litiu Este un element metalic al cărui simbol chimic este Li și numărul său atomic este 3. Este al treilea element din tabelul periodic și capul grupului 1 al metalelor alcaline. Dintre toate metalele, este cel cu cea mai mică densitate și cea mai mare căldură specifică. Este atât de ușoară încât poate pluti pe apă.
Numele său derivă din cuvântul grecesc „lithos” care înseamnă piatră. I-au dat acest nume pentru că a fost descoperit tocmai ca parte a unor minerale din rocile magmatice. În plus, a prezentat proprietăți caracteristice similare cu cele ale metalelor sodiu și calciu, care au fost găsite în cenușa vegetală..
Are un singur electron de valență, pierzându-l pentru a deveni cation Li+ în majoritatea reacțiilor tale; sau partajarea acestuia într-o legătură covalentă cu carbon, Li-C în compuși organolitici (cum ar fi alchil litiu).
Aspectul său, ca multe alte metale, este cel al unui solid argintiu care poate deveni cenușiu dacă este expus la umiditate. Poate prezenta straturi negricioase (imaginea superioară), atunci când reacționează cu azotul din aer pentru a forma o nitrură.
Din punct de vedere chimic, este identic cu congenerii săi (Na, K, Rb, Cs, Fr), dar mai puțin reactiv, deoarece electronul său unic are o forță de atracție mult mai mare datorită faptului că este mai aproape de el, precum și datorită efectului scăzut de protecție al cei doi electroni interni ai săi. La rândul său, reacționează la fel ca magneziul, datorită efectului diagonal.
Sărurile de litiu pot fi identificate în laborator prin încălzirea lor într-o brichetă; apariția unei flăcări roșii intense îi va certifica prezența. De fapt, este adesea folosit în laboratoare de predare pentru teste analitice..
Aplicațiile sale variază de la utilizarea ca aditiv pentru ceramică, pahare, aliaje sau amestecuri de turnătorie, până la mediu de răcire și proiectarea de baterii foarte eficiente și mici; deși exploziv, având în vedere caracterul reactiv al litiului. Este metalul cu cea mai mare tendință de oxidare și, prin urmare, cel care renunță cel mai ușor la electronul său.
Indice articol
Prima apariție a litiului în univers datează de mult, la câteva minute după Big Bang, când nucleele de hidrogen și heliu au fuzionat. Cu toate acestea, pământean a trebuit timp ca omenirea să-l identifice ca element chimic.
A fost în 1800, când omul de știință brazilian José Bonifácio de Andrada e Silva a descoperit mineralele spodumene și petalite pe insula suedeză Utö. Cu aceasta, el găsise primele surse oficiale de litiu, dar încă nu se știa nimic despre el.
În 1817, chimistul suedez Johan August Arfwedson a reușit să izoleze din aceste două minerale o sare sulfat care conținea un alt element decât calciu sau sodiu. Până atunci August Johan lucra în laboratoarele celebrului chimist suedez Jöns Jacob Berzelius.
Berzelius a fost cel care a numit acest nou element, produs al observațiilor și experimentelor sale, „lithos”, care înseamnă piatră în greacă. Astfel, litiul ar putea fi în cele din urmă recunoscut ca un element nou, dar îi lipsea încă să îl poată izola..
Doar un an mai târziu, în 1821, William Thomas Brande și Sir Humphry Davy au reușit să izoleze litiul ca metal prin aplicarea electrolizei la oxidul de litiu. Deși în cantități foarte mici, acestea au fost suficiente pentru a observa reactivitatea acesteia.
În 1854, Robert Wilhelm Bunsen și Augustus Matthiessen au reușit să producă litiu metalic în cantități mai mari din electroliza clorurii de litiu. De aici, producția și comerțul său începuseră, iar cererea va crește pe măsură ce se vor găsi noi aplicații tehnologice ca urmare a proprietăților sale unice..
Structura cristalină a litiului metalic este cubică centrată pe corp (corp centrat cubic, bcc). Dintre toate structurile cubice compacte, aceasta este cea mai puțin densă și este în concordanță cu caracteristica sa ca fiind cel mai ușor și cel mai puțin metalic dintre toate..
