Самый легкий металл это литий

Литий

Литий — самый легкий металл. Он также является первой щелочью в периодической таблице элементов.

• Символ: Li
• Атомный номер: 3
• Электроны на один энергетический уровень: 2, 1
• Атомная масса: 6,941 ед
• Наиболее стабильные изотопы: 6Li стабилен с тремя нейтронами (7,5%), 7Li стабилен с четырьмя нейтронами (92,5%)
• Группа: щелочной металл
• Плотность: 0,534
• Температура плавления: 180,5 °C
• Температура кипения: 1,342 °C

История лития

Литий был открыт в 1817 году Иоганном Августом Арфведсоном. Он обнаружил новую соль в минералах лепидотита, петалита и сподумена. Впоследствии этот элемент был выделен Уильямом Томасом Бранде и Хамфри Дэви. Название литий, от греческого «литос», «камень», было дано ему потому, что он был обнаружен в минералах.

Свойства лития

Металл литий имеет серебристо-белый цвет. Это очень реактивный металл, который реагирует, в частности, с азотом. Его реакция с водой бурная и опасная. Он легко воспламеняется. Диапазон температур, в которых он находится в жидком состоянии, исключительно широк. Этот металл умеренно распространен в земной коре, меньше, чем никель и медь. Многие из его физических и химических свойств больше похожи на свойства щелочноземельных металлов, чем на свойства его собственной группы. Он характеризуется очень высокой удельной теплоемкостью и теплопроводностью, низкой вязкостью и низкой плотностью. Металлический литий растворим в короткоцепочечных алифатических аминах, таких как этиламин. Кроме того, он нерастворим в углеводородах.

Использование лития

Как щелочь, литий имеет множество промышленных применений. Он используется, например, при полировке фарфора. В щелочных батареях он используется в качестве добавки для продления срока службы батареи. Он также используется при некоторых видах сварки, например, при сварке латуни. Он также является одним из основных компонентов литий-ионных батарей (анод), особенно в мобильной электронике.

В здравоохранении литий давно используется для лечения биполярного расстройства. Ион Li+ является активным элементом используемых солей лития, но точные механизмы действия все еще являются предметом споров.

Литий и окружающая среда

Металлический литий реагирует с азотом, кислородом и водяным паром в воздухе. В этом случае поверхность лития становится смесью гидроксида лития (LiOH), карбоната лития (Li₂CO₃) и нитрида лития (Li₃N). Гидроксид лития представляет значительный потенциальный риск, так как является чрезвычайно коррозийным соединением, которое может быть вредным, в частности, для водных организмов.

Литий

Области знаний: Общие вопросы химии Символ: Li Атомный номер: 3 Группа элементов: Щелочные металлы Относительная атомная масса: 6,941 а. е. м. Радиус атома: 145 пм Электроотрицательность: 0,98 ед. по шкале Полинга Агрегатное состояние: Твёрдое Плотность: 0.534 г/см³ при 25 °C Температура плавления: 180,54 °C Температура кипения: 1342 °C

Ли́тий (от греч. λίθος – камень; лат. Lithium), Li, химический элемент I группы короткой формы (1-й группы длинной формы) периодической системы , атомный номер 3, атомная масса 6,941 а. е. м.; относится к щелочным металлам . Природный литий состоит из двух стабильных изотопов 6 Li (7,59 %) и 7 Li (92,41 %), для которых сечения захвата тепловых нейтронов сильно различаются (9,45·10 –26 м 2 и 3,3·10 –30 м 2 соответственно). Искусственно получены радиоизотопы с массовыми числами 4–11. Литий открыт в 1817 г. шведским химиком А. Арфведсоном в минерале петалите . Металлический литий впервые получен в 1818 г. Г. Дэви .

Распространённость в природе

Содержание лития в земной коре составляет 6,5·10 –3 % по массе; в свободном состоянии вследствие высокой химической активности не встречается. Литий накапливается преимущественно в пегматитах . Близость ионных радиусов Li+, Fe 2+ и Mg 2+ обусловливает вхождение Li+ в решётки магнезиально-железистых силикатов – пироксенов и амфиболов ; литий содержится в виде изоморфной примеси в слюдах и др. Все минералы лития (силикаты, фосфаты и др.) редкие. Основные минералы: сподумен LiAl[Si₂O₆], лепидолит KLi_1,5Al_1,5[Si₃AlO₁₀](F,OH)₂, петалит LiAl[Si₄O₁₀] и амблигонит LiAl[PO₄](F,OH). Основные промышленные источники лития – пегматиты редких и рассеянных элементов (около 60 %) и рапа некоторых соляных озёр (до 40 %).

