A lítium li jellemzői. A lítium fizikai tulajdonságai: sűrűség, hővezető képesség, hőkapacitás

Lítium(lat. Lítium), Li, a Mengyelejev-féle periodikus rendszer I. csoportjába tartozó kémiai elem, atomszám 3, atomtömege 6,941, alkálifémekre vonatkozik. A természetes lítium két részből áll stabil izotópok- 6 Li (7,42%) és 7 Li (92,58%). A lítiumot 1817-ben fedezte fel A. Arfvedson svéd kémikus az ásványi szirmban; név görögből lithos – kő. A fémlítiumot először 1818-ban szerezték be angol vegyész G. Davy.

A lítium eloszlása ​​a természetben. A lítium a földkéreg jellegzetes eleme (tartalom 3,2·10 -3 tömeg%), felhalmozódik a magma differenciálódás legújabb termékeiben - pegmatitokban. A köpenyben kevés a lítium - ultrabázikus kőzetekben csak 5·10 -5% (bázikus kőzetekben 1,5·10 -3%, köztes kőzetekben - 2,10 -3%, savas kőzetekben 4,10 -3%). . A Li+, Fe 2+ és Mg 2+ ionos sugarainak közelsége lehetővé teszi, hogy a lítium belépjen a magnézium-vas-szilikátok - piroxének és amfibolok - rácsába. A granitoidokban izomorf szennyeződésként tartalmazza a csillám. Csak a pegmatitokban és a bioszférában 28 független lítium ásvány ismert (szilikátok, foszfátok és mások). Mindegyik ritka. A bioszférában a lítium viszonylag gyengén vándorol, az élőanyagban betöltött szerepe kisebb, mint másoké alkálifémek. Az agyagokkal könnyen kivonható a vizekből, a Világóceánban viszonylag kevés (1,5·10 -5%) található belőle. A lítium ipari lelőhelyei mind a magmás kőzetekhez (pegmatitokhoz, pneumatolítokhoz), mind a bioszférához (sós tavakhoz) kapcsolódnak.

A lítium fizikai tulajdonságai. Kompakt lítium- ezüst fehér fém, gyorsan beborul egy sötétszürke bevonattal, amely LiaN-nitridből és Li 2 O-oxidból áll. Normál hőmérsékleten a lítium testközpontú köbös rácsban kristályosodik, a = 3,5098 Å. Atomsugár 1,57 Å, ionsugár Li + 0,68 Å. -195 °C alatt a lítiumrács hatszögletű és szorosan záródó. A lítium a legkönnyebb fém; sűrűsége 0,534 g/cm3 (20 °C); t pl 180,5°C, t forr. 1317 °C. Fajlagos hőkapacitás (0-100 °C-on) 3,31 10 3 J/(kg K), azaz 0,790 cal/(g deg); lineáris tágulási együttható 5,6·10 -5. Elektromos ellenállás (20 °C) 9,29·10 -4 ohm·m (9,29 μΩ·cm); hőmérsékleti együttható elektromos ellenállás (0-100 °C) 4,50·10 -3. A lítium paramágneses. A fém nagyon hajlékony és szívós, könnyen megmunkálható préseléssel és hengerléssel, és könnyen huzallá húzható. Mohs keménység 0,6 (keményebb, mint a Na és K), könnyen vágható késsel. Kilépő nyomás (15-20 °C) 17 MN/m2 (1,7 kgf/mm2). Rugalmassági modulus 5 N/m 2 (500 kgf/mm 2), szakítószilárdság 116 MN/m 2 (11,8 kgf/mm 2), nyúlás 50-70%. A lítiumgőz kárminvörösre színezi a lángot.

A lítium kémiai tulajdonságai. A lítiumatom külső elektronhéjának konfigurációja 2s 1; mindenben ismert vegyületek ez egyértékű. Amikor oxigénnel kölcsönhatásba lép, vagy levegőn hevítik (kék lánggal ég), a lítium Li 2 O oxidot képez (a Li 2 O 2 peroxidot csak közvetetten nyerik). Vízzel kevésbé hevesen reagál, mint más alkálifémek, így LiOH-hidroxid és hidrogén képződik. Ásványi savak energetikailag oldja fel a Li-t (első áll a feszültségek sorában, normális elektródpotenciál- 3,02 c).

A lítium halogénekkel egyesül (hevítéskor jóddal), halogenideket képezve (a legfontosabb a lítium-klorid). Kénnel hevítve a lítium Li 2 S-szulfidot, hidrogénnel hevítve lítium-hidridet ad. A lítium lassan reagál a nitrogénnel már szobahőmérsékleten, 250 °C-on erőteljesen Li 2 N nitrid képződésével A lítium nem lép kölcsönhatásba közvetlenül a foszforral, hanem különleges körülmények foszfidokat lehet beszerezni. A lítium szénnel való hevítése Li 2 C 2 karbidot, a lítium szilícium-szilicidjét eredményezi. Bináris vegyületek Lítium - Li 2 O, LiH, Li 3 N, Li 2 C 2, LiCl és mások, valamint a LiOH nagyon reakcióképesek; hevítve vagy megolvasztva sok fémet, porcelánt, kvarcot és egyéb anyagokat tönkretesznek. A karbonát, a LiF-fluorid, a Li 3 PO 4 foszfát és más lítiumvegyületek a képződés körülményei és tulajdonságai szerint közel állnak a megfelelő magnézium és kalcium származékokhoz.

A lítium számos szerves lítiumvegyületet képez, ami meghatározza annak mennyiségét nagy szerepet szerves szintézisben.

A lítium számos ötvözet alkotóeleme. Egyes fémekkel (Mg, Zn, Al) jelentős koncentrációjú szilárd oldatokat képez, sok - intermetallikus vegyülettel (LiAg, LiHg, LiMg 2, LiAl és még sokan mások). Az utóbbiak gyakran nagyon kemények és tűzállóak, és kissé változnak a levegőben; egy részük félvezető. Számos lítiumot tartalmazó bináris és hármas rendszert tanulmányoztak; megfelelő ötvözeteik már alkalmazásra találtak a technológiában.

Lítium beszerzése. A lítiumvegyületeket koncentrátumok hidrometallurgiai feldolgozásával állítják elő - a lítiumérc dúsításának termékei. A fő szilikát ásványt, a spodumént mész-, szulfát- és kénsav módszerekkel dolgozzák fel. Az első a spodumen mészkő általi lebontásán alapul 1150-1200 °C-on:

Li 2 O Al 2 O 3 4SiO 2 + 8CaCO 3 = Li 2 O Al 2 O 3 + 4(2CaO SiO 2) + 8CO 2

Amikor a szinteret vízzel kioldják mészfelesleg jelenlétében, a lítium-aluminát lebomlik, és lítium-hidroxiddá válik:

Li 2 O Al 2 O 3 + CaOH 2 = 2LiOH + CaO Al 2 O 3

A szulfátos módszer szerint a spodumént (és más alumínium-szilikátokat) kálium-szulfáttal szinterelik:

Li 2 O Al 2 O 3 4SiO 2 + K 2 SO 4 = Li 2 SO 4 + K 2 O Al 2 O 3 4SiO 2

A lítium-szulfátot vízben oldják, és oldatából szódával lítium-karbonátot csapnak ki:

Li 2 SO 4 +Na 2 CO 3 =Li 2 CO 3 + Na 2 SO 4.

A kénsavas módszer is először lítium-szulfát oldatot, majd lítium-karbonátot állít elő; a spodumen 250-300 °C-on kénsavval bomlik le (a reakció csak a spodumen β-módosítására alkalmazható):

β-Li 2 O Al 2 O 3 4SiO 2 + H 2 SO 4 = Li 2 SO 4 + H 2 O Al 2 O 3 4SiO 2

A módszert a spodumennel nem dúsított ércek feldolgozására alkalmazzuk, ha azok Li 2 O tartalmuk legalább 1%. A lítium-foszfát ásványokat savak könnyen lebontják, de az újabb módszerek szerint gipsz és mész keverékével 950-1050 °C-on, majd a pogácsák vízkezelését és a lítium-karbonát oldatokból történő kicsapását követik.