În ea, atomii Li sunt înconjurați de opt vecini; adică Li se află în centrul cubului, cu patru Li în partea superioară și inferioară la colțuri. Această fază bcc se mai numește α-Li (deși aparent acest nume nu este foarte răspândit).
La fel ca marea majoritate a metalelor sau compușilor solizi, aceștia pot suferi tranziții de fază atunci când experimentează modificări de temperatură sau presiune; atâta timp cât nu sunt întemeiate. Astfel, litiul cristalizează cu o structură romboedrică la temperaturi foarte scăzute (4,2 K). Atomii de Li sunt aproape înghețați și vibrează mai puțin în pozițiile lor.
Când presiunea crește, capătă structuri hexagonale mai compacte; iar atunci când crește și mai mult, litiul suferă alte tranziții care nu au fost pe deplin caracterizate prin difracție cu raze X..
Prin urmare, proprietățile acestui „litiu comprimat” sunt încă în studiu. De asemenea, nu se înțelege încă cum intervin cei trei electroni ai săi, dintre care unul este valența, în comportamentul său ca semiconductor sau metal în aceste condiții de presiune ridicată..
Pare curios că litiul în acest moment rămâne o „carte opacă” pentru cei angajați în analize cristalografice..
Acest lucru se datorează faptului că, deși configurația electronică este 2s1, cu atât de puțini electroni, cu greu poate interacționa cu radiația aplicată pentru a elucida cristalele sale metalice.
Mai mult, se teorizează că orbitalele 1 și 2 se suprapun la presiuni ridicate. Adică atât electronii interni (1sDouă) ca și cele din Valencia (2s1) guvernează proprietățile electronice și optice ale litiului în aceste faze super compacte.
Acestea fiind spuse că configurația electronică a litiului este 2s1, poate pierde un singur electron; celelalte două, din orbitalul interior 1sDouă, ar necesita multă energie pentru a o elimina.
Prin urmare, litiul participă la aproape toți compușii săi (anorganici sau organici) cu un număr de oxidare de +1. Aceasta înseamnă că în legăturile sale, Li-E, unde E devine orice element, se presupune existența cationului Li+ (fie că este vorba de o legătură ionică sau covalentă de fapt).
Numărul de oxidare -1 este puțin probabil pentru litiu, deoarece ar trebui să se lege de un element mult mai puțin electronegativ decât acesta; faptul că în sine este dificil, deoarece acest metal este foarte electropozitiv.
Acest număr de oxidare negativ ar reprezenta o configurație electronică de 2 secundeDouă (pentru a câștiga un electron) și ar fi, de asemenea, izoelectronic pentru beriliu. Acum ar fi presupusă existența anionului Li-, iar sărurile sale derivate s-ar numi lituros.
Datorită potențialului său mare de oxidare, compușii săi conțin în principal cationul Li.+, care, deoarece este atât de mic, poate exercita un efect de polarizare asupra anionilor voluminoși pentru a forma legături covalente Li-E.
Metal alb-argintiu, cu o textură netedă, a cărui suprafață devine cenușie atunci când se oxidează sau se întunecă atunci când reacționează direct cu azotul din aer pentru a-și forma nitrura corespunzătoare. Este atât de ușor încât plutește în apă sau ulei.
Este atât de netedă încât poate fi chiar tăiată cu ajutorul unui cuțit sau chiar cu unghiile, ceea ce nu ar fi deloc recomandat..
6,941 g / mol.
180,50 ° C.
1330 ° C.
0,534 g / ml la 25 ° C.
Da, plutește în apă, dar începe imediat să reacționeze cu ea. Este solubil în amoniac, unde, atunci când se dizolvă, electronii săi sunt solvați pentru a produce culori albastre.
0,818 mm Hg la 727 ° C; adică nici măcar la temperaturi ridicate atomii săi abia pot ieși în faza gazoasă.
0,98 pe scara Pauling.
Mai întâi: 520,2 kJ / mol
În al doilea rând: 7298,1 kJ / mol
În al treilea rând: 11815 kJ / mol
Aceste valori corespund energiilor necesare obținerii ionilor gazoși Li+, LiDouă+ și Li3+, respectiv.
179 ° C.
398 mN / m la punctul său de topire.
În stare lichidă este mai puțin vâscoasă decât apa.
3,00 kJ / mol.
136 kJ / mol.
24.860 J / mol · K. Această valoare este extraordinar de mare; cel mai înalt dintre toate elementele.
0,6
În natură, litiul apare sub forma a doi izotopi: 6Li și 7Li. Numai masa atomică 6.941 u indică care dintre cele două este cea mai abundentă: 7Li. Acesta din urmă reprezintă aproximativ 92,4% din toți atomii de litiu; Între timp el 6Li, aproximativ 7,6% dintre ei.
La ființele vii, organismul preferă 7Li că 6Li; cu toate acestea, în matricile mineralogice izotopul 6Li este mai bine primit și, prin urmare, procentul său de abundență crește peste 7,6%.
Deși este mai puțin reactiv decât celelalte metale alcaline, este încă un metal destul de activ, deci nu poate fi expus atmosferei fără a fi supus oxidării. În funcție de condiții (temperatură și presiune), reacționează cu toate elementele gazoase: hidrogen, clor, oxigen, azot; și cu solide precum fosforul și sulful.
Nu există alte nume pentru litiu metalic. În ceea ce privește compușii săi, o mare parte din aceștia sunt denumiți în funcție de nomenclaturile sistematice, tradiționale sau de stoc. Starea sa de oxidare de +1 este practic neschimbată, deci în nomenclatura stocului (I) nu este scris la sfârșitul numelui.
De exemplu, luați în considerare compușii LiDouăO și Li3N.
LiDouăSau primește următoarele nume:
- Oxid de litiu, conform nomenclaturii stocului
- Oxid litic, conform nomenclaturii tradiționale
- Monoxid de dilitiu, conform nomenclaturii sistematice
În timp ce Li3N se numește:
- Nitrură de litiu, nomenclatura stocului
- Nitrură litică, nomenclatură tradițională
- Mononitridă de trilitiu, nomenclatură sistematică
Nu se cunoaște măsura în care litiul poate fi sau nu esențial pentru organisme. De asemenea, mecanismele prin care ar putea fi metabolizat sunt incerte și sunt încă în studiu..
Prin urmare, nu se știe ce efecte pozitive poate avea o dietă „bogată” în litiu; chiar dacă poate fi găsit în toate țesuturile corpului; mai ales în rinichi.
Efectul farmacologic al anumitor săruri de litiu asupra corpului este cunoscut, în special asupra creierului sau sistemului nervos. De exemplu, reglează nivelurile de serotonină, o moleculă responsabilă de aspectele chimice ale fericirii. Acestea fiind spuse, nu este neobișnuit să ne gândim că modifică sau modifică dispozițiile pacienților care le consumă..
Cu toate acestea, aceștia sfătuiesc să nu consumați litiu împreună cu medicamente care luptă împotriva depresiei, deoarece există riscul de a crește prea mult serotonina.
Nu numai că ajută la combaterea depresiei, ci și la tulburările bipolare și schizofrenice, precum și la alte posibile tulburări neurologice.
Prin speculații, se suspectează că persoanele cu diete sărace în litiu sunt mai predispuse la depresie sau la sinucidere sau omucidere. Cu toate acestea, formal efectele deficienței sale rămân necunoscute..
Litiul nu poate fi găsit în scoarța terestră, cu atât mai puțin în mări sau în atmosferă, în stare pură, ca un metal alb strălucitor. În schimb, a suferit transformări de-a lungul a milioane de ani care l-au poziționat ca un ion Li.+ (în principal) în anumite grupuri minerale și rock.
Se estimează că concentrația sa în scoarța terestră variază între 20 și 70 ppm (o parte pe milion), ceea ce este echivalent cu aproximativ 0,0004% din aceasta. În timp ce în apele marine, concentrația sa este de ordinul 0,14 și 0,25 ppm; adică litiul este mai abundent în pietre și minerale decât în saramură sau în fundul mării.