Образец лития.

Свойства

Конфигурация внешней электронной оболочки атома лития 2s 1 ; в соединениях проявляет степень окисления +1; энергия ионизации Li 0 →Li + 5,392 эВ, электроотрицательность по Полингу 0,98; атомный радиус 145 пм, ионный радиус Li + (в скобках приведены координационные числа) 73 пм (4); 90 пм (6); 106 пм (8).

Компактный литий – серебристо-белый металл, быстро покрывающийся тёмно-серым налётом, состоящим из нитрида Li₃N и оксида Li₂O. При обычной температуре литий кристаллизуется в кубической объёмноцентрированной решётке; при температуре ниже –193 °C решётка гексагональная плотноупакованная; t_пл 180,54 °C, t_кип 1342 °C; самый лёгкий металл, плотность 0,534 г/см 3 (25 °C); при 298 К температурный коэффициент линейного расширения 5,6·10 –5 К –1 , теплопроводность 85 Вт/(м·К), удельное электрическое сопротивление 9,4·10 –8 Ом·м. Литий парамагнитен .

Литий – мягкий и пластичный металл, хорошо обрабатывается прессованием и прокаткой, легко протягивается в проволоку, твёрдость по Бринеллю 5 МПа (твёрже других щелочных металлов). Пары́ лития окрашивают пламя в тёмно-красный цвет.

Многие химические реакции лития протекают менее энергично, чем у других щелочных металлов. С сухим воздухом литий практически не реагирует при комнатной температуре, окисляется только при нагревании. Во влажном воздухе образуется преим. Li₃N, при влажности воздуха более 80 % – LiOH и Li₂CO₃. С сухим O₂ при комнатной температуре не реагирует, при нагревании горит голубым пламенем с образованием Li₂O (пероксид Li₂O₂ получают только косвенным путём). С водой реагирует менее энергично, чем другие щелочные металлы, при этом образуется гидроксид LiOH и выделяется H₂. Расплав лития при контакте с водой взрывается. Разбавленные минеральные кислоты энергично растворяют литий. В жидком аммиаке растворяется, образуя синий раствор. Литий непосредственно соединяется с F₂, Cl₂, Br₂, при нагревании также и с I₂, образуя галогениды (важнейший – хлорид лития LiCl). При нагревании (500 °С) взаимодействует с H₂, образуя лития гидрид LiH, с серой – сульфид Li₂S. С азотом литий медленно реагирует при комнатной температуре, энергично – при 250 °С с образованием нитрида Li3N. С фосфором литий непосредственно не взаимодействует, в специальных условиях могут быть получены фосфиды Li₃P, LiP, Li₂P₂. Нагревание лития с углеродом приводит к образованию карбида Li₂C₂. Бинарные соединения лития – Li₂O, LiH, Li₃N, Li₂C₂, LiCl и др. и LiOH очень реакционноспособны; при нагревании или плавлении они разрушают многие металлы, фарфор, кварц и др. Литий легко сплавляется со многими металлами (кроме Fe и Ni), образуя твёрдые растворы (с Mg, Zn, Al) или интерметаллиды (с Ag, Hg, Mg, Al и др.). Литий образует многочисленные литийорганические соединения , что определяет его важную роль в органическом синтезе.

Мелкая крошка лития вызывает ожоги влажной кожи и глаз. Загоревшийся литий засыпают NaCl или содой. Хранят литий в герметически закрытых жестяных коробках под слоем пастообразной массы из парафина и минеральные масла.

