História lítia, štruktúra, vlastnosti, riziká a použitie

On lítium Je to kovový prvok, ktorého chemický symbol je li a jeho atómové číslo je 3. Je to tretí prvok periodickej tabuľky a hlavy skupiny 1 alkalických kovov. Zo všetkých kovov je ten, ktorý má najnižšiu hustotu a väčšie špecifické teplo. Je také ľahké, že sa môže vznášať vo vode.

Jeho meno je odvodené z gréckeho slova „lithos“, čo znamená kameň. Udelili toto meno, pretože bolo presne objavené ako súčasť niektorých minerálov v igneóznych skalách. Okrem toho vyjadril charakteristické vlastnosti podobné vlastnostiam kovov sodíka a vápnika, ktoré boli v rastlinnom popole.

Kusy kovových lítia pokryté nitridovou vrstvou uloženou v argóne. Zdroj: Hi-RES obrázky chemických prvkov [CC po 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/o/3.0)]

Má jediný elektrón Valencie, ktorý ho stráca, aby sa stal katiónom Li⁺ vo väčšine jeho reakcií; alebo zdieľanie v kovalentnej väzbe s uhlíkom, Li-C v organolitových zlúčeninách (napríklad alcheiliti).

Jeho vzhľad, rovnako ako mnoho iných kovov, je vzhľad strieborného striebra, ktorý sa môže stať šedým, ak je vystavený vlhkosti. Pri reagovaní so vzduchovým dusíkom môžete zobraziť načernaté vrstvy (horný obrázok).

Chemicky je totožné s jeho rovesníkmi (Na, K, RB, CS, FR), ale menej reaktívny, pretože jeho jediný elektrón má oveľa väčšiu silu príťažlivosti, aby sa k nemu bližšie stala, ako aj zlý tieniaci účinok jej dvoch vnútorné elektróny. Zase reaguje ako horčík v dôsledku diagonálneho účinku.

V laboratóriu je možné identifikovať lítiové soli, ak sa zahrievajú zapaľovač; Vzhľad intenzívneho karmínového farebného plameňa potvrdí jeho prítomnosť. V skutočnosti sa zvyčajne používa vo výučbových laboratóriách na analytické pochody.

Ich aplikácie sa líšia od použitia ako prísadka na keramiku, sklo, zliatiny alebo zmesi topenia, až po chladivo a vysoko efektívne a malé batérie; Aj keď je výbušný, vzhľadom na reaktívny charakter lítia. Je to kov s najväčšou tendenciou o oxidáciu, a preto, ktorý dáva najväčšiu ľahkosť.

[TOC]

História

Objavenie

Prvý vzhľad lítia vo vesmíre sa datuje ďaleko, niekoľko minút po veľkom tresku, keď sa zlúčili jadrá vodíka a hélia. Humanitu však pozemsky vyžadoval čas, aby ho identifikovala ako chemický prvok.

Bolo to v roku 1800, keď brazílsky vedec José Bonifácio de Andrada E Silva objavil minerály Espodumena a Petalita na švédskom ostrove Utö. S tým našiel prvé oficiálne zdroje lítia, ale o ňom nebolo nič známe.

V roku 1817 bol švédsky chemik Johan August Arfwedson schopný izolovať sulfátovú soľ z týchto dvoch minerálov, ktoré obsahovali iný prvok ako vápnik alebo sodík. Dovtedy august Johan pracoval v laboratóriách slávneho švédskeho chemika Jönsa Jacoba Berzeliusa.

Bol to Berzelius, ktorý nazval tento nový prvok, produktom jeho pozorovaní a experimentov, „Lithos“, čo znamená kameň v gréčtine. Lítium teda možno konečne rozpoznať ako nový prvok, ale stále mu chýbalo izolovanie.

Izolácia

O rok neskôr, v roku 1821, sa William Thomas Brande a Sir Humphry Davy podarilo izolovať lítia ako kov pri aplikácii elektrolýzy na oxid lítia. Aj keď vo veľmi malých množstvách stačili na to, aby pozorovali svoju reaktivitu.

V roku 1854 mohli Robert Wilhelm Bunsen a Augustus Matthiessen produkovať kovový lítium vo väčšom množstve z elektrolýzy chloridu lítium. Odtiaľto sa začal jeho výroba a obchod a dopyt by rástol, pretože po jeho jedinečných vlastnostiach sa našli nové technologické aplikácie.

Elektronická štruktúra a konfigurácia

Kryštalická štruktúra kovového lítia je kubický v tele (Telové kubické, Bcc). Zo všetkých kompaktných kubických štruktúr je to menej husté a je v súlade s jeho charakteristikou ako ľahší a menej hustý kov všetkých.

V ňom sú atómy Li obklopené ôsmimi susedmi; To znamená, že Li je v strede kocky, so štyrmi Li hore a dole v rohoch. Táto fáza BCC sa tiež nazýva a-li (hoci zjavne táto nominálna hodnota nie je široko rozšírená).

Fáza

Rovnako ako veľká väčšina kovov alebo tuhých zlúčenín, môžu utrpieť fázové prechody, keď sa vyskytnú zmeny v teplote alebo tlaku; Pokiaľ nie sú založené. Lítium teda kryštalizuje štruktúrou rhomboédiky pri veľmi nízkych teplotách (4,2 K). Li atómy sú takmer zmrazené a vo svojich pozíciách vibrujú menej.

Keď sa tlak zvýši, získava kompaktnejšie šesťuholníkové štruktúry; A tým, že sa ešte viac zvyšuje, lítium trpí inými prechodmi, ktoré neboli schopné úplne charakterizovať X -BAY difrakciou.

Preto vlastnosti tohto „komprimovaného lítia“ zostávajú. Podobne nie je pochopené, ako jeho tri elektróny, z ktorých jeden je z Valencie, zasahuje do ich správania ako polovodič alebo kov v týchto podmienkach vysokých tlakov.

Môže vám slúžiť: Kyselina benzoová (C6H5COOH)

Tri elektróny namiesto jedného

Zdá sa zvláštne, že lítium v ​​tomto bode zostáva ako „nepriehľadná kniha“ pre tých, ktorí sú venovaní kryštalografickým analýzam.

Je to preto, že hoci elektronická konfigurácia je 2s¹, S tak málo elektrónom môžete sotva interagovať s žiarením aplikovaným na objasnenie kovových kryštálov.

Okrem toho sa predpokladá, že orbitály 1 a 2 s sa prekrývajú pri vysokých tlakoch. To znamená, obe vnútorné elektróny (1S²) ako tie vo Valencii (2s¹) Riadiť elektronické a optické vlastnosti lítia v týchto super kompaktných fázach.

Oxidačné číslo

Napriek tomu, že elektronická konfigurácia lítia je 2s¹, Môžete stratiť jeden elektrón; Ďalšie dva, vnútorného orbitálu 1s², na ich odstránenie by vyžadovalo veľa energie.

Preto sa lítia podieľa takmer na všetkých svojich zlúčeninách (anorganických alebo organických) s oxidačným počtom +1. To znamená, že vo svojich prepojeniach, Li-e, kde sa stáva akýmkoľvek prvkom, sa predpokladá existencia katiónu Li⁺ (či iónový alebo kovalent skutočne uvedený odkaz).

Oxidačné číslo -1 je nepravdepodobné pre lítium, pretože by sa muselo prepojiť s oveľa menej elektronegatívnym prvkom ako on; skutočnosť, že je ťažké byť týmto veľmi elektropozitívnym kovom.

Toto negatívne oxidačné číslo by predstavovalo elektronickú konfiguráciu 2S² (za víťazstvo v elektróne) a bolo by tiež izolektronické pre berylium. Teraz by sa predpokladala existencia aniónu Li^-, a jeho odvodené soli by sa nazývali lituros.

Vďaka svojmu veľkému oxidačnému potenciálu ich zlúčeniny väčšinou obsahujú litáciu⁺, Čo preto, že je tak malý, môže mať polarizačný účinok na objemné anióny na vytvorenie kovalentných väzieb li-e.

