ЛИТИЙ — в космосе, на земле, под водой

«По значимости в современной технике литий является одним из важнейших редких элементов».

Краткая химическая энциклопедия.

Из четырех процентов

История открытия лития началась с …математики. Химик Арфведсон анализировал минерал с рудника Уто. Ученый определил, что это обычный алюмосиликат, и содержание в нем алюминия, кремния и кислорода составляет 96%. Настырный химик задумался — что с оставшимися 4%. Отделив основные составляющие и растворив остаток, он получил раствор со щелочными свойствами. Логично было предположить, что открыт новый элемент.

литий металл

Описанием минерала, из которого извлекли новый элемент, служат слова: «обычный булыжник». Потому и назвали новый металл литием (litos по латыни камень).

Свойства лития

литий элементЛитий — щелочной металл, имеет атомный № 3 в таблице Менделеева.

Характеристики:

  • относится к пластичным и мягким металлам (легко режется ножом);
  • его легко отличить от других металлов — он самый легкий на Земле, не тонет даже в керосине (плотность почти в 2 раза меньше плотности воды);
  • структура кристаллической решетки объемноцентрированная, кубическая;
  • в ряду щелочных металлов у лития самые высокие температуры плавления и кипения.
Интересно: если сделать из лития самолет, его легко поднимут два человека.

Химические свойства:

  1. В условиях повышенной влажности реагирует с газами воздуха. Образуются соединения с литием — нитриды, карбонаты, гидроксиды.
  2. Постоянная валентность лития 1+.
  3. С водой реагирует по формуле 2Li + 2H₂O → 2LiOH + H₂↑.
  4. Охотно реагирует с галогенами (кроме йода), образует галогениды.
  5. При температуре от 100 до 300 градусов образует на поверхности оксидную пленку.
Свойства атома
Название, символ, номер Ли́тий / Lithium (Li), 3
Атомная масса
(молярная масса)
[6,938; 6,997][комм 1][1] а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация [He] 2s1, 1s22s1
Радиус атома 145[2] пм
Химические свойства
Ковалентный радиус 134[2] пм
Радиус иона 76 (+1e)[3] пм
Электроотрицательность 0,98 (шкала Полинга)
Электродный потенциал -3,06 В
Степени окисления +1
Энергия ионизации
(первый электрон)
 519,9 (5,39) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.) 0,534 г/см³
Температура плавления 453,69 K (180,54 °C, 356,97 °F)
Температура кипения 1613 K (1339,85 °C, 2443,73 °F)
Уд. теплота плавления 2,89 кДж/моль
Уд. теплота испарения 148 кДж/моль
Молярная теплоёмкость 24,86[4] Дж/(K·моль)
Молярный объём 13,1 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки кубическая объёмноцентрированная
Параметры решётки 3,490 Å
Температура Дебая 400 K
Прочие характеристики
Теплопроводность (300 K) 84,8 Вт/(м·К)
Номер CAS 7439-93-2
Рекомендуем:  КОБАЛЬТ - щедрый подарок горных духов
Интересно: летящим через океан давали спас-жилет. В нем были порошок от акул, а в подкладку зашивали таблетки гидрида лития (LiH). При попадании в воду таблетки выделяли водород, он наполнял спасательный жилет и не давал утонуть пассажиру.

Месторождения

В природе литий содержится в солевых растворах (подземных водах). Твердые источники часто расположены в пегматитовых рудах. Минералы: сподумен, лепидолит, эльбаит, ядарит.

В России 16 месторождений, но добыча не производится.

Мировые месторождения:

  • Боливия;
  • Аргентина;
  • Чили;
  • Китай.
Печально: в нашей стране спрос на литий-ионные аккумуляторы покрывается китайским импортом. А могли бы сами производить…

Добыча

В добыче литиевого рассола есть пара проблем — география и надежность.

Рассол выкачивают в «бассейны» — специальные пруды, где естественным выпариванием концентрируется содержание элемента. Нужна постоянно высокая температура (география) и время — процесс занимает до года. Дальше концентрированная рапа (1-2% Li) отправляют на обработку на химзавод.

литий производство

Твердые источники разрабатываются традиционными методами бурения и переработки.

В мире четыре производителя контролируют 85% добычи (основные — Аргентина и Чили).

К сведению: крупнейшее месторождение лития в Боливии; это солончак Уюни. Там находится 70% мирового промышленного запаса металла.

Производство

Способы получения лития зависит от исходного материала.

Солевые растворы (рапа) выпаривают, затем осаждают литиевое соединение.

Твердые минералы вначале обогащают (с помощью магнитной сепарации, гравитационных методов, а при добыче крупных кристаллов сподумена просто вручную). Производство происходит в основном гидрометаллургическим способом.

Применение

Литий и его соединения используют:

  1. В производстве аккумуляторов и батарей.
  2. В качестве лигатуры в сплавах.
  3. В ядерной энергетике, радиоэлектронике.
  4. В медицине (соединения лития используют в лечении подагры, как психотропные, антидепрессанты).
  5. В пиротехнике (LiNO3 даст фейерверку красный цвет).
Рекомендуем:  ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ - всё, кроме железа
Познавательно: добавление LiOH к электролиту в аккумуляторах на 20% увеличивает их емкость, и в 2-3 раза срок службы.

Мировое применение легкого металла распределяется так:

  • 56% производство батарей и аккумуляторов;
  • 23% керамика и стекло;
  • 6% консистентные смазки;
  • 2% воздухоочистка;
  • 13% прочие.
Интересно: очистка воздуха на подлодках и в космических кораблях происходит с помощью соединений лития (LiBr, LiCl, LiOH).

Плюсы и минусы литиевых батарей 🔋

Эти аккумуляторы и батареи просты в эксплуатации, они постоянно готовы к эксплуатации.

литиевые источники тока
Литиевые источники тока
Достоинства Недостатки
Хороший ресурс эксплуатации (до 10 лет) Взрывоопасны при нарушении герметичности корпуса
Запас циклов зарядки-разрядки более 1000 Срок службы зависит от времени работы (не от количества циклов зарядка-разрядка)
Нет «эффекта памяти» (батареи можно регулярно подзаряжать) Работает в ограниченном температурном диапазоне (от -20 до +50оС)
Легкий вес Высокая цена
К сведению: Нобелевская премия по химии присуждена за литийионные батареи.

Стоимость

Цена лития марки ЛЭ-1 (99,9%) за килограмм 15 000 рублей.

К сведению: аналитиками прогнозируется рост цен на литий в 2021-2022 годах.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector