Літій

ЛІТІЙ (Lithium; від греч.камень), Li – хім. елемент I групи періодичної системи елементів; ат. н. 3, ат. м. 6,941. Сріблясто-білий метал. У з’єднаннях виявляє ступінь окислення +1. Природний Л.- суміш стабільних ізотопів
6Li (7,42%) і Li (92,58%). Отримані радіоактивні ізотопи 8Li і 9Li з періодами напіврозпаду відповідно 0,841 і 0,168 сек. Л. відкрив (1817) швед, хімік І.-А. Арфведсон в мінералі петаліте. Металевий Л. вперше отримав (+1818) англ. хімік і фізик Г. Деві електролізом окису літію. Зміст літію в земній корі 3,2 • 10-3%. Літій у вільному стані не зустрічається через велику хім. активності. Входить до складу мн. мінералів, що складають гірські породи; міститься в мінер, джерелах, морській воді, озерах, грунтах, кам’яних вугіллі, в живих організмах і рослинах. Найважливіші мінерали, що містять Л .: сподумен, петаліт LiAl [Si4O10] Амблигонит LiAl [РO4] (F, ОН), літієві слюди – ціннвал’діт і лепідоліт. Кристалічна решітка Л. об’емноцентрірованная кубічна з періодом а = 3,5023 А (т-ра 20 ° С). При низькій т-рі спостерігаються ін. Модифікації. Атомний радіус 1,57А, іонний радіус Li⁺ дорівнює 0,68А. Л.- найлегший метал; щільність (т-ра 0 ° С) 0,539 г / см³ tпл 180,54 ° С, tкіп1327 ° С; температурний коеф. лінійного розширення 5,6 • 10 град; коеф. теплопровідності (т-ра 0 ° С) 0,17 кал / см • сек • град; теплоємність (т-ра 0 ° С) 0,79 кал \ г – град. Металевий Л. володіє високою електропроводност’ю.
Питомий електричний опір (т-ра 0 ° С) 8,12 мком • ледве. Металевий літій парамагнитен, з’єднання його діамагнітни. Пари Л. в основному одноатомни, пофарбовані в яскраво-червоний колір, леткі сполуки Л- забарвлюють полум’я пальника в карміново-червоний колір. Літій- м’який метал, в холодному стані легко ріжеться ножем. Відрізняється пластичністю і в’язкістю, легко простягається через фільєри, прокочується до фільму. Твердість по Моосу – 0,6 (твердіше ін. Лужних металів); тиск витікання (т-ра 15-20 ° С) 1,7 кгс / мм2] модуль пружності 500 кгс / мм²; межа міцності на розтяг 11,8 кгс / мм²; відносне подовження 50-70%. Металевий Л. на повітрі покривається темно-сірим нальотом – шаром продуктів взаємодії з азотом, киснем і вологою повітря. Склад такого шару залежить від чистоти самого Л., стану його поверхні, т-ри навколишнього середовища і вологості. Якщо вологість повітря не перевищує 80%, Л. повільно реагує з азотом, утворюючи нітрид Li3N, і лише частково окислюється. У більш вологому повітрі утворюється в основному гідроокис LiOH. Т-ра спалаху технічного Л. 200 ° С, а рафінованого 640 ° С. Л. горить з утворенням окису Li2О.
З сухим киснем при низькій т-рі не реагує. Взаємодія літій з водою відбувається більш спокійно в порівнянні з ін. Лужними металами – без плавлення і самозаймання з утворенням гідроокису LiOH і виділенням водню. При безпосередній взаємодії розплавленого металу з воднем виходить гід-pud LiH. З киснем Л. утворює окис Li2O і перекис Li2O2 (непрямим шляхом). З азотом взаємодіє при т-рі 250-460 ° С з утворенням нітриду Li3N. При взаємодії з галогенами дає галоген- Ніди LiF, LiCl, LiBr і Lil. Відомо кілька халькогенидов – з’єднань Л. з сіркою, селеном і телуром. Нагрівання Л. з сіркою призводить до отримання сульфіду Li2S – зеленувато-жовтого кристалічного речовини. При дії елементарного селену на розчин металевого Л. в рідкому аміаку при т-рі – 33 ° С виділяється аміакати селеніду Л., к-рий при нагріванні у вакуумі при т-рі 150 ° С переходить у селенід Li2Se – кристали червоно-коричневого кольору . З телуром Л. утворює безбарвні кристали телуриду Li3Te. З вуглецем Л. при нагріванні дає карбід Li2C2 – безбарвні тендітні кристали.
