«По значимости в современной технике литий является одним из важнейших редких элементов».
Краткая химическая энциклопедия.
Содержание
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.
Описанием минерала, из которого извлекли новый элемент, служат слова: «обычный булыжник». Потому и назвали новый металл литием (litos по латыни камень).
Свойства лития
Литий — 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.
Химические свойства:
- В условиях повышенной влажности реагирует с газами воздуха. Образуются соединения с литием — нитриды, карбонаты, гидроксиды.
- Постоянная валентность лития 1+.
- С водой реагирует по формуле 2Li + 2H₂O → 2LiOH + H₂↑.
- Охотно реагирует с галогенами (кроме йода), образует галогениды.
- 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 |
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.
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.
Твердые источники разрабатываются традиционными методами бурения и переработки.
В мире четыре производителя контролируют 85% добычи (основные — Аргентина и Чили).
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:
- В производстве аккумуляторов и батарей.
- В качестве лигатуры в сплавах.
- В ядерной энергетике, радиоэлектронике.
- В медицине (соединения лития используют в лечении подагры, как психотропные, антидепрессанты).
- В пиротехнике (LiNO3 даст фейерверку красный цвет).
Мировое применение легкого металла распределяется так:
- 56% производство батарей и аккумуляторов;
- 23% керамика и стекло;
- 6% консистентные смазки;
- 2% воздухоочистка;
- 13% прочие.
Плюсы и минусы литиевых батарей ?
Эти аккумуляторы и батареи просты в эксплуатации, они постоянно готовы к эксплуатации.
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 |
Стоимость
Цена лития марки ЛЭ-1 (99,9%) за килограмм 15 000 рублей.