штатах литий извлекается из соляных бассейнов в Неваде. Сегодня большая часть коммерческого лития извлекается из солевых источников в Чили. Мировое производство литиевых руд и солей бронзы составляет около 40 000 тонн в год, а запасы оцениваются примерно в 7 миллионов тонн.
Литий также легко усваивается растениями. Количество лития в растениях колеблется в широких пределах, достигая в некоторых случаях 30 ppm.

Влияние лития на организм человека

По данным учёных, литий можно найти только в минералах и солях. Эти соли обладают способностью изменять мозговые процессы: по данным Национального института психического здоровья, соли лития были первыми препаратами, одобренными Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов для лечения мании и депрессии.

Сегодня карбонат лития (Li2CO3) является соединением, которое чаще всего продается в качестве фармацевтического препарата. Никто точно не знает, как литий стабилизирует настроение. Исследования показывают множественное воздействие на нервную систему. Например, в 2008 году исследователи сообщили о том, что литий прерывает активность рецептора нейротрансмиттера* дофамина. Согласно исследованию 2011 года, он также увеличивает объём мозга. Но это спорный вопрос.

В исследовании с червями биологи из Массачусетского технологического института обнаружили, что литий ингибирует ключевой белок в мозгу червей, заставляя нейроны, связанные с поведением избегания, переходить в спящий режим. По сути, черви перестали избегать вредных бактерий без этого белка. Выводы, которые сделали с учётом результатов экспериментов на людях, предполагают, что элемент заставляет "замолчать" определенные нейроны в мозге и способен оказывать успокаивающее действие, сообщили исследователи в 2016 году.

Литий в космосе

По данным НАСА, литий, а также первый и второй самые лёгкие химические элементы (водород и гелий соответственно) являются единственными элементами, созданными при рождении Вселенной. Однако, согласно Теории Большого Взрыва, во Вселенной должно содержаться в три раза больше лития, чем содержится в самых старых звёздах. Эта проблема называется "Проблемой пропавшего лития". Это открытие «отсутствующего лития» было впервые сделано в 1980-х годах, сказал Паскуале Серпико, космолог из Национального центра научных исследований (CNRS) и Университета Савойи-Монблан во Франции. По словам Серпико, это создало «напряжение» между тем, что данные о Большом взрыве и наблюдениями за звёздами сообщали исследователям об изобилии лития.

Астрофизики продолжают проводить исследования, чтобы найти этот «пропавший» литий или объяснить, почему он отсутствует. Фактически, исследователи недавно обнаружили гигантскую звезду, содержащую в 3000 раз больше лития, чем обычные «гиганты», как они сообщили в августе 2018 года. Они придумали два возможных объяснения: гигантская звезда поглотила свою планету, поглотив находящийся на борту литий; согласно заявлению о находке, литий также мог образоваться внутри звезды, достигнув ее поверхности до того, как тепло глубоких слоёв испарило его.

Литий в пищевых продуктах

Основными источниками Li в рационе являются злаки, картофель, помидоры, капуста и некоторые минеральные воды. Его также можно найти в некоторых специях, таких как мускатный орех, семена кориандра или тмин; однако их доля в общем запасе этого элемента во многих географических регионах незначительна. По оценкам, зерновые и овощи могут покрывать от 66 до более 90% ежедневно потребляемого лития. Остальное поступает с пищей животного происхождения и с питьевой водой. Грибы, произрастающие в лесах, являются довольно бедным источником этого элемента, а культурные формы могут быть практически лишены его. Можно ожидать, что вегетарианская диета, особенно богатая зерновыми и овощами, обеспечит больше лития, чем диета, включающая потребление белков животного происхождения.

Также известно, что Li стимулирует выработку нервных стволовых клеток и оказывает защитное действие против окислительного стресса и его последствий.

Не менее интересным аспектом действия лития является его влияние на морфологические изменения в крови, приводящее к модуляции ответа иммунной системы. Предполагается, что этот элемент обладает комплексным иммуномодулирующим действием, включающим супрессорную активность* и взаимодействие между разными классами лейкоцитов.

Подведём итоги

Широкий спектр действия лития частично подтверждает его потенциальную роль в качестве микроэлемента, хотя следует отметить, что подавляющее большинство приведённых выше наблюдений было сделано при использовании высоких терапевтических доз этого элемента. Пока неизвестно, могут ли подобные эффекты и в какой степени наблюдаться в случае следовых доз, в которых литий содержится в пищевых продуктах и ​​питьевой воде. В настоящее время не существует ключевой биологической функции Li, без которой не мог бы завершиться жизненный цикл живых организмов.

Научная терминология

*Удельная теплоёмкость - физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо передать телу массой 1 кг для того, чтобы его температура изменилась на 1 Кельвин.

*Термическая проводимость - способность материальных тел проводить тепловую энергию от более нагретых частей тела к менее нагретым частям тела путём хаотического движения частиц тела (атомов, молекул, электронов и т. п.).

*Вязкость - это свойство жидкости, характеризующее сопротивление действию внешних сил, вызывающих ее течение.

*Короткоцепочечные алифатические амины - разновидность органических соединений, принадлежащих к классу аминов, которая отличается содержанием алифатических заместителей у атома азота.

*Гальванические элементы - химический источник электрического тока, основанный на взаимодействии двух металлов и/или их оксидов в электролите, приводящем к возникновению в замкнутой цепи электрического тока.

*Галогены (от греч. ἁλός — «соль» и γένος — «рождение, происхождение»; иногда употребляется устаревшее название гало́иды) - химические элементы 17-й группы периодической таблицы химических элементов Д. И. Менделеева. Реагируют почти со всеми простыми веществами, кроме некоторых неметаллов. Все галогены — энергичные окислители, поэтому встречаются в природе только в виде соединений. К галогенам относятся фтор F, хлор Cl2, бром Br2, йод I2, астат At, а также (формально) искусственный элемент теннессин Ts.

*Ацетиленовые соединения (алкины, ацетиленовые углеводороды) - ациклические непредельные углеводороды, содержащие одну тройную связь между атомами углерода, образующие гомологический ряд с общей формулой CnH2n-2.

*Нейротрансмиттер - биологически активные химические вещества, посредством которых осуществляется передача электрохимического импульса от нервной клетки через синаптическое пространство между нейронами, а также, например, от нейронов к мышечной ткани или железистым клеткам.

*Супрессорная активность - подавляющая активность (лат. suppressio, от supprimo - задерживаю, подавляю).