Літій

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

Літій (Li)
Атомний номер 3
Зовнішній вигляд м'який, сріблясто-білий
метал
Властивості атома
Атомна маса
(молярна маса)
6.941 а.о.м. (г/моль)
Радіус атома 155 пм
Енергія іонізації
(перший електрон)
519.9(5.39) кДж/моль (еВ)
Електронна конфігурація [He] 2s1
Хімічні властивості
Ковалентний радіус 163 пм
Радіус іона 68 (+1e) пм
Електровід'ємність
(за Полінгом)
0.98
Електродний потенціал
Ступені окислення 1
Термодинамічні властивості
Густина 0.534 г/см3
Питома теплоємність 3.489 Дж/(K моль)
Теплопровідність 84.8 Вт/(м К)
Температура плавлення 553.69 K
Теплота плавлення 2.89 кДж/моль
Температура кипіння 1118.15 K
Теплота випаровування 148 кДж/моль
Молярний об'єм 13.1 см3/моль
Кристалічна ґратка
Структура ґратки кубічна
об'ємноцентрована
Період ґратки 3.490 Å
Відношення c/a n/a
Температура Дебая 400.00 K
Періодична система елементів
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Uub Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
Ця стаття містить забагато граматичних помилок.

Ви можете допомогти проекту, виправивши їх.


Зміст

[ред.] Історія

Літій був відкритий у 1817 році шведським хіміком і мінералогом А. Арфведсоном. Спочатку в мінералі петаліті (Li,Na)[Si4AlO10], а потім в сподумені LiAl[Si2O6] і в лепідоліті KLi1.5Al1.5[Si3AlO10](F,OH) 2. Металевий літій вперше отримав Х. Деві у 1825.

[ред.] Походження назви

Свою назву літій отримав через те, що був виявлений в «каменях» (грец. λίθος — камінь). Назва була запропонована Берцеліусом.

[ред.] Отримання

В даний час для отримання металевого літію його природні мінерали розкладають сірчаною кислотою (кислотний спосіб), або спікають з CAO, або CaCO3 (лужний спосіб), або обробляють K2SO4 (сольовий спосіб). Потім вилуговують водою. У будь-якому випадку з отриманого розчину виділяють погано розчинний карбонат літію Li2CO3, який потім переводять в хлорид LiCl. Електроліз розплаву хлориду літію проводять у суміші з KCl або BaCl2 (ці солі слугують для пониження температури плавлення суміші). Надалі отриманий літій очищають методом вакуумної дистиляції.

[ред.] Хімічні властивості

Лужний метал, нестійкий на повітрі. Літій є найменш активним лужним металом, з сухим повітрям (і навіть з сухим киснем) при кімнатній температурі практично не реагує.

У вологому повітрі поволі окислюється, перетворюючись на нітрид Li3N, гідроксид LIOH і карбонат Li2CO3. У кисні при нагріванні горить, перетворюючись на оксид Li2O.

Літій і його солі забарвлюють полум'я в карміново-червоний колір, що є якісною ознакою для визначення літію.

Спокійно, без вибуху і загоряння, реагує з водою, утворюючи LIOH і H2. Реагує також з етиловим спиртом, утворюючи алкоголят, з аміаком і з галогенами (з йодом — тільки при нагріванні).

Літій зберігають в петролейному ефірі, парафіні, газоліні або мінеральному маслі в герметично закритих жерстяних коробках. Металевий літій викликає опіки при попаданні на шкіру, слизові оболонки і в очі.

[ред.] Геохімія літію

За геохімічними властивостями літій відноситься до багатоіонних літофільних елементів, в числі яких калій, рубідій і цезій. Вміст літію у верхній континентальній корі складає 21 г/т.

Основні мінерали літію — слюда лепідоліт KLi1,5Al1,5[Si3AlO10] (F, OH) 2 і піроксен сподумен — LiAl [Si2O6]. Коли літій не утворює самостійних мінералів, він ізоморфно заміщає калій в широко поширених породообразующих мінералах.

Родовища літію приурочені до рідкометальних гранітних інтрузій, у зв'язку з якими розвиваються літієносні пегматіти або гідротермальні комплексні родовища, що містять також олово, вольфрам, вісмут і інші метали. Варто особливо відзначити специфічні породи онгоніти — граніти з магматичним топазом, високим вмістом фтору і води, і винятково високими концентраціями різних рідкісних елементів, у тому числі і літію.