A fémes lítiumot lítium és kálium-klorid olvadt keverékének elektrolízisével állítják elő 400-460 °C-on (az összetevők tömegaránya 1:1). Az elektrolizáló fürdők magnezittel, alundummal, mullittal, talkummal, grafittal és más anyagokkal vannak bélelve, amelyek ellenállnak az olvadt elektrolitnak; Az anód grafit, a katód vasrudak. Nyersfém A lítium mechanikai zárványokat és szennyeződéseket tartalmaz (K, Mg, Ca, Al, Si, Fe, de főleg Na). A zárványokat újraolvasztással, a szennyeződéseket csökkentett nyomáson történő finomítással távolítják el. Jelenleg nagy figyelmet a lítium előállításának metallotermikus módszereire összpontosít.

Lítium alkalmazása. A lítium legfontosabb felhasználási területe az atomenergia. A 6 Li izotóp az egyetlen ipari forrás a trícium előállításához a reakcióval:

6 3 Li + 1 0 n = 3 1 H + 4 2 He

A lítium-izotópok termikus neutronbefogási keresztmetszete (σ) élesen különbözik: 6 Li 945, 7 Li 0,033; természetes keverékhez 67 (csűrben); Ez a lítium műszaki felhasználása kapcsán fontos – a reaktorvédelmi rendszerben lévő vezérlőrudak gyártása során. A folyékony lítiumot (7 Li izotóp formájában) uránreaktorokban hűtőközegként használják. A Molten 7 LiF-et U- és Th-vegyületek oldószereként használják homogén reaktorokban. A lítiumvegyületek legnagyobb fogyasztója a szilikátipar, amely lítium ásványokat, LiF-et, Li 2 CO 3-at és számos speciálisan elkészített vegyületet használ. A vaskohászatban a lítiumot, vegyületeit és ötvözeteit széles körben használják sokféle ötvözet deoxidációjára, ötvözésére és módosítására. A színesfémkohászatban az ötvözeteket lítiummal dolgozzák fel, hogy jó szerkezetet, hajlékonyságot és magas határ erő. A jól ismert, mindössze 0,1% lítiumot tartalmazó alumíniumötvözetek az aeron és a scleron; amellett, hogy könnyűek, nagy szilárdságúak, rugalmasak, ellenállnak a korróziónak, és nagyon ígéretesek a repülőgépipar számára. 0,04% lítium hozzáadása az ólom-kalcium csapágy ötvözetekhez növeli azok keménységét és csökkenti a súrlódást. A lítiumvegyületeket zsírok előállítására használják. Fontosság szerint modern technológia A lítium az egyik legfontosabb ritka elem.

Lítium a szervezetben. A lítium folyamatosan megtalálható az élő szervezetekben, de ez biológiai szerepe nem lett kellőképpen tisztázva. Megállapítást nyert, hogy a növényekben a lítium növeli a betegségekkel szembeni ellenállást, fokozza a kloroplasztiszok fotokémiai aktivitását a levelekben (paradicsom) és a nikotin szintézisét (dohány). A lítium koncentráló képessége a legkifejezettebb a tengeri élőlények között a vörös és barna algákban, valamint szárazföldi növények- a Ranunculaceae (búzavirág, boglárka) és a Solanaceae (farkasbogyó) család képviselőiben. Az állatokban a lítium főként a májban és a tüdőben koncentrálódik.

Lítium (lat. Lithium; szimbólum Li) - elem fő alcsoport a periódusos rendszer első csoportja, második periódusa kémiai elemek periódusos rendszer, 3-as rendszámmal. Az egyszerű anyag lítium (CAS-szám: 7439-93-2) ezüstfehér színű lágy alkálifém.

A név története és eredete

A lítiumot 1817-ben A. Arfvedson svéd kémikus és mineralógus fedezte fel, először ásványi szirmban (Li,Na), majd spodumenben LiAl és lepidolitban KLi 1,5 Al 1,5 (F,OH) 2. A lítium fémet először Humphry Davy fedezte fel 1825-ben.
A lítium nevét azért kapta, mert „kövekben” (görögül λίθος - kő) fedezték fel. Eredeti nevén "lition" modern név Berzelius javasolta.

A természetben lenni

A lítium geokémiája A lítium geokémiai tulajdonságai alapján a nagyionos litofil elemek közé tartozik, beleértve a káliumot, a rubídiumot és a céziumot. Lítiumtartalom a tetején kontinentális kéreg 21 g/t, in tengervíz 0,17 mg/l.
A fő lítium ásványok a lepidolit csillám - KLi 1,5 Al 1,5 (F, OH) 2 és spodumén piroxén - LiAl. Ha a lítium nem képez önálló ásványokat, akkor izomorf módon helyettesíti a káliumot a széles körben elterjedt kőzetképző ásványokban.
A lítiumlerakódások a ritkafém-gránit behatolásokra korlátozódnak, amelyek kapcsán lítiumtartalmú pegmatitok vagy hidrotermikus komplex lerakódások is kialakulnak, amelyek ónt, volfrámot, bizmutot és más fémeket tartalmaznak. Külön érdemes megemlíteni az ongonitok sajátos kőzeteit - a magmás topázt tartalmazó gránitokat, amelyek magas fluor- és víztartalmúak, valamint rendkívül magas koncentrációban tartalmaznak különféle ritka elemeket, köztük a lítiumot.
A lítiumlerakódások másik típusa néhány erősen sós tó sós vize. Létesítmények A lítium lelőhelyek ismertek Oroszországban (az ország készleteinek több mint 50%-a ritka fémlelőhelyekben összpontosul Murmanszk régió), Bolívia, Argentína, Mexikó, Afganisztán, Chile, USA, Kanada, Brazília, Spanyolország, Svédország, Kína, Ausztrália, Zimbabwe, Kongó.

Nyugta

Jelenleg a lítium fém beszerzése az természetes ásványi anyagok vagy kénsavval bontják (savas módszer), vagy CaO-val vagy CaCO 3-mal szinterelik (lúgos módszer), vagy K 2 SO 4-gyel kezelik (sós módszer), majd vízzel kimossák. Mindenesetre a keletkezett oldatból rosszul oldódó lítium-karbonát Li 2 CO 3 izolálódik, amelyet ezután LiCl-kloriddá alakítanak. A lítium-klorid olvadék elektrolízisét KCl vagy BaCl 2 keverékben végezzük (ezek a sók a keverék olvadáspontjának csökkentését szolgálják). 2LiCl = 2Li + Cl 2 Ezt követően a kapott lítiumot vákuumdesztillációval tisztítjuk.

Fizikai tulajdonságok

A lítium ezüstös-fehér fém, puha és képlékeny, keményebb, mint a nátrium, de lágyabb, mint az ólom. Préseléssel, hengerléssel feldolgozható.
Az összes alkálifém közül a lítiumnak a legmagasabb olvadáspontja és forráspontja (180,54, illetve 1340 °C), szobahőmérsékleten pedig a legkisebb sűrűsége (0,533 g/cm³, majdnem kétszerese) kisebb sűrűség víz).
A lítium atom kis mérete a megjelenéshez vezet speciális tulajdonságok fém Például nátriummal csak 380 °C alatt keveredik, és nem keveredik olvadt káliummal, rubídiummal és céziummal, míg más alkálifémpárok bármilyen arányban keverednek egymással.