Mineralele în care se găsește acest metal sunt următoarele:
- Spodumen, LiAl (SiO3)Două
- Petalite, LiAlSi4SAU10
- Lepidolit, K (Li, Al, Rb)Două(Al, da)4SAU10(F, OH)Două
Aceste trei minerale au în comun faptul că sunt aluminosilicați de litiu. Există și alte minerale în care poate fi extras și metalul, cum ar fi argile ambligonite, elbaite, tripilite, eucriptite sau hectorite. Cu toate acestea, spodumenul este mineralul din care se produce cea mai mare cantitate de litiu. Aceste minerale alcătuiesc unele roci magmatice, cum ar fi granitul sau pegmatitul.
În raport cu marea, este extras din saramuri sub formă de clorură de litiu, hidroxid sau carbonat, LiCl, LiOH și LiDouăCO3, respectiv. În același mod poate fi obținut din lacuri sau lagune, sau în depozite diferite de saramură.
În total, litiul este clasat pe locul 25 din abundența elementelor de pe Pământ, ceea ce se corelează bine cu concentrația sa scăzută atât în uscat, cât și în apă și, prin urmare, este considerat un element relativ rar..
Litiul se găsește în stelele tinere, în abundență mai mare decât în stelele mai vechi.
Pentru a obține sau produce acest metal în stare pură, există două opțiuni (ignorând aspectele economice sau profitabilitatea): extragerea acestuia prin acțiunea minieră sau colectarea acestuia în saramură. Acesta din urmă este sursa predominantă în producția de litiu metalic..
Din saramură se obține un amestec LiCl topit, care poate fi apoi supus electrolizei pentru a separa sarea în componentele sale elementare:
LiCl (l) → Li (s) + 1/2 ClDouă(g)
În timp ce mineralele sunt digerate în medii acide pentru a obține ionii Li+ după procesele de separare și purificare.
Chile este poziționat ca fiind cel mai mare producător de litiu din lume, obținându-l din salina Atacama. Pe același continent, urmează Argentina, o țară care extrage LiCl din Salar del Hombre Muerto și, în cele din urmă, din Bolivia. Cu toate acestea, Australia este cel mai mare producător de litiu prin exploatarea spodumenului.
Cea mai cunoscută reacție a litiului este cea care apare atunci când intră în contact cu apa:
2Li (s) + 2HDouăO (l) → 2LiOH (aq) + HDouă(g)
LiOH este hidroxid de litiu și, după cum se poate vedea, produce hidrogen gazos.
Reacționează cu oxigenul gazos și azotul pentru a forma următoarele produse:
4Li (s) + ODouă(g) → 2LiDouăTu)
2Li (s) + ODouă(g) → 2LiDouăSAUDouă(s)
LiDouăSau este oxid de litiu, care tinde să se formeze deasupra LiDouăSAUDouă, peroxid.
6Li (s) + NDouă(g) → 2Li3N (s)
Litiul este singurul metal alcalin capabil să reacționeze cu azot și să provoace această nitrură. În toți acești compuși se poate presupune existența cationului Li+ participarea la legături ionice cu caracter covalent (sau invers).
De asemenea, poate reacționa direct și energic cu halogeni:
2Li (s) + FDouă(g) → LiF (s)
De asemenea, reacționează cu acizi:
2Li (s) + 2HCI (conc) → 2LiCl (aq) + HDouă(g)
3Li (s) + 4HNO3(se diluează) → 3LiNO3(aq) + NO (g) + 2HDouăO (l)
Compușii LiF, LiCl și LiNO3 sunt fluorură de litiu, respectiv clorură și nitrat.
Și în ceea ce privește compușii săi organici, cel mai cunoscut este butilul de litiu:
2 Li + C4H9X → C4H9Li + LiX
Unde X este un atom de halogen și C4H9X este o halogenură de alchil.
Litiul reacționează violent cu apa și poate reacționa cu umezeala de pe piele. De aceea, dacă cineva ar manipula-o cu mâinile goale, ar suferi arsuri. Și dacă este granulat sau sub formă de pulbere, se aprinde la temperatura camerei, ceea ce reprezintă riscuri de incendiu.
