Ли́тий — химический элемент с атомным номером 3 в периодической системе, обозначается символом Li (лат. Lithium), мягкий щелочной металл серебристо-белого цвета.
|
Литий (Li) | |
|---|---|
| Атомный номер |
3 |
| Внешний вид |
Мягкий серебристо-белый металл |
| Свойства атома | |
| Атомная масса (молярная масса) |
|
| Радиус атома |
155 пм |
| Энергия ионизации (первый электрон) |
|
| Электронная конфигурация |
[He] 2s1 |
| Химические свойства | |
| Ковалентный радиус |
163 пм |
| Радиус иона |
68 (+1e) пм |
| Электроотрицательность (по Полингу) |
0,98 |
| Электродный потенциал |
-3,06В |
| Степени окисления |
1 |
| Термодинамические свойства | |
| Плотность | |
| Удельная теплоёмкость | |
| Теплопроводность | |
| Температура плавления |
553,69 K |
| Теплота плавления | |
| Температура кипения |
1118,15 K |
| Теплота испарения | |
| Молярный объём | |
| Кристаллическая решётка | |
| Структура решётки |
кубическая объёмноцентрированая |
| Период решётки |
3,490 Å |
| Отношение c/a |
n/a |
| Температура Дебая |
400,00 K |
История и происхождение названия[]
Литий был открыт в 1817 году шведским химиком и минералогом А. Арфведсоном сначала в минерале петалите (Li,Na)[Si4AlO10], а затем в сподумене LiAl[Si2O6] и в лепидолите KLi1.5Al1.5[Si3AlO10](F,OH)2. Металлический литий впервые получил Хемфри Дэви в 1825 году.
Свое название литий получил из-за того, что был обнаружен в «камнях» (греч. λίθος — камень). Название было предложено Берцелиусом.
Получение[]
В настоящее время для получения металлического лития его природные минералы или разлагают серной кислотой (кислотный способ), или спекают с CaO или CaCO3 (щелочной способ), или обрабатывают K2SO4 (солевой способ), а затем выщелачивают водой. В любом случае из полученного раствора выделяют плохо растворимый карбонат лития Li2CO3, который затем переводят в хлорид LiCl. Электролиз расплава хлорида лития проводят в смеси с KCl или BaCl2 (эти соли служат для понижения температуры плавления смеси). В дальнейшем полученный литий очищают методом вакуумной дистилляции.
Физические свойства[]
Литий — серебристо-белый металл, мягкий и пластичный, тверже натрия, но мягче свинца. Его можно обрабатывать прессованием и прокаткой. При комнатной температуре металлический литий имеет кубическую объемноцентрированную решетку (координационное число 8), которая при холодной обработке переходит в кубическую плотноупакованную решетку, где каждый атом, имеющий двойную кубооктаэдрическую координацию, окружен 12 другими. Ниже 78 К устойчивой кристаллической формой является гексагональная плотноупакованная структура, в которой каждый атом лития имеет 12 ближайших соседей, расположенных в вершинах кубооктаэдра.
Из всех щелочных металлов литий характеризуется самыми высокими температурами плавления и кипения (180,54 и 1340° С, соответственно), у него самая низкая плотность при комнатной температуре среди всех металлов (0,533 г/см3).
В 1818 немецкий химик Леопольд Гмелин (нем. Gmelin Leopold) (1788—1853) установил, что соли лития окрашивают бесцветное пламя в карминово-красный цвет.
Маленькие размеры атома лития приводят к появлению особых свойств металла. Например, он смешивается с натрием только ниже 380° С и не смешивается с расплавленными калием, рубидием и цезием, в то время как другие пары щелочных металлов смешиваются друг с другом в любых соотношениях.
Химические свойства[]
Щелочной металл, неустойчив на воздухе. Литий является наименее активным щелочным металлом, с сухим воздухом (и даже с сухим кислородом) при комнатной температуре практически не реагирует.
Во влажном воздухе медленно окисляется, превращаясь в нитрид Li3N, гидроксид LiOH и карбонат Li2CO3. В кислороде при нагревании горит, превращаясь в оксид Li2O.
Литий и его соли окрашивают пламя в карминово-красный цвет, это является качественным признаком для определения лития.
Спокойно, без взрыва и загорания, реагирует с водой, образуя LiOH и H2. Реагирует также с этиловым спиртом, образуя алкоголят, с аммиаком и с галогенами (с иодом — только при нагревании).