Kémiai tulajdonságok

A lítium egy alkálifém, de levegőben viszonylag stabil. A lítium a legkevésbé aktív alkálifém, szobahőmérsékleten gyakorlatilag nem reagál száraz levegővel (és még száraz oxigénnel sem). Emiatt a lítium az egyetlen alkálifém, amely nem raktározódik a kerozinban (és a lítium sűrűsége olyan alacsony, hogy lebegni fog benne), és rövid ideig levegőn is tárolható.
Nedves levegőben lassan reagál a levegőben lévő nitrogénnel, és Li 3 N nitriddé, LiOH hidroxiddá és Li 2 CO 3 karbonáttá alakul. Oxigénben hevítve megég, és Li 2 O-oxiddá válik. Érdekes tulajdonsága, hogy a 100 ° C és 300 ° C közötti hőmérséklet-tartományban a lítium sűrű oxidfilmmel van borítva, és nem oxidálódik tovább.
1818-ban a német vegyész, Leopold Gmelin felfedezte, hogy a lítium és sói a lángot kárminvörösre színezik. minőségi jel lítium meghatározására. Az égési hőmérséklet körülbelül 300 °C. Az égéstermékek irritálják a nasopharynx nyálkahártyáját.
Nyugodtan, robbanás és tűz nélkül reagál vízzel, LiOH-t és H 2 -t képezve. -vel is reagál etilalkohol(alkoholát képződésével), hidrogénnel (500-700 °C-on) lítium-hidrid képződésével, ammóniával és halogénekkel (jóddal - csak melegítéskor). 130 °C-on kénnel reagálva szulfid képződik. Vákuumban 200 °C feletti hőmérsékleten szénnel reagál (acetilid képződik). 600-700 °C-on a lítium szilíciummal reagál, és szilicid keletkezik. Folyékony ammóniában (-40 °C) kémiailag oldódik, kék oldat képződik.
A lítiumot petroléterben, paraffinban, benzinben és/vagy ásványolajban tárolják hermetikusan lezárt bádogdobozokban. A lítium fém égési sérüléseket okoz, ha nedves bőrrel, nyálkahártyával és szembe kerül.

A lítium kémiai elem Johann August Arfvedson 1817-ben felfedezett alumínium-szilikát szirmának köszönhetően vált híressé. Aztán „gyúlékony lúgot” találtak más ásványokban természetes eredetű. Ez egy fehér, ezüstös fényű fém, amely késsel vágható. A periódusos rendszerben a harmadik helyet foglalja el, és Li-nek nevezik (a latin Lithium szóból).

A lítium kémiai elem rövid leírása

Mengyelejev kémiai elemek periódusos rendszerében egy elem sorszáma (atomszáma) három. Normál körülmények között a fémes lítiumnak a legkisebb a sűrűsége az összes ismert fém közül. Ezenkívül az olvadáspont és a forráspont tekintetében vezeti az alkálifémek családját.

Történelmi tények

Az első fémmintát Sir Humphry Davy szerezte a bomlási folyamat során Áramütés lítium-hidroxid olvadék. A lítium-elektrolízis első eredménye mellett Leopold Gmelin lítiumtartalmú sókkal kísérletezett, és a láng sötét kármin színűre festett.

A lítium kémiai tulajdonságai

A lítium „szeszélyes” tulajdonságokat mutat nátriummal keverve, és egyáltalán nem lép reakcióba olvadt káliummal, rubídiummal és céziummal. Szobahőmérsékleten a lítium nem lép reakcióba száraz levegővel vagy hidrogénnel. Más alkálifémekkel ellentétben nem tárolható kerozinban. Erre a célra használjon Sherwood-olajat, paraffint, gázbenzint vagy ásványolajat lezárt bádogtartályokban.

100 Celsius-fok feletti, de 300 Celsius-fok alatti hőmérsékleten a lítium felületén védőoxid film képződik, amely megakadályozza a vegyszerek további kölcsönhatását. elemmel környezet, még párás levegőben is. Az elem fém formája megég, ha a bőr vagy a nyálkahártya nedves felületével érintkezik.

Lítium alkalmazások

Magát az elemet és vegyületeit széles körben használják üveggyártásban és porcelánbevonatként. Fekete és színesfémkohászat A lítiumot az ötvözetek szilárdságának és hajlékonyságának biztosítására és kenőanyagok gyártásában használják. A textilipar szövetfehérítőként, az élelmiszeripar tartósítószerként, a gyógyszeripar sikeresen alkalmazza kozmetikai készítményekben.

A folyékony lítiumot nukleáris reaktorokban használják fel, a lítium-6 izotóp felhasználásával állítják elő a radioaktív tríciumot. Az alkálifém széles körben elterjedt az országban vegyipar, számos folyamat katalizátoraként, olyan ötvözetek alkotóeleme, amelyekből hidegkatódok készülnek, valamint áramforrások anódjai.

Egykristályos lítium-fluoridot nagy pontosságú, 80%-os hatásfokú lézerek készítésére használják. Különféle lítiumvegyületek vesznek részt a hibaészlelésben, a pirotechnikában, a rádióelektronikában és az optoelektronikában.

A lítium sók pszichotróp anyagok, amelyek pozitív hatása a mentális kondíció az embert csak a 20. század közepén erősítették meg. A lítium-karbonátot sikeresen alkalmazták bipoláris zavarban, mániás depresszióban és öngyilkossági hajlamban szenvedők kezelésére.

Ez megmagyarázza alacsony szint bûnözés olyan területeken, ahol nagymértékben megtalálható a lítium vizet inni. Az elem hatásmechanizmusa még mindig kevéssé tanulmányozott, de vannak olyan javaslatok, amelyek pozitív hatást érnek el szabályozó funkciója egyes enzimek aktivitása, amelyek részt vesznek a nátrium- és káliumionok agyba történő átvitelében. A Na és K egyensúlya közvetlenül felelős a psziché állapotáért. Bebizonyosodott, hogy a depresszióra hajlamos emberek sejtjeiben túl sok nátrium van, a lítium pedig kiegyenlíti az ionos képet.

A lítiumnak a depresszió és az öngyilkosság kockázatát csökkentő tulajdonsága a Nirvana és az Evanescence csoportok munkájában tükröződik. Diskográfiájukban a Lithium nevű pszichedelikus dalok szerepelnek.

A remény abban rejlik, hogy a lítium szerepet játszik az alvó csontvelősejtek aktiválásában modern orvosság a vérrák elleni küzdelemben. Kísérletileg bebizonyosodott, hogy a lítium jótékony hatással van a genitális herpesz által érintett területekre. Pozitívan értékelték a Li alkalmazását a magas vérnyomás és a cukorbetegség komplex kezelésében. Kétségtelenül hatékony a szklerózis és a szív- és érrendszeri betegségek megelőzésében.

Jelen lenni a kenőanyagok, a lítium lehetővé teszi az Antarktisz fejlesztését, kritikus körülmények között alacsony hőmérsékletek. Ezen elem nélkül a technológia egyszerűen megbukik. A szilárd rakéta-üzemanyag összetevőjének tekintik, mert 1 kg szilárd lítium elégetésének eredménye több mint tízezer kilokalória, ami majdnem ötször több, mint 1 kg kerozin elégetésének eredménye.

A 3. számú elemet, amelyet lítiumnak (a görög λιτοσ - kő szóból) neveztek, 1817-ben fedezték fel.

Svéd vegyész I.A. Arfvedson, a híres Berzelius tanítványa az utói vasbányában talált ásványt elemezte. Gyorsan megállapította, hogy ez az ásvány egy tipikus alumínium-szilikát, és kiderítette, hogy mennyi szilíciumot, alumíniumot és oxigént tartalmaz – ez a három leggyakoribb elem tette ki az ásvány tömegének 96%-át.