Наиболее важные соединения лития: лития карбонат Li₂CO₃ (бесцветные кристаллы с плотностью 2110 кг/м 3 и t_пл 732 °С, плохо растворимые в воде; используют для получения других соединений лития, а также в производстве ситаллов , керамики , электроизоляционного фарфора, эмалей, глазурей, в пиротехнике, в чёрной металлургии, в качестве добавки в электролит алюминиевых электролизёров и пр.); лития хлорид LiCl (бесцветные гигроскопичные кристаллы с плотностью 2070 кг/м 3 и t_пл 610 °С, растворимые в воде и во многих органических растворителях; используют как высаливающий и дегидратирующий агент, в промышленности – для получения металлического лития электролизом, для кондиционирования воздуха, в производстве флюсов для плавки металлов и пр.); лития фторид LiF (бесцветные кристаллы с плотностью 2600 кг/м 3 и t_пл 849 °С; используют как материал термолюминесцентных дозиметров, как оптический материал, компонент электролитов, эмалей, глазурей и пр.); лития гидроксид LiOH (бесцветные кристаллы с плотностью 1440 кг/м 3 и t_пл 473 °С, менее растворимы в воде, чем гидроксиды других щелочных металлов; используют как добавки к электролиту щелочных аккумуляторов, в качестве реагента для получения, например, олеатов, стеаратов и пальмитатов – компонентов консистентных смазок для авиации и военной техники с рабочим интервалом от –50 до +150 °С, как поглотитель CO₂ на подводных лодках, самолётах и космических кораблях); лития ниобат (метаниобат лития) LiNbO₃ (бесцветные кристаллы с плотностью 4628 кг/м 3 и t_пл 1260 °С; монокристаллы LiNbO₃ выращивают по методу Чохральского и используют в качестве преобразователей энергии и звукопроводов, элементов модуляторов и другого в электрооптике, модуляторов лазерного излучения, пироэлектрических приёмников лучистой энергии и др.).

Получение

Соединения лития получают в результате гидрометаллургической переработки концентратов – продуктов обогащения литиевых руд . Основной промышленный минерал лития – сподумен – перерабатывают по известковому, сульфатному, сернокислотному и щёлочно-солевому методам. По известковому методу сподумен разлагается известняком при 1150–1200 °С:

L i 2 O ⋅ A l 2 O 3 ⋅ 4 S i O 2 + 8 C a C O 3 = L i 2 O ⋅ A l 2 O 3 + 4 ( 2 C a O ⋅ S i O 2 ) + 8 C O 2 . Li₂O· Al₂O₃· 4SiO₂ + 8CaCO_3= Li₂O· Al₂O₃ +4(2CaO·SiO₂) +8CO₂. L i 2 ​ O ⋅ A l 2 ​ O 3 ​ ⋅ 4 S i O 2 ​ + 8 C a C O 3 ​ = L i 2 ​ O ⋅ A l 2 ​ O 3 ​ + 4 ( 2 C a O ⋅ S i O 2 ​ ) + 8 C O 2 ​ . Спек выщелачивают водой в присутствии избытка извести, при этом алюминат лития Li₂O·Al₂O₃ разлагается: L i 2 O ⋅ A l 2 O 3 + C a ( O H ) 2 = 2 L i O H + C a O ⋅ A l 2 O 3 . Li₂O·Al₂O₃ + Ca(OH)₂=2LiOH +CaO·Al₂O₃. L i 2 ​ O ⋅ A l 2 ​ O 3 ​ + C a ( O H ) 2 ​ = 2 L i O H + C a O ⋅ A l 2 ​ O 3 ​ . По сульфатному методу сподумен (и другие алюмосиликаты) спекают с K₂SO₄ (при 1050–1100 °С): L i 2 O ⋅ A l 2 O 3 ⋅ 4 S i O 2 + K 2 S O 4 = L i 2 S O 4 + K 2 O ⋅ A l 2 O 3 ⋅ 4 S i O 2 , Li₂O· Al₂O₃· 4SiO₂ + K₂SO₄= Li₂SO₄ + K₂O· Al₂O₃· 4SiO₂, L i 2 ​ O ⋅ A l 2 ​ O 3 ​ ⋅ 4 S i O 2 ​ + K 2 ​ S O 4 ​ = L i 2 ​ S O 4 ​ + K 2 ​ O ⋅ A l 2 ​ O 3 ​ ⋅ 4 S i O 2 ​ , сульфат лития растворяют в воде и из раствора содой осаждают карбонат лития: L i 2 S O 4 + N a 2 C O 3 = L i 2 C O 3 + N a 2 S O 4 . Li₂SO₄ +Na₂CO₃=Li₂CO₃ +Na₂SO₄. L i 2 ​ S O 4 ​ + N a 2 ​ C O 3 ​ = L i 2 ​ C O 3 ​ + N a 2 ​ S O 4 ​ . По сернокислотному способу получают раствор сульфата лития, затем карбонат; реакция применима только для β-модификации сподумена. При щёлочно-солевом методе после разложения сподумена смесью CaCO₃ и CaCl₂ в раствор переходит LiCl.