Литий хранят в петролейном эфире, парафине, газолине или минеральном масле в герметически закрытых жестяных коробках. Металлический литий вызывает ожоги при попадании на кожу, слизистые оболочки и в глаза.
Геохимия лития[]
Литий по геохимическим свойствам относится к крупноионным литофильным элементам, в числе которых калий, рубидий и цезий. Содержание лития в верхней континентальной коре составляет 21 г/т.
Основные минералы лития — слюда лепидолит — KLi1,5Al1,5[Si3AlO10] (F, OH)2 и пироксен сподумен — LiAl [Si2O6]. Когда литий не образует самостоятельных минералов, он изоморфно замещает калий в широко распространенных породообразующих минералах.
Месторождения лития приурочены к редкометалльным гранитным интрузиям, в связи с которыми развиваются литиеносные пегматиты или гидротермальные комплексные месторождения, содержащие также олово, вольфрам, висмут и другие металлы. Стоит особо отметить специфические породы онгониты — граниты с магматическим топазом, выскоим содержанием фтора и воды, и исключительно высокими концентрациями различных редких элементов, в том числе и лития.
Другой тип месторождений лития — рассолы некоторых сильносоленых озёр.
Применение[]
Литий по праву можно назвать важнейшим элементом современной цивилизации и развития технологий. В прошлом и позапрошлом веках критериями развития индустриальной и экономической мощи государств были показатели производства важнейших кислот и металлов, воды и энергоносителей. В 21-м веке Литий прочно и надолго вошел в список таких показателей. Сегодня литий имеет исключительно важное экономическое и стратегическое значение в развитых индустриальных странах, а говоря простым языком: Литий — это дополнительные десятки и сотни миллиардов долларов или рублей в бюджет любой страны, использующей литий.
Термоэлектрические материалы[]
Сплав сульфида лития и сульфида меди — эффективный полупроводник для термоэлектропреобразователей (ЭДС около 530мкВ/градус К).
Химические источники тока[]
Из лития изготовляют аноды химических источников тока (аккумуляторов, например литий-хлорных аккумуляторов), и гальванических элементов с твердым электролитом, резервных, и других (например литий-хромсеребряный элемент, литий-висмутатный элемент,литий-окисномедный элемент, литий-двуокисномарганцевый элемент, литий-йодсвинцовый элемент, литий-йодный элемент, литий-тионилхлоридный элемент, литий-оксидванадиевый элемент, литий-фторомедный элемент, литий-двуокисносерный элемент), работающих на основе неводных жидких и твердых электролитов (тетрагидрофуран, пропиленкарбонат, метилформиат, ацетонитрил).
Кобальтат лития, и молибдат лития показали лучшие эксплуатационные свойства и энергоемкость в качестве положительного электрода литиевых аккумуляторов. Гидроксид лития используется как один из компонентов для приготовления электролита щелочных аккумуляторов.
Кроме того, добавление гидрооксида лития к электролиту тяговых железо-никелевых, никель-кадмиевых, никель-цинковых аккумуляторных батарей повышает их срок службы в 3 раза и емкость на 21 % (за счет образования никелатов лития). Алюминат лития — наиболее эффективный твердый электролит (наряду с цезий-бета-глиноземом).
Металлургия алюминия[]
Карбонат лития является важнейшим вспомогательным веществом (добавляется в электролит) при выплавке алюминия и его потребление растет с каждым годом пропорционально объёму мировой добычи алюминия (расход карбоната лития 2,5-3,5 кг на тонну выплавляемого алюминия).
Легирование алюминия[]
Введение лития в систему легирования позволяет получить новые сплавы с высокой удельной прочностью. Добавка лития снижает плотность сплава и повышает модуль упругости. При содержании лития до 1,8 % сплав имеет низкое сопротивление коррозии под напряжением, а при 1,9 % сплав не склонен к коррозионному растрескиванию. Увеличение содержания лития до 2,3 % способствует возрастанию вероятности образования рыхлот и трещин. Механические свойства при этом изменяются: пределы прочности и текучести возрастают, а пластические свойства снижаются. Наиболее известны системы легирования Al-Mg-Li (пример - сплав 1420, применяемый для изготовления конструкций летательных аппаратов) и Al-Cu-Li (пример - сплав 1460, применяемый для изготовления емкостей для сжиженных газов).