Most maradt a maradék 4%-ot alkotó anyagok kémiai természetének kiderítése. Ezek az anyagok Si-től, Al-tól és O 2-től elválasztva és vízben oldva adták az oldatot lúgos tulajdonságok. Ezen az alapon Arfvedson azt javasolta, hogy az ásvány valamilyen alkálifémet tartalmaz. Ennek a fémnek az egyik sója hatszor jobban oldódik vízben, mint a hasonló kálium- és nátriumsók. És mivel akkoriban csak két alkálifémet ismertek, Arfvedson úgy döntött, hogy ő fedezte fel új elem, hasonlóan a nátriumhoz és a káliumhoz.

Kinézetre az ásvány, amelyben az új elemet megtalálták, kőnek tűnt, ezért Berzelius azt javasolta, hogy Arfvedson nevezze el az új elemet lítiumnak. Nyilvánvalóan nem vitatkozott, mert ez a név a mai napig fennmaradt. A többségben európai nyelvek, mint a latinban, a 3. elemet lítiumnak hívják.

A 3. elem története ezzel nem ér véget. Ez egy nagyon egyedi elem, és nem csak azért, mert a lítium az első a fémek között könnyedségben és fajlagos hőkapacitás, valamint a fémek feszültségsorában elfoglalt helyzet szerint. Kijelenthetjük, hogy a lítium története folytatódik, már csak azért is, mert egyes lítiumvegyületek és maga a fém az utóbbi időben az egész világ sorsa szempontjából kivételes jelentőségre tett szert.

Ezért számunkra indokoltnak tűnik a „történelem” szó a cikk alcímében.

Ókori történelem

Egyszer régen, a történelem előtti időkben, az Univerzum elemeinek szintézise zajlott. Valamivel később, de a végtelenül távoli múltban is végbementek bolygónk kialakulásának folyamatai. Ebben a szakaszban a lítium több mint 150 ásványba hatolt be, amelyek közül körülbelül 30 vált natív lítium ásványi anyaggá. Csak öt nyert ipari jelentőséget: spodumen LiAl, lepidolit Kli 1,5 Al 1,5 (F, OH) 2, petalit - egy ásvány, amelyben először fedezték fel a lítiumot, LiAl, amblygonit LiAl (F, OH) és zinnwaldite KLi (Fe) , Mg) Al (F, OH) 2.

Földrajzilag a 3. számú elem ipari készletei meglehetősen egyenletesen oszlanak meg: minden kontinensen vannak lítium ásványok ipari lelőhelyei. A legfontosabbak Kanadában, az USA-ban, a Szovjetunióban, Spanyolországban, Svédországban, Brazíliában, Ausztráliában, valamint Dél-Afrika országaiban találhatók.

Ókori történelem

Az „ősi” szót itt nagyon feltételesen használjuk - olyan időkről fogunk beszélni, amelyek nem olyan távoliak.

Az emberiség alig több mint másfél évszázada ismeri a lítiumot, történetünknek ez a szakasza az 1817-től 1920-ig tartó éveket öleli fel. Ez a lítium mint kémiai egyed megismerésének, a megszerzésének és tanulmányozásának az ideje. sok vegyület és ezek egy részének nem túl elterjedt alkalmazása.

Nem sokkal Arfvedson felfedezése után sok vegyész érdeklődött az új elem iránt. 1818-ban L. Gmelin német kémikus megállapította, hogy a lítium sók színtelen lángot színeznek kárminvörösre. Arfvedson hamarosan maga is felfedezte a lítiumot a spodumenben, amely később a 3. számú elem legfontosabb ásványa lett, valamint a lepidolitban. 1825-ben Jens Jakob Berzelius lítiumot fedezett fel német ásványforrások vizében. Hamar kiderült, hogy ez az elem a tengervízben is jelen van (7·10 6%).

A fémes lítiumot először a kiváló angol tudós, Humphry Davy szerezte meg 1818-ban. Aztán kiderült, hogy a lítium nagyon könnyű, majdnem kétszer olyan könnyű, mint a víz, és fényes fémes fénye van. De ez az ezüstös-fehér lítium fénye csak akkor látható, ha a fémet vákuumban nyerik: mint minden alkálifém, a lítium is gyorsan oxidálódik a légköri oxigén hatására, és oxiddá - színtelen kristályokká alakul. kocka alakú. A Li 2 O könnyen, de kevésbé energikusan, mint más alkálifémek oxidjai, vízzel egyesül, lúggá - LiOH -dá alakul. És ezek a kristályok színtelenek. A lítium-hidroxid kevésbé oldódik vízben, mint a kálium- és nátrium-hidroxid. A hidrogén-halogenidek lítiumsói is színtelen kristályoknak tűnnek.

A lítium-jodid, -bromid és -klorid nagyon higroszkópos, levegőben diffundál, és vízben nagyon jól oldódik. Ezzel szemben a lítium-fluorid nagyon rosszul oldódik vízben, és gyakorlatilag oldhatatlan szerves oldószerek. A múlt században ezt az anyagot a kohászatban számos folyasztószer összetevőjeként kezdték használni.

Elsőként R. Bunsen német kémikus és O. Matthiessen angol kémikus jutott először jelentős mennyiségű fémes lítiumhoz 1855-ben (egymástól függetlenül). Davyhez hasonlóan ők is elektrolízissel kapták a lítiumot, csak az elektrolit a kísérleteikben nem hidroxid, hanem lítium-klorid olvadéka volt. Ez a módszer továbbra is a fő ipari módszer a 3. számú elem előállítására. Igaz, most LiCl és KCl keverékét helyezik egy elektrolitfürdőbe, és az áram karakterisztikáját úgy választják meg, hogy csak lítium kerüljön a katódra. Az anódnál felszabaduló klór értékes melléktermék.

Vannak más módszerek is a fémes lítium előállítására, de ezek még nem tudnak komolyan versenyezni az elektrolitikus lítiummal.

Még a 19. században. lítiumvegyületeket a periódusos rendszer szinte minden elemével és némelyikkel kaptak szerves anyagok. De közülük csak néhány talált gyakorlati alkalmazást. 1912-ben...1913 a lítium és vegyületeinek világtermelése nem haladta meg a 40...50 tonnát.

1919-ben egy prospektus V.S. Syrokomsky "Ritka elemek alkalmazása az iparban." Különösen a következő sorokat tartalmazza: „A lítium fő alkalmazási területe az Ebben a pillanatban az orvostudományban, ahol a lítium-karbonát és a szalicilsav szolgál feloldódási eszközül húgysav, amely a köszvény és néhány más betegség során szabadul fel az emberi szervezetben...”

A középkor története

A lítium történetének „középkora” csak három évtized, századunk 20-as, 30-as és 40-es évei. Ezekben az években a lítium és vegyületei számos iparágba bekerültek, elsősorban a kohászatba, szerves szintézis, szilikátok és akkumulátorok gyártásába.

A lítium affinitása az oxigénhez, a hidrogénhez és a nitrogénhez. Ez utóbbi különösen fontos, mivel egyetlen elem sem reagál olyan aktívan a nitrogénnel, mint a lítium. Ez a reakció, bár lassan, már szobahőmérsékleten megy végbe, és 250 °C-on jelentősen felgyorsul. A lítium lett hatékony eszközök az oldott gázok eltávolítására az olvadt fémekből. Öntöttvas, bronz, Monel fém (a Monel fém egy „természetes” ötvözet, amelyet réz-nikkel ércekből olvasztnak ki), valamint a magnézium-, alumínium-, cink-, ólom- és néhány más fém alapú ötvözeteket kis mennyiségű lítium hozzáadásával ötvözik.

