В 1929 году газировка 7UP рекламировалась как «Lithiated Lemon-Lime Soda», а позже 7UP Lithiated Lemon Soda. Популярный напиток на самом деле содержал цитрат лития, соединение, полученное из элемента лития, того же, что и в современных литий-ионных батареях. Подтвержденного объяснения 7 в 7UP нет, но некоторые предполагают, что это связано с тем, что атомная масса лития близка к 7 (это 6,94, но, возможно, они округлили).
Тем не менее, цитрат лития (литиевая соль) был ингредиентом напитка между 1929 и 1948 годами, когда Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) запретило его использование в газированных напитках и пиве.
Почему компании в первую очередь добавляли литий в свои напитки? На протяжении веков литиевые горячие источники считались лечебными, и на протяжении 1800-х годов литий использовался для лечения подагры, в том числе «подагры головного мозга».«Его также прописывали в конце 19-го и начале 20-го веков при мании и меланхолической депрессии, поэтому у этого элемента была хорошая репутация.
Но сегодня спрос на литий выше, чем когда-либо прежде. И хотя большинство людей, вероятно, думают об этом элементе с точки зрения аккумуляторов для ноутбуков и электромобилей, этот элемент используется для вещей, выходящих далеко за рамки технологий. На самом деле литий до сих пор используется для лечения некоторых расстройств настроения; он десятилетиями использовался в высокотехнологичных линзах в системе преобразования протонов FERMILAB; и помогает стабилизировать стеклянную и керамическую посуду. Есть даже те, кто считает, что микродозирование полезно для психического здоровья (подробнее об этом позже).
Характеристики лития
Литий - один из самых легких элементов на Земле. Его атомный номер равен 3, а атомная масса равна 6,94. Как и другие металлы, литий мягкий и пластичный. Он серебристого цвета и имеет плотность соснового бруса, говорит Майкл МакКиббен, профессор геологии кафедры наук о Земле и планетах Калифорнийского университета в Риверсайде.
Йохан Август Арфведсон открыл литий в 1812 году, когда разлагал минералы силиката лития, включая петалит, на шведском острове Утё. Он обнаружил, что петалит содержит неизвестный ранее металл литий. «Поэтому Арфведсон и его профессор решили назвать новый элемент в честь греческого слова «камень» - lithos, чтобы отразить его открытие в минералах, а не в растениях и животных», - говорит Маккиббен. Сегодня горные породы являются основным источником лития, хотя его также можно найти в горячих источниках и под высохшим дном озера.
На протяжении веков люди купались в литиевых горячих источниках из-за их лечебных свойств, таких как те, что находятся в Лития-Спрингс, штат Джорджия. Отель Sweet Water и оздоровительный курорт, которые когда-то стояли там, были настолько известны, что их посещали такие люди, как Марк Твен, Вандербильты и несколько президентов, включая Теодора Рузвельта. Сегодня горячие источники, геотермальные зоны и солончаки, как правило, содержат большое количество лития. Как пегматиты и гранит, вулканические породы содержат много лития, объясняет МакКиббен.«Любой процесс, который выветривает эти породы до глины, например, или процессы испарения, которые концентрируют рассолы, могут дополнительно обогащать литий в тех условиях, где мы находим литий, добываемый».
Газировка, батарейки и стабилизаторы настроения
«Это правда, что люди думают о батареях, потому что они используются примерно в 75% случаев, - говорит МакКиббен. «Вы можете оценить все, что у вас есть, с литий-ионными батареями, и этот список растет: автомобили, лекарства, велосипеды, скутеры, телефоны, планшеты, газонокосилки. У меня есть косилка для сорняков, работающая на литиевых батареях».
Несмотря на запрет на литий в напитках, сегодня это эффективное пероральное средство от расстройств настроения (только не употребляйте его в лимонно-лаймовой газировке). Он называется Lithobid, но с 1950-х годов фармацевтические компании добавляют целевые синтетические альтернативы.
Вы когда-нибудь задумывались, как работают переходные линзы или почему тонированные стекла темнеют на солнце? Сила лития!
«Многие современные окна в домах темнеют при ярком солнечном свете из-за соединений лития в стекле», - объясняет МакКиббен. «Литий в стекле представляет собой слой ионов лития, который мигрирует под воздействием солнечного света и затемняет стекло». Еще одно повседневное применение лития - в керамике и очках, потому что литий повышает долговечность керамики и очков и помогает стабилизировать цвет.
Литиевый Треугольник
Добыча лития сегодня переживает бум, в основном благодаря увеличению количества электромобилей и спросу на литий для аккумуляторных батарей. Началась гонка за добычей этого элемента, и, хотя он добывается в Северной Каролине, Неваде и Канаде, большая часть лития поступает из Южной Америки и Австралии.«Литиевый треугольник» - это регион, где встречаются Чили, Аргентина и Боливия в пустыне Атакама. Здесь литий выкачивают из-под дна высохшего озера, называемого salares, что по-испански означает дно высохшего озера, а затем помещают в пруды-испарители.