Відомі сполуки Л. з кремнієм Li4Si, Li3Si і Li2Si, з фосфором Li3P, Li2P, LiP і Li2P5, з миш’яком Li3As і LiAs. Л. з його сполук отримують електролізом і вакуумно-термічним відновленням. При електролізі використовують евтектичну суміш хлоридів літію і калію, плавких при т-рі 361 ° С. Електроліз ведуть при т-рі 400- 460 ° С. Добутий метал містить близько 0,3-4% Na і К, а також невелика кількість домішок міді, заліза, кальцію, щ кремнію, алюмінію, магнію і хлору. Для одержання особливо чистого металу застосовують евтектичну суміш хлориду і броміду літію. Електроліз в цьому випадку ведуть в охолоджуваних водою металевих ваннах. При вакуумно-термічному відновленні використовують окис Л., моноалюмінат Л., сподумен. Як відновлювачів застосовують кремній (за наявності окису кальцію), алюміній або феросиліцій (за наявності карбонату кальцію). З’єднання і сплави Л. знаходять застосування в техніці та енергетиці.
При бомбардуванні нейтронами ізотоп 6Li перетворюється на надважкий водень – тритій, к-рий використовують, зокрема, в атомних батареях. Рідкий металевий Л. примі-няют як теплоносій в ядерних реакторах, а деякі його сполуки використовують у захисних екранах цих реакторів. Водневі сполуки Л.- перспективні матеріали для отримання висококалорійного палива для надшвидкісних літаків, космічних кораблів, підводних човнів і ін. У металургії Л. його сполуки і літійових сплави використовують для розкислення, модифікування, додання сплавам пластич-ності і міцності, високої корозійної стійкості ( алюмінієві сплави аерон і склерон, що містять близько 0,1% Li); для поліпшення антифрикційних св-в сплавів поряд з поліпшенням їх хутро. характеристик (свінцовокальціевие підшипникові сплави, що містять близько 0,04% Li); для поліпшення ливарних св-в чавуну; для дегазації та десуль-фураціі розплавів кольорових металів та їх сплавів. Стеарат Л. використовують у произове т. Н. пластичних мастил, що мають високу т-ру плавлення (170-200 ° С) і одночасно водостійких. Фосфорні і силікатні мінерали Л., а також його сполуки (алюмінат, карбонат, кобальтит, титанат, фторид та ін.) Знаходять застосування при произове кераміки і скла
Радіус атома і іона літію – найменші в групі. Крім того, іон літію має два електрона на зовнішньому рівні, так як у іонів інших лужних металів – по вісім електронів. Цим обумовлюється деякі особливості властивостей і з’єднань літію. Наприклад, скачки в зміні властивостей між літієм і натрієм дещо більше, ніж між іншими лужними металами. У з’єднаннях зв’язку літію з іншими елементами мають менш іонний характер, що наближає його до магнію.
На відміну від солей інших лужних металів фторид, карбонат і фосфат літію (LiF, Li2CO3, Li3PO4) мало розчиняються у воді і подібні в цьому відношенні з аналогічними солями магнію.
Іон Li може грати роль комплексоутворювача:

LiBr + 4NH3 = [Li (NH3) 4] Br

Що не характерно для інших лужних металів.
Аналогію у властивостях деяких сполук літію і магнію можна пояснити близькістю величин їх іонних радіусів (відповідно 0,68 і 0,74 А).
Застосування літію.
Ізотоп Li використовується як вихідний продукт для отримання тритію T в ядерній реакції. Ізотоп Li використовувався як теплоносій в атомних реакторах. Літій і деякі його сполуки служать паливом для ракет. Гідроксид літію – компонент електроліту для лужних акумуляторів, а також його використання в батареях для ПК і мобільних телефонів. Використовують літій в антифрикційних сплавах для підшипників, а також в якості добавки до інших сплавів, яка поліпшує їх механічні властивості.

Посилання на основну публікацію