Megállapítást nyert, hogy a lítium elvileg javítja az acélok tulajdonságait - csökkenti a „szemcsék” méretét, növeli a szilárdságot, de nehézségekbe ütközik ennek az adalékanyagnak a bevezetése (a lítium gyakorlatilag nem oldódik a vasban, ráadásul forr. 1317°C-os hőmérséklet) megakadályozta a lítium széles körű bevezetését az ötvözött acélok gyártásába

A lítiumvegyületekre a szilikátiparban is szükség van. Viszkózusabbá teszik az üvegmasszát, ami leegyszerűsíti a technológiát, ráadásul nagyobb szilárdságot és légköri korrózióállóságot biztosítanak az üvegnek. Az ilyen üvegek, a közönséges szemüvegekkel ellentétben, részben áteresztik az ultraibolya sugarakat; Ezért a televíziós technológiában használják őket. És a gyártásban optikai műszerek Az 1000 A-ig terjedő ultrarövid hullámokra átlátszó lítium-fluorid kristályokat meglehetősen széles körben kezdték használni.

A vegyipar elkezdte használni a fémlítiumot és a szerves lítiumvegyületeket. Különösen a finoman diszpergált elemi lítium nagymértékben felgyorsítja az izoprén és a butil-lítium - divinil polimerizációs reakcióját.

Kémiai tulajdonságait tekintve a lítium nemcsak (és nem is annyira) más alkálifémekre, hanem magnéziumra is hasonlít. A szerves lítiumvegyületeket ugyanazokon a helyeken használják, mint a szerves magnéziumvegyületeket (a Grignard-reakciókban), de a 3. számú elem vegyületei aktívabb reagensek, mint a megfelelő Grignard-reagensek.

A második világháború alatt egy, a múlt században ismert lítiumvegyület stratégiai anyaggá vált. Lítium-hidridről beszélünk - színtelen kristályokról, amelyek a tárolás során kékes színt kapnak.

Az összes lúgos hidridből és alkáliföldfémek A lítium-hidrid a legstabilabb vegyület. Más hidridekhez hasonlóan azonban a LiH is hevesen reagál vízzel. Ez lítium-hidroxidot és hidrogéngázt termel. Ez a vegyület könnyűsúlyú (valóban nagyon könnyű - 0,776 sűrűségű) és hordozható hidrogénforrásként kezdett szolgálni léggömbök és mentőfelszerelések feltöltésére a nyílt tengeren repülőgépek és hajók balesetei esetén. Egy kilogramm lítium-hidrid 2,8 m 3 hidrogént termel...

Ugyanebben az időben a 3. számú elem egy másik vegyülete, a hidroxid iránti kereslet gyorsan növekedni kezdett. Mint kiderült, ha ezt az anyagot az alkáli elemek elektrolitjához adják, azok kapacitása megközelítőleg egyötödére, élettartamuk pedig 2...3-szorosára nő.

A második világháború elejére a lítium-koncentrátumok termelése a kapitalista országokban elérte a 3 ezer tonnát egy olyan nyomelem esetében, mint a lítium. De ugyanez a szám nevetségesen kicsinek tűnik, ha összehasonlítjuk az 1957-es adatokkal - 250 ezer tonna (a Szovjetunió nélkül). Ez a gyors növekedés elsősorban annak tudható be, hogy az 50-es években a lítium „nukleáris” fémmé, és úgymond sokoldalú atomifémmé vált.

Új sztori

Ekkor már sok országban dolgoztak atomreaktorok vagy ahogy akkoriban nevezték, atomkazánok. E kazánok tervezői sok okból nem voltak megelégedve azzal a vízzel, amelyet hűtőfolyadékként kellett használni.

Megjelentek a reaktorok, amelyekben a felesleges hőt olvadt fémek, elsősorban nátrium és kálium távolították el.

De ezekkel a fémekkel összehasonlítva a lítiumnak számos előnye van. Először is, könnyebb. Másodszor, megvan nagyobb hőkapacitás. Harmadszor, kisebb viszkozitás. Negyedszer, a folyékony halmazállapot tartománya - az olvadáspont és a forráspont közötti különbség - sokkal szélesebb a lítium esetében. Végül, ötödször, a lítium korrozív hatása sokkal kisebb, mint a nátriumé és a káliumé.

Ezek az előnyök önmagukban elegendőek lennének ahhoz, hogy a lítium „nukleáris” elemmé váljon. De kiderült, hogy a reakció egyik nélkülözhetetlen résztvevője lett termonukleáris fúzió.

Talán egy lítium-izotóp-leválasztó üzem építése egyedülálló tény az amerikai vállalkozás történetében. Az üzem építésére vonatkozó szerződést egy csődbe ment kötötte meg, ennek ellenére az építkezés szó szerint rohamos ütemben zajlott. A csődbe jutott nem más, mint az Atomenergia Bizottság. A „szuperbomba” létrehozására elkülönített pénzeszközöket teljesen elköltötték, de a fizikusok nem értek el semmi valódit. Ez 1951 júliusában történt. Az a tény pedig, hogy a nehéz hidrogén-izotópok - deutérium és trícium - atommagjainak egyesülése során többszörösen nagyobb energia szabadul fel, mint az uránmagok bomlásakor, már jóval korábban ismerték. Ám ennek az átalakulásnak az útján egy feloldhatatlannak tűnő ellentmondás húzódott.

A deutérium és a trícium magjainak egyesüléséhez körülbelül 50 millió fokos hőmérsékletre van szükség. De ahhoz, hogy a reakció végbemenjen, az atomoknak is ütközniük kell. Minél sűrűbben „pakolódnak” az atomok egy anyagban, annál nagyobb a valószínűsége egy ilyen ütközésnek (és az azt követő egyesülésnek). A számítások azt mutatták, hogy ez csak akkor lehetséges, ha az anyag legalább benn folyékony halmazállapot. A hidrogénizotópok pedig csak az abszolút nullához közeli hőmérsékleten válnak folyadékká.

Tehát egyrészt ultramagas, másrészt ultraalacsony hőmérsékletre van szükség. És ez ugyanabban az anyagban, ugyanabban a fizikai testben van!

A hidrogénbomba csak a lítium-hidrid - lítium-6-deuterid - révén vált lehetségessé. Ez a hidrogén nehéz izotópja - deutérium és egy 6 tömegszámú lítium izotóp kombinációja.

A lítium-6 deuterid két okból is fontos: szilárdés lehetővé teszi a „tömény” deutérium tárolását pozitív hőmérsékleten, emellett második komponense - a lítium-6 - a nyersanyag a hidrogén legritkább izotópjának - a tríciumnak - előállításához. Valójában a 6 Li a trícium egyetlen ipari forrása:

6 3 Li + 1 0 n → 3 1 H + 4 2 He.

Ehhez szükségesek a neutronok nukleáris reakció, egy atom "kapszula" robbanását adja hidrogénbomba, megteremti a feltételeket (körülbelül 50 millió fokos hőmérséklet) a termonukleáris fúziós reakcióhoz.

Az USA-ban először Dr. E. Teller vetette fel a lítium-6 deuterid alkalmazásának ötletét. De úgy tűnik, a szovjet tudósok korábban jutottak erre az ötletre: nem véletlen, hogy az első termonukleáris bomba a Szovjetunióban csaknem hat hónappal korábban robbantották fel, mint az Egyesült Államokban, és ezzel véget vetettek amerikai politika nukleáris és termonukleáris zsarolás.

Egy másik monoizotóp pitiumvegyület, a 7 LiF fontos a nukleáris technológia számára. Urán- és tóriumvegyületek közvetlen reaktorokban való feloldására használják.

Egyébként a kis termikus neutronbefogási keresztmetszetű lítium-7-et használják hűtőközegként a reaktorokban, nem pedig a 3. számú elem izotópjainak természetes keverékét.

