Характеристика і застосування літію

Історія відкриття:

У 1817 р шведський хімік і мінералог серпня Арфведсон, аналізуючи природний мінерал петаліт, встановив, що в ньому міститься “огнепостоянная луг досі невідомої природи”. Пізніше він знайшов аналогічні сполуки у складі інших мінералів. Арфведсон припустив, що це з’єднання нового елемента і дав йому назву літій (від грецького liqoz – камінь).
Металевий літій був виділений в 1818 році англійський хіміком Гемфрі Деві електролізом розплаву гідроксиду літію.

Знаходження в природі та отримання:

Природний літій складається з двох стабільних ізотопів – 6Li (7,42%) і 7Li (92,58%).
Літій – порівняно мало поширений елемент (масова частка в земній корі 1,8 * 10-3%, 18 г / тонну). Крім петаліта LiAl [Si4O10], основними мінералами літію є слюда, лепідоліт – KLi1,5Al1,5 [Si3AlO10] (F, OH) 2 і піроксен сподумен – LiAl [Si2O6].
В даний час для отримання металевого літію його природні мінерали або обробляють сірчаною кислотою, або спікають з CaO або CaCO3, а потім витравлюють водою. Отримують розчини сульфату або гідроксиду літію, з яких осаджують погано розчинний карбонат Li2CO3, який потім переводять у хлорид LiCl. Електролізом розплаву хлориду літію в суміші з хлоридом калію або барію отримують металевий літій.

Фізичні властивості:

Проста речовина літій – м’який лужний метал сріблясто-білого кольору. З усіх лужних металів він самий твердий, високоплавкі (Ткип = 180,5 і Тпл = 1340 ° С). Це найлегший метал (щільність 0,533 г / см3), він плаває не тільки у воді, але і в гасі. Літій та його солі забарвлюють полум’я в кармін-червоний колір.

Хімічні властивості:

Літій проявляє типові властивості лужних металів, взаємодіючи з водою, киснем, іншими неметалами. Зберігати його доводиться під шаром під шаром мінерального масла, придавлюючи зверху, щоб не спливав.
Відповідно до положення в ПСХЕ, літій найменш активний лужний метал. Так в реакції з киснем він утворює в основному оксид літію, а не пероксиди як інші метали. Подібно натрію літій розчиняється в рідкому аміаку, утворюючи синій розчин з металевою провідністю. Розчинений літій поступово реагує з аміаком: 2Li + 2NH3 = 2LiNH2 + H2.
Літій відрізняється підвищеною активністю при взаємодії з азотом, утворюючи з ним вже при звичайній температурі нітрид Li3N.
За деякими властивостями літій і його сполуки нагадують сполуки магнію (діагональне схожість в таблиці Менделєєва).

Найважливіші сполуки:

Оксид літію, Li2O – біла кристалічна речовина, основний оксид, з водою утворює гідроксид

Гідроксид літію – LiOH – білий порошок, зазвичай моногідрат, LiOH * H2O, сильне підставу

Солі літію – безбарвні кристалічні речовини, гігроскопічні, утворюють кристалогідрати складу LiX * 3H2O. Карбонат і фторид літію подібно аналогічним солям магнію малорастворіми. Карбонат і нітрат літію при нагріванні розкладаються, утворюючи оксид літію:
Li2CO3 = Li2O + CO2; 4LiNO3 = 2Li2O + 4NO2 + O2

Пероксид літію – Li2O2 – біла кристалічна речовина, отримують реакцією гідроксиду літію з пероксидом водню: 2LiOH + H2O2 = Li2O2 + 2H2O
Використовують в космічних апаратах і підводних човнах для одержання кисню:
2Li2O2 + 2CO2 = 2Li2CO3 + O2

Гідрид літію LiH отримують взаємодією розплавленого літію з воднем. Безбарвні кристали, реагує з водою і кислотами з виділенням водню. Джерело водню в польових умовах.

Застосування:

Металевий літій – високоміцні і надлегкі сплави з магнієм і алюмінієм для авіаційної та космічної техніки. Легіруюча добавка в металургії (пов’язує азот, кремній, вуглець). Теплоносій (розплав) в ядерних реакторах.

З літію виготовляють аноди хімічних джерел струму та гальванічних елементів з твердим електролітом.
З’єднання: спеціальні скла, глазурі, емалі, кераміка. Монокристали фториду літію використовуються для виготовлення високоефективних (ККД 80%) лазерів
LiOH як добавка в електроліт лужних акумуляторів. Карбонат літію – добавка в розплав при виробництві алюмінію: знижує температуру плавлення електроліту, збільшує силу струму, зменшує небажане виділення фтору.

Металоорганічні з’єднання літію (наприклад бутиллітій LiС4Н9) – широко застосовуються в промисловому і лабораторному органічному синтезі і як каталізатори полімеризації.

Дейтерид літію-6: як джерело дейтерію і тритію в термоядерній зброї (воднева бомба). Див. Ядерні реакції дейтериду літію. (Анімовані моделі).

Зміст літію в організмі людини становить близько 70 мг. Протягом доби в організм дорослої людини надходить близько 100 мкг літію. Літій сприяє вивільненню магнію з клітинних «депо» і гальмує передачу нервового імпульсу, пригнічуючи провідність нервової системи. Солі літію застосовуються психотропні лікарські засоби, надаючи заспокійливий ефект при лікуванні шизофренії і депресії. Проте передозування може призвести до тяжких ускладнень і летального результату.

Посилання на основну публікацію