Металлический литий получают электролизом расплавленной смеси LiCl и KCl при 400–460 °С с последующей очисткой от примесей (Na, K, Mg, Ca, Al, Fe) вакуумной дистилляцией, ректификацией или зонной плавкой. Металлический литий получают также вакуум-термическим восстановлением алюмината лития (алюминием при температуре 1150–1200 °С и давлении 15–66 Па), Li₂O (кремнием или алюминием в присутствии CaO при температуре 950–1000 °С и давлении 0,1 Па), сподумена (ферросилицием в присутствии CaCO₃ при температуре 1050–1150 °С и давлении 1,3–4,4 Па). Объём мирового производства лития около 7·10 6 т/год.

Применение

Важнейшая область применения лития – ядерная энергетика. Изотоп 6 Li – единственный промышленный источник для производства трития . Жидкий литий используют в качестве теплоносителя в урановых реакторах, расплавленный 7 LiF – как растворитель U и Th в гомогенных реакторах. Дейтерид 6 Li – основа термоядерного оружия. Литий применяют в производстве анодов для химических источников тока на основе неводных и твёрдых электролитов; как компонент сплавов с Mg и Al, антифрикционных сплавов (баббитов), сплавов с Si для изготовления катодов в электровакуумных приборах; для раскисления, дегазации, рафинирования Cu, медных, цинковых и никелевых сплавов; как катализатор полимеризации (например, изопрена), ацетилирования и др. Соединения лития (например, карбонат) применяются для лечения психических заболеваний .

Зимина Галина Владимировна. Первая публикация: Большая российская энциклопедия, 2010.

Дата публикации: 1 августа 2022 г. в 12:05 (GMT+3) Нашли ошибку?

• s-элементы
• Подгруппа водорода
• Группа 1 (IA, IA)

Литий как химический элемент таблицы Менделеева

Л Литий является химическим элементом таблицы Менделеева идущий под номером 3 и имеет обозначение Li. Литий представляет собой легкий мягий серебристо-белого цвета металл. Он является самым легким из металлов и самым легким твердым элементом.

• Как был открыт Литий;
• Где и как добывают Литий;
• Распространенность лития;
• Применение лития;
• Интересные факты

Как был открыт литий

История открытия лития очень занимательна и началась более 200 лет назад. В 1800 году бразильский химик Хосе Бонифацио де Андрада э Силва на шведском острове обнаружил новый минерал. Это был кусок петалитовой руды. Через 17 лет, шведский химик Йохан Август Арфведсон, при изучении петалитовой руды, обнаружил в минерале новый элемент. Этот элемент образовал соединения аналогичные Калию и Натрию, но его карбонат и гидроксид были менее растворимы в воде и менее щелочными. Йохан Арфведсон работал в лаборатории Йонса Якоба Берцелиуса. Который в последующем дал название «Литий» новоиспеченному химическому элементу, который в переводе с греческого означает «камень».

Такое название Берцелиус дал элементу для того, чтобы отличать происхождение от калия и натрия. Натрий был найден в значительных количествах в крови животных, а калий в золе растений. Арфведсон доказал, что литий присутствует в таких минералах как сподумен и лепидолит. Проблема заключалась в том, что чистого лития получить не удавалось. Получить литий как отдельный химический элемент удалось только в 1821 году. Это событие совершил английский химик Уильям Томас Бранд путем электролиза оксида лития.