Mănușile și ochelarii de protecție ar trebui folosiți pentru manipularea acestui metal, deoarece contactul minim cu ochii ar putea provoca iritații severe..
Dacă este inhalat, efectele pot fi și mai grave, arzând căile respiratorii și provocând edem pulmonar datorită formării interne a LiOH, o substanță caustică..
Acest metal trebuie depozitat scufundat în ulei sau în atmosfere uscate și mai inert decât azotul; de exemplu în argon, așa cum se arată în prima imagine.
Compușii derivați din litiu, în special sărurile sale, cum ar fi carbonatul sau citratul, sunt mult mai siguri. Asta atâta timp cât oamenii care le ingerează respectă indicațiile prescrise de medicii lor..
Unele dintre numeroasele efecte nedorite pe care le poate genera la pacienți sunt: diaree, greață, oboseală, amețeli, amețeli, tremurături, urinare excesivă, sete și creștere în greutate..
Efectele pot fi și mai grave la femeile gravide, afectând sănătatea fătului sau creșterea defectelor congenitale. De asemenea, aportul său nu este recomandat la mamele care alăptează, deoarece litiul poate trece din lapte la bebeluș și de acolo poate dezvolta tot felul de anomalii sau efecte negative..
Cele mai cunoscute utilizări ale acestui metal la nivel popular se află în domeniul medicinei. Cu toate acestea, se aplică în alte domenii, în special în stocarea energiei prin utilizarea bateriilor..
Sărurile de litiu, în special LiDouăCO3, servește ca aditiv în procesele de turnătorie în diferite scopuri:
-Degass
-Desulfurează
-Rafinează boabele de metale neferoase
-Crește fluiditatea zgurilor din matrițele de turnare
-Reduce temperatura de topire a pieselor turnate din aluminiu datorită căldurii sale specifice ridicate.
Compușii alchil-litiu sunt utilizați pentru a alchila (adăugați lanțuri laterale R) sau arylar (adăugați grupări aromatice Ar) structuri moleculare. Se remarcă prin solubilitatea lor bună în solvenți organici și pentru că nu sunt atât de reactivi în mediul de reacție; prin urmare, servește ca reactivi sau catalizatori pentru mai multe sinteze organice.
Stearatul de litiu (produsul reacției dintre o grăsime și LiOH) este adăugat la ulei pentru a crea un amestec lubrifiant.
Acest lubrifiant cu litiu este rezistent la temperaturi ridicate, nu se întărește la răcire și este inert față de oxigen și apă. Prin urmare, își găsește utilizarea în domeniul militar, aerospațial, industrial, auto etc..
Pahare sau ceramice care sunt tratate cu LiDouăSau dobândesc vâscozități mai mici atunci când se topesc și o rezistență mai mare la expansiunea termică. De exemplu, ustensilele de bucătărie sunt fabricate din aceste materiale, iar sticla Pyrex are și acest compus în compoziția sa..
Deoarece este un metal atât de ușor, la fel și aliajele sale; printre ele, cele de aluminiu-litiu. Când este adăugat ca aditiv, acesta nu numai că le conferă o greutate mai mică, ci și o rezistență mai mare la temperaturi ridicate..
Căldura specifică ridicată îl face ideal pentru a fi utilizat ca agent frigorific în procese în care se degajă multă căldură; de exemplu, în reactoarele nucleare. Acest lucru se datorează faptului că „costă” să-și ridice temperatura și, prin urmare, împiedică radiația ușoară a căldurii către exterior.
Iar cea mai promițătoare utilizare dintre toate este pe piața bateriilor litiu-ion. Acestea profită de ușurința cu care litiul se oxidează la Li+ pentru a utiliza electronul eliberat și pentru a activa un circuit extern. Astfel, electrozii sunt fie din litiu metalic, fie din aliaje ale acestora, în cazul în care Li+ poate intercala și călători prin materialul electrolitic.
Ca o curiozitate finală, grupul muzical Evanescense, a dedicat acestui mineral o piesă cu titlul „Litiu”.
Nimeni nu a comentat acest articol încă.