Інший тип родовищ літію — розсоли деяких сильносолених озер.

[ред.] Застосування

  • З літію виготовляють аноди хімічних джерел струму (акумуляторів), що працюють на основі твердих електролітів неводів.
  • Завдяки дуже високій питомої теплоємності, рідкий літій (часто у вигляді сплаву з натрієм або цезієм-133) може служити ефективним теплоносієм. В ядерних реакторах з цією метою застосовують ізотоп 7Li, який, на відміну від 6Li, має низький січення захоплення теплових нейтронів.
  • Опромінюючи нуклід 6Li тепловими нейтронами, отримують радіоактивний тритій ³1H (Т):

63Li + 10n = ³1H + 42He.

  • Дейтерід літію-6 6LiD використовується як термоядерне пальне у водневих бомбах.
  • Літій і його сполуки широко застосовують в силікатній промисловості для виготовлення спеціальних сортів скла і покриття порцеляни, в чорній і кольоровій металургії (для розкислювання, підвищення пластичності і міцності сплавів), для отримання пластичних мастил.
  • Сполуки літію використовуються в текстильній промисловості (вибілювання тканин), харчовій (консервація) і фармацевтичній (виготовлення косметики).
  • Солі літію використовуються в медицині як антидепресанти.
  • Карбонат літію Li2CO3 застосовується у виробництві алюмінію.
  • Високогігроскопічні бромід LiBr і хлорид літію LiCl застосовуються для осушення повітря і інших газів.
  • Гідроксид літію використовується як один з компонентів для приготування електроліту лужних акумуляторів.
  • Сплави літію з магнієм, скандієм, міддю, кадмієм і алюмінієм — нові перспективні матеріали в авіації і космонавтиці. На основі алюміната і силікату літію створена кераміка, що твердіє при кімнатній температурі і використовується у військовій техніці, металургії, і, в перспективі, в термоядерній енергетиці. Величезною міцністю володіє скло на основі літій-алюміній-силікату, зміцнюваного волокнами карбіду кремнію. Літій дуже ефективно зміцнює сплави свинцю і додає їм пластичності і стійкості проти корозії.
  • Алюмінат літію — найбільш ефективний твердий електроліт (разом з цезій-бета-глиноземом).
  • Стеарат літію («літієве мило») використовується як високотемпературне мастило.
  • Кристалічні ніобат літію LiNbO3 і танталат літію LiTaO3 є нелінійними оптичними матеріалами і широко застосовуються в нелінійній оптиці, акустооптиці й оптоелектроніці.
  • Гидроксид літію LIOH, пероксид Li2O2 і супероксид LiO2 застосовуються для очищення повітря від вуглекислого газу; при цьому останні дві сполуки реагують з виділенням кисню (наприклад, 4LiO2 + 2CO2 → 2Li2CO3 + 3O2), завдяки чому вони використовуються в протигазах, в патронах для очищення повітря на підводних човнах і т.д. Крім того, додавання гідроксиду літію до електроліту тягових залізо-никельових, нікель-кадмієвих, нікель-цинкових акумуляторних батарей підвищує їх термін служби в 3 рази і місткість на 21 %(за рахунок утворення нікелатів літію).
  • Літій і його сполуки широко застосовуються в ракетній техніці. Суміш парів літію з молекулярним воднем є ефективним робочим тілом для газофазних ядерних ракетних двигунів. Рідкий літій використовується в якості робочого тіла в електроракетних двигунах, зокрема — в сильноточних ЕРД. Літій використовується так само як ракетне паливо або добавка до нього. Перхлорат літію застосовується як окислювач ракетного палива. Нітрат літію використовується як окислювач ракетного палива.

[ред.] Ізотопи літію

Природний літій складається з двох стабільних ізотопів: 6Li (7,5 %) і 7Li (92,5 %); у деяких зразках літію ізотопне співвідношення може бути сильно порушене унаслідок природного фракціонування ізотопів. Відомо 7 штучних радіоактивних ізотопів літію (від 4Li до 12Li). Найбільш стійкий з них, 8Li, має період напіврозпаду 0,8403 с. Екзотичний ізотоп 3Li (тріпротон), мабуть, не існує як зв'язана система.

7Li є одним з небагатьох ізотопів, що виникли при первиyному нуклеосинтезы (тобто незабаром після Великого Вибуху), а не в зірках.

[ред.] Біологічна роль

[ред.] Дивись також