Литий является химическим элементом периодической таблицы Д.И. Менделеева с атомным номером 3 и условным обозначением Li. Литий в нормальных условиях представляет собой мягкий серебристо-белый щелочной металл, который имеет наименьшую плотность среди химических элементов находящихся в твкрдом состоянии.
Открытие
На сегодняшний день первооткрывателем лития принято считать шведа Йохана Августа Арфведсона, который в 1817 году обнаружил наличие инородного элемента в петалите (LiAl[Si4O10]), а вскоре после этого и в сподумене (LiAl[Si2O6]) и лепидолит (K(Li,Al)3[(Al,Si)4O10](F,OH)2), когда он анализировал открытия минералов на острове Уто в Швеции. Арфведсон являлся учеником известного химика Йонса Якоба Берцелиуса, который предложил назвать новый химический элемент «Литион». Это слово является производной от древнегреческого λίθος líthos , что означает «камень». Латинизированная форма «Lithium» утвердилась в международном ученом обществе и остается таковой по сей день.
Чистый литий удалось синтезировать в 1818 году Уильяму Томасу Бранде и сэру Хамфри Дэви, которые использовали электролитический процесс с применением оксида лития (Li2O). В 1855 году Роберт Бунзен и Огастес Маттиссен произвели большое количество чистого лития электролизом хлорида лития (LiCl) и с тех пор этот метод является одним их коммерческих методов получения данного химического элемента.
Интересное:
Характеристики
| Физические характеристики | |
|---|---|
| Состояние при Н.У. | Твердое |
| Температура плавления | 180,54 ° С |
| Точка кипения | 1330°С |
| Плотность при Н.У. | 0,534 г/см 3 |
| Твердость по шкале Мооса | 0.6 |
| Критическая точка | 2947 °C, 67 МПа |
| Мол. теплота плавления | 3,0 кДж/моль |
| Мол. теплота испарения | 136 кДж/моль |
| Мол. теплоемкость | 24,860 Дж/(моль·К) |
| Молярный объем | 13,02 · 10 -6 м 3 ·моль -1 |
| Химические характеристики | |
|---|---|
| Атомный номер(Z) | 3 |
| Атомная масса | 6.94 |
| Электронная конфигурация | 2s1 |
| Радиус атома | 145 пм |
| Ковалентный радиус | 134 пм |
| Степени окисления | 0, +1 |
| Радиус иона | 76 пм |
| Электроотрицательность | 0.98 (шкала Полинга) |
| Энергия ионизации | 519,9 кДж/моль |
| Изотопы | ⁶Li; ⁷Li |
Интересное:
Добыча и производство
Ежегодное мировое производство и добыча лития оценивается в 100 миллионов тонн. Ведущими поставщиками являются такие страны как Чили, Боливия, Аргентина и США. Данный химический элемент составляет порядка 0,006% от общей массы земной коры. Основными коммерческими источниками являются рассолы и минеральные руды. Наиболее важными минералами являются амблигонит (LiAl[PO 4]F), лепидолит (K(Li,Al) 3[(Al,Si)4O10 ](F,OH) 2), петалит (Кастор; LiAl[Si 4O10]) и сподумен (трифан; LiAl[Si2O6]). В этих минералах процентное содержание лития оценивается до 9%.
Чистый литий получают преимущественно из соленых грунтовых вод. Для извлечения лития соленые грунтовые воды выкачиваются на поверхность и проходят через цепочку прудов-испарителей, в которых испарение от солнца происходит в течение нескольких месяцев. Как только хлорид лития в прудах достигнет необходимой концентрации, раствор перекачивается на очистные сооружения, где извлекается и отфильтровывается нежелательный бор или магний. Затем хлорид лития подвергается обработке карбонатом натрия. Выпадающий в осадок карбонат лития фильтруют и сушат. Избыток остаточного рассола перекачивается обратно в соленое озеро. В засушливых регионах, таких как Чили, использование грунтовых вод способствует высыханию ландшафта. Металлический литий получают путем электролиза смеси 55% хлорида лития и 45% хлорида калия при температуре около 450 °C.
Ценовая политика на литиевые минеральные составляющие оценивается по разному. Карбонат лития, с минимадьной чистотой 99,5%, от разных производителей оценивается от 63 до 72 евро/кг. Моногидрат гидроксида лития LiOH с минимальной чистотой 56,5% (Китай) от 66 до 72 евро/кг, южнокорейский аналог — 73 евро/кг. Металлический литий с минимальной чистотой 99,9% из Китая – 42 евро/кг. Цены на вышеперечисленные минералы варьируется от мировой потребности, которая с каждым годом растет в геометрической прогрессии.
Интересное:
Применение
Применение лития является не очень широким, но очень масштабным и его масштабы постоянно растут. На сегодняшний день применение лития в процентном отношении представляется следующим образом:
- Электроника – 70%;
- Керамика и стекло – 15%;
- Смазки – 5;
- Металлургия – 3%;
- Очистка воздуха – 2%;
- Полимеры – 1%;
- Медицина – 1%;
- Остальное – 3%
Применение лития в электронике является очень масштабным и они постоянно растет. Все дело в том, что этот химический элемент представляет собой важный компонент аккумуляторных электролитов и электродов из-за его высокого потенциала. Из-за своей низкой атомной массы литий имеет высокое соотношение заряда и мощности к весу и очень широко используется в аккумуляторах. Литиевые аккумуляторные батареи очень распространены и используются повсеместно и их применение ежегодно растет. На долю электроники приходится порядка 70% всего добываемого лития.
Применение лития в сфере керамики и стекла занимает второе место по массовости распространения. Оксид лития широко используется в качестве флюса для обработки кремнезема. Он снижает температуру плавления и вязкость материала для получения глазури с улучшенными физическими свойствами. Основным достоинством является низкий коэффициент теплового расширения. На долю стекла и керамики приходится порядка 15% от общего объема производимого лития.
Топ три применений лития замыкает производство смазочных материалов. Литиевые смазки являются отличным смазочным материалом, обладают хорошей вязкостью и термостойкостью, а так же их отличительной особенностью является хорошее прилипание к металлу и защита от коррозии. На долю смазочных материалов приходится порядка 5% производимого лития.
Кроме вышеперечисленных применений, хлорид и бромид лития являются гигроскопичными материалами и используются в качестве осушителей газовых потоков. Фторид лития, который искусственно выращивают в виде кристаллов часто используется в специальной оптике для производства ИК-, УФ- излучений. Литийорганические соединения широко используются в производстве полимеров и продуктов тонкой химии. В их число входят реагенты для медицинских исследований в биологических лабораториях. Кроме того некоторые соединения лития используются в качестве прямых лекарственных средств для лечения нервных и психических заболеваний.
Интересное:
Безопасность
Металлический литий в виде порошка воспламеняется при контакте с воздухом даже при нормальных атмосферных условиях. Именно по-этому необходимо соблюдать меры предосторожности при обращении с данным химическим элементом. При контакте с влагой образуется едкий гидроксид лития. Литий безопасно хранится в нереактивных соединениях, таких как нафта. Тушить литиевое возгорание необходимо инертными газами, такими как аргон, или другими металлическими огнетушащими средствами, такими как соль (NaCl).
Литиевые аккумуляторы при коротком замыкании горят изумительно, так что нужно быть внимательным.