A tudósok világszerte már évek óta dolgoznak a szabályozott, békés termonukleáris fúzió problémáján, és előbb-utóbb ez a probléma megoldódik. Ekkor a lítium is „demilitarizálódik”. (Ez a furcsa szófordulat egy külföldi cikk címéből származik, amelyen a történet egyik szerzője több évvel ezelőtt felfigyelt: a cikk a „Lítium militarizálódik” címet viselte.) De bármilyen hamar megtörténik is, egy másik állítás igazsága tagadhatatlan. Kölcsönöztük a „Brief kémiai enciklopédia": "A modern technológia fontosságát tekintve a lítium az egyik legfontosabb ritka elem."

Reméljük, hogy nincs kétsége ennek az állításnak az igazságát illetően.

Lítium izotópok

A természetes lítium két izotópból áll tömegszámok 6. és 7. A termikus neutronok befogási képessége szerint ( keresztmetszet befogás) ezeknek az izotópoknak a magjai nagyon különböznek egymástól. A 7 Li nehéz izotóp befogási keresztmetszete 0,033 barn, és gyakorlatilag átlátszó a neutronok számára. De a Litn-6 aktívan nyeli el a termikus neutronokat, befogási keresztmetszete körülbelül ezer (pontosabban 912) pajta. Annak ellenére, hogy a természetben 12-szer kevesebb könnyű lítium van, mint nehéz lítium, a természetes lítium befogási keresztmetszete meglehetősen nagy - 71 pajta. Nyilvánvaló, hogy ennek a „bűnös” a 6 Li izotóp. Érdekes részlet: a lítium-izotópok költsége egyáltalán nem arányos a bőségükkel. Ennek az évtizednek az elején az Egyesült Államokban a viszonylag tiszta lítium-7 majdnem 10-szer drágább volt, mint a nagyon nagy tisztaságú lítium-6.

Két további lítium-izotópot állítottak elő mesterségesen. Élettartamuk rendkívül rövid: a lítium-8 felezési ideje 0,841 másodperc, a lítium-9 felezési ideje 0,168 másodperc.

Más alkálifémekhez hasonlóan a lítium is aktív, puha (késsel vágható), és mindig és minden esetben szigorúan állandó 1+ vegyértéket mutat. Különbsége az, hogy sokkal könnyebb, mint más alkálifémek, és reagál nitrogénnel, szénnel és hidrogénnel; de kevésbé aktív kölcsönhatásba lép a vízzel: bár kiszorítja belőle a hidrogént, nem gyullad meg. Nemcsak a fő cikkben tárgyalt fluor, hanem a lítium-karbonát és a lítium-ortofoszfát is rosszul oldódik vízben - más alkálifémek megfelelő vegyületei nagyon jól oldódnak. És még valami: a lítium az egyetlen alkálifém, amely képes összetett vegyületeket képezni.

Oxid és peroxid

A lítium még normál hőmérsékleten is egyesül az oxigénnel, hevítve meggyullad és kékes lánggal ég. Mindkét esetben lítium-oxid Li 2 O képződik - tűzálló anyag, amely vízben gyengén oldódik. A lítium és az oxigén egy másik vegyülete - lítium-peroxid Li 2 O 2 - soha nem keletkezik ezen elemek közötti reakcióban, más módon - hidrogén-peroxidot lítium-oxid-hidrát telített alkoholos oldatával reagáltatják; Ebben az esetben a következő összetételű anyag esik ki az oldatból: Li 2 O 2 ·H 2 O 2 · 3H 2 O. Ha ezt a kristályos hidrogén- és lítium-peroxid-hidrátot foszforsav-anhidrid felett vákuumban tartjuk, akkor szabaddá válik. lítium-peroxid képződik.

Az a tény, hogy ezt a vegyületet csak „körforgalmi úton” nyerik, azt jelzi, hogy a peroxidvegyületek képződése nem jellemző a lítiumra.

Légkondicionáláshoz

A hidrogén-halogenidek lítiumsói (a LiF kivételével) nagyon jól oldódnak vízben. De nem ez a fő előnyük. Ezeknek a sóknak az oldatai képesek felszívni az ammóniát, aminokat és egyéb szennyeződéseket a levegőből, ráadásul a hőmérséklet változásával reverzibilisen felszívják a vízgőzt. Ez a tulajdonság lehetővé tette a lítium-klorid és -bromid használatát a légkondicionáló berendezésekben.

Hogyan nyerhető a lítium?

Ha azt mondjuk, hogy a lítiumot elektrolízissel állítják elő, akkor szinte semmit sem mondunk. Csak az elektrolízis utolsó szakasza e nyomelem előállítása. A leggazdagabb lítium ásványokban, a spodumenben és az amblygonitban is ritkán haladja meg a 3. számú elem oxidtartalma a 7%-ot.

A lítium spodumenből történő extrakciójának egyik általános módszere a zúzott ásvány kénsavval történő kezelése. Ilyenkor szilícium- és alumínium-oxidok, valamint vízoldható lítium-szulfát képződik. Vízzel kilúgozzák, és először karbonáttá, majd kloriddá alakítják, amelyet elektrolízishez használnak.

Lítium és szilícium

A lítium-szilicid egy múlt században előállított vegyület, de képlete, következésképpen összetétele még mindig nem tekinthető véglegesen megalapozottnak. A híres francia tudós, Henri Moissan volt az első, aki megszerezte ezt az anyagot. Lítium és szilícium keverékét vákuumban 400...500°C-ra melegítette, és könnyű (a víznél valamivel nehezebb) kékes kristályokat kapott. Moissan szerint ennek a vegyületnek a képlete Li 6 Si 2. Ez a képlet megkérdőjelezhető. Abszolút megbízható válasz arra a kérdésre, hogy a Moissannak igaza van-e vagy rossz, nem csak azért, mert lítium-szilicidet még nem találtak. praktikus alkalmazás, hanem azért is, mert ezt a vegyületet nehéz beszerezni és még nehezebb kutatni. Levegőben a lítium-szilicid gyorsan lebomlik.

Lítium a pszichoterápiában

Az orvosok többször is megfigyelték, hogy bizonyos lítiumvegyületek (természetesen megfelelő dózisban) pozitív hatással vannak a mániás depresszióban szenvedő betegekre. Ez a hatás kétféleképpen magyarázható. Egyrészt megállapították, hogy a lítium képes szabályozni egyes enzimek aktivitását, amelyek részt vesznek a nátrium- és káliumionok sejtközi folyadékból az agysejtekbe történő átvitelében. Másrészt megjegyezték, hogy a lítium-ionok közvetlenül befolyásolják a sejt ionegyensúlyát. A páciens állapota pedig nagymértékben függ a nátrium és a kálium egyensúlyától: a sejtekben a nátrium feleslege jellemző a depressziós betegekre, a hiány - a mániában szenvedőkre. A nátrium-kálium egyensúly kiegyenlítésével a lítium sók mindkettőre pozitívan hatnak.

Bevezetés

A lítium (Li) a legkönnyebb ritka alkálifém. A lítiumot azonban kis atom- és ionmérete különbözteti meg a többi alkálifémtől; A lítiumnak a magnéziumhoz hasonló tulajdonságai is vannak. birtokol kis sűrűségű.

A lítium a D. I. Mengyelejev-féle kémiai elemek periódusos rendszerének harmadik eleme, és ezüstfehér színű lágy alkálifém.

A lítium számos értékes ötvözetet ad fizikai és kémiai tulajdonságok. Például a legfeljebb egy százalék lítiumot tartalmazó alumíniumötvözetek növelik a mechanikai szilárdságukat és a korrózióállóságukat, ha a kereskedelemben kapható rézbe két százalék lítiumot viszünk be, jelentősen megnő annak elektromos vezetőképessége stb.

Számos szerves lítiumvegyületet képez, ami meghatározza a szerves szintézisben betöltött fontos szerepét.

A lítium, mint tríciumforrás legfontosabb felhasználási területe az atomenergia. Ezenkívül az atomreaktorokban hűtőközegként használják.

7 ismert mesterséges radioaktív izotópok lítium és két nukleáris izomer.

Többség ritka fémek nem elterjedtek, és gyakran szétszórtak földkéreg; nyersanyagokból való kinyerésük és megszerzésük tiszta forma nagy technológiai nehézségekkel jár. Ezek az okai a ritka fémek viszonylag késői felfedezésének, tanulmányozásának és műszaki fejlesztésének.

Általános információk a fémről

Történelmi hivatkozás

Lítium (Li) – az első csoport fő alcsoportjának 3. eleme, második periódus Periódusos táblázat Mengyelejev kémiai elemei és a könnyű ritkafémek csoportjába tartozik.

A lítiumot 1817-ben Johann Arfvedson svéd kémikus és mineralógus fedezte fel először a szirmokban (Li,Na), majd a spodumenben LiAl és a lepidolitban KLi 1,5 Al 1,5 (F,OH) 2.

A lítium fémet először Humphry Davy fedezte fel 1825-ben.

A lítium nevét azért kapta, mert „kövekben” (görögül λίθος - kő) fedezték fel. Eredetileg "lition"-nak hívták, a modern nevet Berzelius javasolta.

A lítium könnyűségében és legkisebb sűrűségében különbözik az összes többi fémtől.

A lítium fizikai és kémiai tulajdonságai

Fizikai tulajdonságok

A lítium ezüstös-fehér fém, puha és képlékeny, keményebb, mint a nátrium, de lágyabb, mint az ólom. Préseléssel, hengerléssel feldolgozható.

Szobahőmérsékleten a fém lítium testközpontú köbös rácsával rendelkezik ( koordinációs szám 8), tércsoport én m3m, cella paraméterei a = 0,35021 nm, Z = 2. 78 K alatt a stabil kristályforma egy hatszögletű, szorosan egymásra épülő szerkezet, amelyben minden lítium atomnak 12 legközelebbi szomszédja van, amelyek egy kocka-oktaéder csúcsaiban helyezkednek el. Kristály cella utal rá tércsoport P 6 3/mmc, a paraméterek = 0,3111 nm, c = 0,5093 nm, Z = 2.

Az összes alkálifém közül a lítiumnak a legmagasabb az olvadáspontja és a forráspontja (180,54 és 1340 °C), és szobahőmérsékleten ennek a legkisebb a sűrűsége (0,533 g/cm³, a víz sűrűségének csaknem fele).

A lítium atom kis mérete a fém különleges tulajdonságainak megjelenéséhez vezet. Például nátriummal csak 380 °C alatt keveredik, és nem keveredik olvadt káliummal, rubídiummal és céziummal, míg más alkálifémpárok bármilyen arányban keverednek egymással.

Kémiai tulajdonságok

A lítium egy alkálifém, de levegőben viszonylag stabil. A lítium a legkevésbé aktív alkálifém, szobahőmérsékleten gyakorlatilag nem reagál száraz levegővel (és még száraz oxigénnel sem). Emiatt a lítium az egyetlen alkálifém, amely nem raktározódik a kerozinban (és a lítium sűrűsége olyan alacsony, hogy lebegni fog benne), és rövid ideig levegőn is tárolható.

Nedves levegőben lassan reagál a levegőben lévő nitrogénnel és egyéb gázokkal, és Li 3 N nitriddé, LiOH hidroxiddá és Li 2 CO 3 karbonáttá alakul. Oxigénben hevítve elég, és Li 2 O-oxiddá alakul. Érdekes funkció A lítium azt jelenti, hogy a 100 °C és 300 °C közötti hőmérséklet-tartományban sűrű oxidfilm borítja, és ezután nem oxidálódik. Más alkálifémekkel ellentétben, amelyek stabil szuperoxidokat és ozonidokat termelnek, a lítium-szuperoxid és az ozonid instabil vegyületek.

1818-ban Leopold Gmelin német vegyész megállapította, hogy a lítium és sói a lángot kárminvörösre színezik, ez a lítium meghatározásának minőségi jele. Az öngyulladási hőmérséklet 300 °C körül van. Az égéstermékek irritálják a nasopharynx nyálkahártyáját.

Nyugodtan, robbanás és tűz nélkül reagál vízzel, LiOH-t és H 2 -t képezve. Reagál még etil-alkohollal (alkoholátot képez), hidrogénnel (500-700 °C-on) lítium-hidridet képez, ammóniával és halogénekkel (jóddal - csak melegítéskor). 130 °C-on kénnel reagálva szulfid képződik. Vákuumban 200 °C feletti hőmérsékleten szénnel reagál (acetilid képződik). 600-700 °C-on a lítium szilíciummal reagál, és szilicid keletkezik. Folyékony ammóniában (-40 °C) kémiailag oldódik, kék oldat képződik.

BAN BEN vizesoldat a lítium rendelkezik a legalacsonyabb szabványos elektródapotenciállal (-3,045 V), mivel kis mérete és magas fokozat Lítium-ionos hidratálás.

A lítiumot hosszú ideig petroléterben, paraffinban, benzinben és/vagy ásványolajban tárolják hermetikusan lezárt bádogdobozokban. A lítium fém égési sérüléseket okoz, ha nedves bőrrel, nyálkahártyával és szembe kerül.

Biológiai szerep

A lítium folyamatosan megtalálható az élő szervezetekben, de biológiai szerepe nem teljesen ismert. Megállapítást nyert, hogy a növényekben a lítium növeli a betegségekkel szembeni ellenállást, fokozza a kloroplasztiszok fotokémiai aktivitását a levelekben (paradicsom) és a nikotin szintézisét (dohány). A lítium koncentrálási képessége a legkifejezettebb a tengeri élőlények között a vörös és barna algákban, valamint a szárazföldi növények között - a Ranunculaceae (búzavirág, boglárka) és a Solanaceae (farkasbogyó) család képviselőiben. Az állatokban a lítium főként a májban és a tüdőben koncentrálódik.

A lítiumnak a következő hatásai lehetnek:

o csökkenti a központi idegrendszer ingerlékenységét (a pszichiátriában lítium gyógyszereket használnak)

o szabályozza a nátrium szállítását az ideg- és izomsejtekben

o csökkenti a rendelkezésre álló szabad noradrenalin mennyiségét a központi idegrendszer

o az agy bizonyos területein növeli az idegsejtek érzékenységét a dopamin hatására

A lítium legfontosabb forrásai bizonyos növények (paradicsom), halak és tenger gyümölcsei, valamint a máj és a tüdő.

A lítium, vegyületei és ötvözetei alkalmazása

A lítiumot egy évszázada használják gyógyászatilag köszvény kezelésére.

A lítium ipari felhasználása az első világháborúval kezdődött, amikor német csapatok lítium és ólom ötvözetét kezdte használni.

Az így létrejött német fejlesztés kiváló anyagnak bizonyult a dörzsölő felületek bevonására. Ettől a pillanattól kezdve a lítium megkapta az őt megillető helyet a kohászatban. Számos ipari ötvözetben használják.

A lítiumot széles körben használják a fémolvadékokban oldott gázok eltávolítására. Ma már ismert, hogy a lítium növelheti az acél szilárdságát. De ilyen irányú aktív felhasználását akadályozza a vasban való alacsony oldhatósága.

A vaskohászatban a lítiumot, vegyületeit és ötvözeteit széles körben használják sokféle ötvözet deoxidációjára, ötvözésére és módosítására. A színesfémkohászatban az ötvözeteket lítiummal dolgozzák fel, hogy jó szerkezetet, rugalmasságot és nagy szakítószilárdságot kapjanak.