Ракетное топливо[]
Боранат лития — самый емкий источник водорода для его получения в полевых условиях (на 1 кг бораната выделяется 4,1 м³ водорода). Также он применяется в качестве ракетного топлива. Литий и его соединения широко применяются в ракетной технике. Смесь паров лития с молекулярным водородом является эффективным рабочим телом для газофазных ядерных ракетных двигателей. Жидкий литий используется в качестве рабочего тела в электроракетных двигателях, в частности — в сильноточных ЭРД. Литий используется так же в качестве ракетного топлива или добавки к нему. Перхлорат лития применяется как окислитель ракетного топлива. Нитрат лития используется как окислитель ракетного топлива. Сам по себе металлический литий так же используется в качестве мощного ракетного горючего в комбинации с различными окислителями.
| Окислитель | Удельная тяга(Р1,сек) | Температура сгорания °С | Плотность топлива г/см3 | Прирост скорости, ΔVид,25, м/сек | Весовое содерж.горючего % |
|---|---|---|---|---|---|
| Фтор | 378,3 сек | 5350 °C | 0,999 | 4642 м/сек | 28 % |
| Тетрафторгидразин | 348,9 сек | 5021 °C | 0,920 | 4082 м/сек | 21,07 % |
| ClF3 | 320,1 сек | 4792 °C | 1,163 | 4275 м/сек | 24 % |
| ClF5 | 334 сек | 4946 °C | 1,128 | 4388 м/сек | 24,2 % |
| Перхлорилфторид | 262,9 сек | 3594 °C | 0,895 | 3028 м/сек | 41 % |
| Окись фтора | 339,8 сек | 4595 °C | 1,097 | 4396 м/сек | 21 % |
| Кислород | 247,1 сек | 3029 °C | 0,688 | 2422 м/сек | 58 % |
| Перекись водорода | 270,5 сек | 2995 °C | 0,966 | 3257 м/сек | 28,98 % |
| N2O4 | 239,7 сек | 3006 °C | 0,795 | 2602 м/сек | 48 % |
| Азотная кислота | 240,2 сек | 3298 °C | 0,853 | 2688 м/сек | 42 % |
Лазерные материалы[]
Монокристаллы фторида лития используются для изготовления высокоэффективных (КПД 80 %) лазеров на центрах свободной окраски, и для изготовления оптики с широкой спектральной полосой пропускания.
Сплавы[]
Сплавы лития с серебром и золотом, а так же медью являются очень эффективными припоями. Сплавы лития с магнием, скандием, медью, кадмием и алюминием — новые перспективные материалы в авиации и космонавтике. На основе алюмината и силиката лития создана керамика, затвердевающая при комнатной температуре и используемая в военной технике, металлургии, и, в перспективе, в термоядерной энергетике. Огромной прочностью обладает стекло на основе литий-алюминий-силиката, упрочняемого волокнами карбида кремния. Литий очень эффективно упрочняет сплавы свинца и придает им пластичность и стойкость против коррозии.
Электроника[]
Триборат лития-цезия используется как оптический материал в радиоэлектронике. Кристаллические ниобат лития LiNbO3 и танталат лития LiTaO3 являются нелинейными оптическими материалами и широко применяются в нелинейной оптике, акустооптике и оптоэлектронике.
Металлотермия[]
Литий иногда применяется для восстановления методами металлотермии редких металлов.
Ядерная энергетика[]
Изотопы 6Li и 7Li обладают разными ядерными свойствами (сечение поглощения тепловых нейтронов, продукты реакций) и сфера их применения различна. Гафнат лития входит в сосав специальной эмали предназначенной для захоронения высокоактивных ядерных отходов содержащих плутоний.
Литий-6 (термояд)[]
Применяется в термоядерной энергетике.
При облучении нуклида 6Li тепловыми нейтронами получается радиоактивный тритий 31H (Т):
63Li + 10n = 31H + 42He.
Благодаря этому литий-6 может применяться как замена радиоактивного, нестабильного и неудобного в обращении трития как в военных (термоядерное оружие), так и в мирных (управляемый термоядерный синтез) целях. В термоядерном оружии обычно применяется дейтерид лития-6 6LiD.
Литий-7 (теплоноситель)[]
Применяется в ядерных реакторах, использующих реакции с участием тяжёлых элементов, таких, как уран, торий или плутоний.