Где и как добывают литий

В 2018 году геологическая служба США оценила мировые запасы лития в 16 миллионов тонн. Хотя эта оценка весьма сомнительна. На сегодняшний день известно только несколько десятков месторождений на которые приходится 75% всех запасов. Эти оцениваемые месторождения включают в себя только литиевые рудники. Есть еще и литиевые соляные концентраты, которые невозможно подсчитать по той же схеме, что и рудники. Они находятся в подземных бассейнах и солончаках. Поэтому, вероятно, их в учет и не брали. Эти смеси содержащие литий концентрируются с помощью солнечного испарения. Вода выпаривается и чистый литий из литиевых растворов добывается электролизом, а из руды с помощью механической обработки.

По состоянию на 2015 год большая часть лития добывается на территории Южной Америки. Если конкретнее, то около 70% миоовых запасов приходится на Аргентину и Чили. В этом направлении Чили занимает лидирующую позицию в мире. Конкуренцию ему составляют такие страны как Австралия, Китай, Аргентина, США и Португалия.

Распространенность лития

Распространенность лития во вселенной значительно меньше, чем других элементов. Есть предположение, что литий был одним из трех элементов синтезированных в результате Большого Взрыва. Его низкое количество во вселенной объясняется очень низкими температурами. В космосе литий преимущественно содержится в составах звезд. Причем у новых звезд содержание лития, вероятно, больше, чем у старых. Это объясняется тем, что литий распадается на два атома гелия при температурах свыше 2,4 миллиона градусов по Цельсию. Это конечно только предположения, но содержание лития в звездах зависит от их температуры. В звездах, температура которых больше, например красных карликах, содержание лития меньше, чем в более холодных. Это только предположение ученых и ее не следует считать точной.

Что касается более точной информации, то тут можно сказать о распространенности его на земле. В чистом виде его распространенность так же мала из-за его химической активности. Основное его содержание на Земле приходится на химические соединения. Литий в небольших количествах концентрируется в морской воде. Значительная часть лития в природе концентрируется в минералах и гранитных интрузиях, а так же в соляных смесях и концентратах. По оценкам ученых запасы лития в природе составляют от 16 до 60 миллионов тонн.

Применение лития

Литий,благодаря своим физическим и химическим свойствам, имеет очень широкую область применения. Самую значительную часть применения лития приходится на электротехнику. Если быть точнее, то на аккумуляторы для электротехники. Все вероятно знают про литий-ионные батареи, которые являются составной частью каждого мобильного телефона, планшета, ноутбука и даже электромобиля. На второй позиции находится производство керамики и стекла. Оксид лития очень широко используется в качестве флюса для обработки кремнезема. При этом он снижает температуру плавления и вязкость материала и значительно снижает коэфициент теплового расширения. Следующим по объемам применением являются всеразличные смазки. Благодаря своим жаростойким свойствам примесь гидроксида лития обеспечивает температуроустойчивость и заданную вязкость смазочных материалов.

В металлургии лийтий используют в качестве добавки к шлаковым флюсам для непрерывной разливки. Так же его используют при производстве всеразличных сплавов металлов. Еще одним применением лития является пиротехния. Это касается именно фейрверков и вспышек. В этом направлении он используется как краситель. Так же литий находит применение и во многих других областях. Такие области включает в себя медицина , производство оптики, очистка воздуха, вооружение и многое другое.

Интересные факты

Интересных фактов связанных с литием довольно много. Стоит начать с того, что литий в небольших количествах содержится в организме человека. Заболеваний связаных с дефицитом лития в организме выявлено не было, но было замечено увеличение числа депрессий и самоубийств у людей с нехваткой лития в организме. Если учесть то, что соединения лития используются в медицинских препаратах против головной боли, можно предположить, что литий влияет на психоэмоциональное состояние людей. Следующим интересным моментом является то, что литий используется при производстве некоторых наркотических веществ. В пример можно поставить метамфетамин, из-за которого в некоторых странах ограничена продажа литиевых батарей, так как они являются значимым способом получения лития в бытовых условиях.

Еще одним интересным моментом является то, что литий используется в ядерной энергетике. В США 65 из 100 ядерных реакторов не могут работать без лития. В 2013 году американское управление подотчетности США заявило о критической нехватке лития для работы ядерных реакторов. И большая часть США в 2013 году могла просто остаться без электричества.

Источник https://new-science.ru/litij/

Источник https://bigenc.ru/c/litii-07d0ed

Источник https://biobloger.ru/litij.html