Атакама Салар - солончак в Чили, крупнейшее в мире месторождение лития. В настоящее время он производит примерно одну треть мирового лития и по размеру примерно соответствует Йосемитскому национальному парку. «Вы можете увидеть их из космоса», - отмечает Маккиббен. «Они огромны. Каждый из этих прудов размером с футбольное поле, и их сотни. Вот что разрушает окружающую среду в Чили».
Хотя процессы добычи различны (и могут быть очень секретными), в основном они работают следующим образом: литий извлекается из богатого минералами рассола под землей и выносится на поверхность для испарения в больших резервуарах. Оставшийся солевой раствор обрабатывается в несколько этапов до тех пор, пока литий не будет готов к использованию. Процесс очень разрушительный для окружающей среды. Растительная жизнь умирает, лагуны высыхают, а местные животные теряют доступ к своим обычным местам размножения.
" Пруды потребляют огромное количество воды и химикатов и наносят огромный экологический ущерб поверхности Земли. Вот почему эта концепция прямого извлечения лития из геотермальных рассолов и рассолов нефтяных месторождений получила распространение в последние пару лет. потому что они потребляют гораздо меньше воды и не нарушают почву», - объясняет Маккиббен.
Он также говорит, что площадь геотермальной установки прямого извлечения лития около Солтон-Си в Калифорнии составляет около 100 акров (40,4 га), она потребляет в 10 раз меньше воды и производит литиевый продукт за несколько дней. Напротив, площадь пруда-испарителя в Чили составляет более 3 000 акров (1 214 гектаров), а для производства лития требуется два года.
Опасен ли литий?
Мы рассмотрели, как добыча лития вредна для окружающей среды, но также может иметь негативные последствия для здоровья при употреблении в больших количествах и может быть взрывоопасной при правильных условиях.
«Литий сравнительно нестабилен, в его ядре всего три протона, а также свободно удерживаемый внешний неоплаченный третий электрон. Он любит легко отдавать этот третий электрон», - объясняет Маккиббен, и это делает легко вступает в реакцию лития, особенно с водой, кислородом и азотом. «Металлический литий без покрытия будет довольно бурно реагировать с водой, образуя раствор гидроксида лития, а затем газообразный водород, который легко воспламеняется как часть этой реакции с выделением тепла. Такова причина пожаров, связанных с литием».
Литий-ионные аккумуляторы могут загореться из-за электролитов в аккумуляторах. Маккиббен говорит, что они представляют собой легковоспламеняющееся органическое соединение, и если в литий-ионной батарее есть дефект, это может привести к короткому замыканию. Или батарея может быть перегрета или проколота снаружи, и обе эти проблемы могут вызвать реакцию металлического лития с водой или воздухом. Батареи стали причиной нескольких пожаров в самолетах и аэропортах за последние 10 лет.
«Это когда смартфоны, ноутбуки и автомобильные аккумуляторы начинают гореть», - говорит Маккиббен. «Пожары литиевых батарей представляют собой растущую опасность, особенно в самолетах, и это худшее место, где я могу придумать возгорание батареи». Исследователи продолжают искать более стабильную и менее воспламеняющуюся альтернативу жидким или гелевым электролитам.
Что касается того, почему FDA запретило литий в безалкогольных напитках в конце 40-х, это было просто потому, что люди потребляли его слишком много. И не только от их любимых газированных напитков. Они получали его из пива, в качестве лечебного средства и даже в качестве низконатриевой альтернативы поваренной соли. Люди принимали передозировку и испытывали побочные эффекты отравления литием, включая тошноту, рвоту, тремор и повреждение почек.
Литий полезен, но стоит ли снова начинать его пить?
Помните, мы говорили, что есть люди, которые думают, что микродозы лития могут быть полезны для нашего психического здоровья? В 2014 году психиатр и преподаватель Медицинского колледжа Вейла Корнелла Анна Фелс предложила в статье New York Times OpEd начать исследовать влияние регулярных доз лития на общество.
«Современные исследования убедительно свидетельствуют о том, что уровень самоубийств и, возможно, других насильственных действий снизится. И, возможно, уровень слабоумия снизится, - пишет она в своей статье, - если мы все примем немного лития».?" Может ли небольшая доза лития в воде действительно снизить уровень самоубийств, изнасилований и убийств в США? Похоже, Фелс считает, что, несмотря на дурную репутацию из-за неразберихи середины 20-го века, нам следует подумать о том, чтобы снова вернуться к этой теме.
И метаанализ прошлых исследований 2020 года, опубликованный в Британском журнале психиатрии, в котором изучалось, как встречающийся в природе литий в водопроводной воде коррелирует с более низким уровнем самоубийств среди местного населения, кажется, согласен с ней. Однако прямо сейчас мы выберем горячую минеральную ванну.
Интересно
Литий - один из трех известных элементов, существовавших во время Большого взрыва. Однако ученые наблюдали больше лития, чем теоретически должно было быть произведено. В 2020 году исследователи штата Аризона обнаружили еще один источник лития, взрывающиеся звезды, также известные как классические новые, что объясняет, почему лития больше, чем первоначально ожидали ученые. Великолепно, чувак.