Благодаря очень высокой удельной теплоёмкости и низкому сечению захвата тепловых нейтронов, жидкий литий-7 (часто в виде сплава с натрием или цезием-133) служит эффективным теплоносителем. Фторид лития-7 в сплаве с фторидом бериллия (66 % LiF + 34 % BeF2 носит название «флайб» (FLiBe)), и применяется как высокоэффективный теплоноситель и растворитель фторидов урана и тория в высокотемпературных жидкосолевых реакторах, и производства трития.
Сушка газов[]
Высокогигроскопичные бромид LiBr и хлорид лития LiCl применяются для осушения воздуха и других газов.
Медицина[]
Соли лития обладают психотропным действием и используются в медицине при профилактике и лечении ряда психических заболеваний. Наиболее распространен в этом качестве карбонат лития.
Смазочные материалы[]
Стеарат лития («литиевое мыло») используется в качестве высокотемпературной смазки.
Регенерация кислорода в автономных аппаратах[]
Гидроксид лития LiOH, пероксид Li2O2 и супероксид LiO2 применяются для очистки воздуха от углекислого газа; при этом последние два соединения реагируют с выделением кислорода (например, 4LiO2 + 2CO2 → 2Li2CO3 + 3O2), благодаря чему они используются в изолирующих противогазах, в патронах для очистки воздуха на подлодках и т. д.
Силикатная промышленность[]
Литий и его соединения широко применяют в силикатной промышленности для изготовления специальных сортов стекла и покрытия фарфоровых изделий, в черной и цветной металлургии (для раскисления, повышения пластичности и прочности сплавов).
Прочие области применения[]
Соединения лития используются в текстильной промышленности (отбеливание тканей), пищевой (консервирование) и фармацевтической (изготовление косметики).
Цены[]
В 2006 году цены на металлический литий 99 % составили в среднем 70 долл за 1 кг.[источник?]
Изотопы лития[]
Природный литий состоит из двух стабильных изотопов: 6Li (7,5 %) и 7Li (92,5 %); в некоторых образцах лития изотопное соотношение может быть сильно нарушено вследствие природного фракционирования изотопов. Известны 7 искусственных радиоактивных изотопов лития (от 4Li до 12Li). Наиболее устойчивый из них, 8Li, имеет период полураспада 0,8403 с. Экзотический изотоп 3Li (трипротон), по-видимому, не существует как связанная система.
7Li является одним из немногих изотопов, возникших при первичном нуклеосинтезе (т. е. вскоре после Большого Взрыва), а не в звёздах.
См. также[]
Категория:Соединения лития
Ссылки[]
- Литий на Webelements
- Литий в Популярной библиотеке химических элементов
- [1]
- "Литий" - статья в Физической энциклопедии
Литература[]
- Плющев В.Е., Степин Б.Д. Химия и технология соединений лития, рубидия и цезия.- М.-Л.: Химия, 1970.- 407 с
| 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 | ||||||||
af:Litium ar:ليثيوم ast:Litiu be:Ліцій bg:Литий bn:লিথিয়াম bs:Litijum ca:Liti co:Litiu cs:Lithium cy:Lithiwm da:Lithium de:Lithium el:Λίθιο en:Lithium eo:Litio es:Litio et:Liitium eu:Litio fi:Litium fr:Lithium ga:Litiam gl:Litio (elemento) he:ליתיום hr:Litij hu:Lítium hy:Լիթիում id:Litium io:Litio is:Litín it:Litio ja:リチウム jbo:roksodna ka:ლითიუმი ko:리튬 ksh:Lithium ku:Lîtyûm la:Lithium lb:Lithium lt:Litis lv:Litijs mk:Литиум ml:ലിഥിയം nds:Lithium nl:Lithium nn:Litium no:Litium oc:Liti pl:Lit (pierwiastek) pt:Lítio ro:Litiu sh:Litij simple:Lithium sk:Lítium sl:Litij sq:Litiumi sr:Литијум sv:Litium th:ลิเทียม tr:Lityum ug:لىتىي uk:Літій uz:Litiy vi:Liti wa:Litiom zh:锂 zh-min-nan:Li (goân-sò͘) zh-yue:鋰
- Страница 0 - краткая статья
- Страница 1 - энциклопедическая статья
- Разное - на страницах: 2 , 3 , 4 , 5
- Прошу вносить вашу информацию в «Литий 1», чтобы сохранить ее