A jól ismert, mindössze 0,1% lítiumot tartalmazó alumíniumötvözetek az aeron és a scleron; amellett, hogy könnyűek, nagy szilárdságúak, rugalmasak, ellenállnak a korróziónak, és nagyon ígéretesek a repülőgépipar számára. 0,04% lítium hozzáadása az ólom-kalcium csapágy ötvözetekhez növeli azok keménységét és csökkenti a súrlódást.

A lítiumvegyületeket zsírok előállítására, üveg előállítására használják, és viszkozitást biztosítanak az üvegmasszának. Az ezzel a technológiával készült üveget hőállóság és szilárdság jellemzi. Az ultraibolya fényt is átengedik.
Magas miatt kémiai tevékenység lítium, a vegyiparban használják.

A modern technológia fontosságát tekintve a lítium az egyik legfontosabb ritka elem.
A lítiumot használják nukleáris energia hűtőfolyadékként.

Ásványok és ércek

Több mint 40 olyan ásvány ismert, amelyekben észrevehető mennyiségben (több mint 0,1%-ban) van jelen lítium atomtömeg). Ide tartozik maga a lítium és a kőzetképző ásványok (csillám, turmalin stb.), amelyekben a lítium kis mennyiségben izomorf szennyeződésként van jelen.

A fő lítiumtartalmú ásványok, amelyek ipari érték:

· spodumen (Li 2 O tartalom 5,9-7,6%)

sziromlevél (3,5-4,1%)

amblygonitis (6-9%)

· eukriptit, zinnwaldit (3,0-3,5%)

lepidolit (3,5-5,5%)

· polilitionit (5,5-8,8%)

A lítiumtartalmú ásványok eloszlását a ritkafém-lelőhelyek érctesteinek zonális szerkezetének törvényei szabályozzák. Egyes esetekben a lítiumtartalmú ásványok nagy kibocsátásokat képeznek. Így a spodumen kristályok néha elérik a 2-10 m hosszúságot.

A lítiumércek posztmagmatikus folyamatok kapcsán képződnek 500-700°C hőmérsékleten 3-7 km mélységben. A lítiumérc lelőhelyek fő ipari-genetikai típusa a gránit ritkafém-pegmatit, amelyek között megtalálhatók: spodumen-mikroklin-albit és albit-spodumen pegmatit (1,0-1,3% Li 2 O, készletek 100-500 ezer tonna); lepidolit-spodumen és lepidolit-petalit pegmatitok (0,6-1,2% Li 2 O, készletek 100 ezer tonnáig).

Lítiumércek fő pegmatit lelőhelyei; Az USA-ban a King Mountain (több mint 400 ezer tonna Li2O készlet, tartalom 1-1,15%), a kanadai Burnik Lake (több mint 200 ezer tonna, 1-1,3%), a zaire-i Manono-Kitotolo (több mint 200 ezer) t, 0,6%), a zimbabwei Bikita (kb. 70 ezer tonna, 1,4%), valamint namíbiai, mozambiki és afganisztáni lelőhelyek.

Útközben lítium nyerhető ritka fém tantál tartalmú lítium-fluorid típusú gránitokból (0,2-0,3% Li 2 O, készletek 100-200 ezer tonnáig), zinnwalditból vagy lepidolit greisenből (ipari jelentősége kicsi) .

Az üledékes agyagos kőzetekben (a források igen jelentősek) és a csillám-fluorit metaszomatitokban (0,3-0,5% Li 2 O, készletek 100-200 ezer tonna) is találtak lítium koncentrációt (0,05-1,0% Li 2 O).

A lítiumércek szinte minden lelőhelye összetett, és vagy azért bányászják, hogy lítiumot nyerjenek számos más értékes komponens kivonásával, vagy pedig a lítium ásványokat komplex ércek dúsítása során nyerik ki, és maguk is kapcsolódó komponensek. A lítiumércek általában tantált, nióbiumot, berilliumot, rubídiumot, céziumot, esetenként ónt, volfrámot stb. tartalmaznak. A lítiumérctelepekben folyamatosan előforduló földpát, kvarc és csillám iparilag is felhasználható.

Az ércbányászat főként külszíni bányászattal, ritkábban földalatti bányászattal folyik.

A lítiumérceket általában flotációval vagy nehéz szuszpenzióban dúsítják. Az ipar különböző minőségű koncentrátumokat használ: spodumen (Li 2 O tartalom 4,5-6%), petalit (2,5-3,5%), lepidolit (3-4%), amblygonit (7-8%). A koncentrátumok feldolgozása a legtöbb üzemben kénsavas technológiával történik, amely az 1000°C-on kalcinált spodumen (petalit) kénsavval történő szulfatizálásán alapul. Az oldat semlegesítése után kapott lítium-karbonát további tisztítás nélkül alkalmas további felhasználásra. E séma szerint 1%-nál nagyobb Li 2 O tartalmú koncentrátumok és ércek is feldolgozhatók. Fontos előny sémák - nincs folyékony kibocsátás.

A lítium globális piaca

A lítium lelőhelyek ismertek Oroszországban (az ország készleteinek több mint 50%-a a murmanszki régió ritkafém-lelőhelyeiben összpontosul), Bolíviában (az Uyuni Salt Marsh a legnagyobb a világon), Argentínában, Mexikóban, Afganisztánban, Chilében, az Egyesült Államokban, Kanada, Brazília, Spanyolország, Svédország, Kína, Ausztrália, Zimbabwe, Kongó.

Chile és Argentína termeli a legtöbbet a legtöbb a világ tavi sókból származó lítiumának mennyisége, ami együttesen az összes lítiumtermelés körülbelül 46%-át teszi ki (FMC, Rockwood és S.Q.M.). A Talison Lithium a világ lítiumának ~34%-át és a lítium ásványi spodumenének ~65%-át biztosítja. Ami a globális keresletet illeti, a lítiumkészletek bőségesek, és a meglévő gyártók várhatóan a termelés bővítését tervezik, hogy megfeleljenek a növekvő igényeknek.

Jelenleg a világ legnagyobb lítiumexportőre Chile (44%), amelyet Ausztrália (25%), Kína (13%) és Argentína (11%) követ. Ugyanakkor Bolívia a világ lítiumkészletének 50% -át, Chile - 25% -át (Atacama-sivatag), Argentína pedig körülbelül 10% -át tartalmazza.

1. táblázat Lítium lelőhelyek készletei 2012-ben, ezer tonna *

* Az US Geological Survey adatai

1. ábra A világ lítiumtermelése, ezer tonna*

2. táblázat: Lítium előállítása és felhasználása a világon, tonna*

* Roskill adatok

A lítiumfogyasztás a világgazdasági válság, az eurózóna adósságválsága és a kínai lassulás ellenére is folyamatosan növekszik.

Az újratölthető lítium akkumulátorok továbbra is erős növekedést mutatnak a hordozható fogyasztói elektronikai cikkek megnövekedett gyártása és az akkumulátor kapacitásának növekedése miatt. Egyedi tulajdonságok a lítium más piacokon is erősítette a növekedést, amelyek visszaesést tapasztaltak, beleértve a zsírokat, az üvegkerámiát és a kohászati ​​porokat. A lítiumfogyasztás már meghaladta a 2008-as szintet, és 2012-ben 26 500 tonnát tett ki. A lítium iránti kereslet alapesetben körülbelül évi 8%-kal fog növekedni, miközben az elektromos járművek piaca egyre fontosabbá válik a növekedés szempontjából, ahogy 2017-be lépünk.

Az a kilátás, hogy a vállalatok új áruk piacra lépnek, gátat szab az áremeléseknek a növekvő kereslet ellenére.

Előző cikk: Mekkora a fénysebesség Következő cikk: Harmonikus rezgések Az oszcillációs frekvencia fizikai képlete