Vlastnosti

Crimson Plameň lítiových zlúčenín. Zdroj: anti t. Nissinen (https: // www.Flickr.com/photos/Veisto/2128261964)

Fyzický vzhľad

Strieborný biely kov s mäkkou textúrou, ktorého povrch sa stáva šedým, keď je oxidovaný alebo stmavne, keď reaguje priamo so vzduchovým dusíkom, aby sa vytvoril zodpovedajúci dusitan. Je to také ľahké, že pláva vo vode alebo oleji.

Je také mäkké, že môže dokonca krájať nôž alebo dokonca s prstami, ktoré by sa vôbec neodporúčali.

Molárna hmota

6 941 g/mol.

Bod topenia

180,50 ° C.

Bod varu

1330 ° C.

Hustota

0,534 g/ml pri 25 ° C.

Rozpustnosť

Áno, pláva vo vode, ale okamžite začne reagovať rovnakým. Je rozpustný v amoniaku, kde keď sú ich elektróny rozpustené tak, aby spôsobili modré farby.

Tlak vodnej pary

0,818 mm Hg pri 727 ° C; to znamená, že ani pri vysokých teplotách ich atómy sotva uniknú z fázy sódy.

Elektronegativita

0,98 v Paulingovej stupnici.

Ionizačné energie

Prvé: 520,2 kj/mol

Po druhé: 7298,1 kJ/mol

Tretie: 11815 kj/mol

Tieto hodnoty zodpovedajú potrebným energiám na získanie plynných iónov li⁺, Li²⁺ a li³⁺, respektíve.

Teplota

179 ° C.

Povrchové napätie

398 Mn/m v jeho teplote topenia.

Hrebeň

V kvapalnom stave je menej viskózny ako voda.

Fúzne teplo

3,00 kJ/mol.

Odparovanie

136 kj/mol.

Kapacita moláru

24.860 j/mol · k. Táto hodnota je mimoriadne vysoká; Najvyšší zo všetkých prvkov.

Mohs tvrdosť

0,6

Izotopy

V prírode je lítium prezentované vo forme dvoch izotopov: ⁶Li a ⁷Li. Atómová hmota 6 941 alebo sama o sebe naznačuje, ktorá z týchto dvoch je najhojnejšia: ⁷Li. Posledne menovaný tvorí asi 92,4% všetkých atómov lítia; Medzitým on ⁶Li, asi 7,6% z nich.

U živých bytostí organizmus uprednostňuje ⁷Li, že ⁶Li; Avšak v mineralogických matrici izotop ⁶Li je lepšie prijatá, a preto jej percento nárastu nad 7,6%.

Reaktivita

Aj keď je menej reaktívny ako iné alkalické kovy, je to stále dosť aktívny kov, takže nemôže byť vystavený atmosfére bez oxidácií utrpenia. V závislosti od podmienok (teplota a tlak) reaguje so všetkými plynnými prvkami: vodík, chlór, kyslík, dusík; a tuhé látky, ako je fosfor a síra.

Menovanie

Neexistujú žiadne ďalšie mená s tým, čo nazvať lítium kov. Pokiaľ ide o ich zlúčeniny, väčšina z nich je pomenovaná podľa systematických, tradičných alebo akciových nomenklatúr. Jeho oxidačný stav +1 je prakticky nemenný, takže v nomenklatúre zásob (i) nie je napísané na konci mena.

Príklady

Napríklad zvážte zlúčeniny Li₂Alebo li₃N.

Li₂Alebo dostanete nasledujúce mená:

- Oxid lítia podľa nomenklatúry zásob

- Littický oxid podľa tradičnej nomenklatúry

- Oxid dilitio podľa systematickej nomenklatúry

Zatiaľ čo Li₃N sa volá:

- Lítium nitrid, nomenklatúra zásob

- Lithic Nitruro, tradičná nomenklatúra

Môže vám slúžiť: dichromát draselný: vzorec, vlastnosti, riziká a použitia

- Trilitio mononitar, systematická nomenklatúra

Biologický dokument

Nie je známe, do akej miery môže byť lítium nevyhnutné alebo nie pre organizmy. Podobne sú mechanizmy, pomocou ktorých by sa mohli metabolizovať.

Preto nie je známe, aké pozitívne účinky môžu mať „bohatá“ strava v lítii; Aj keď sa nachádza vo všetkých telesných tkanivách; Najmä v obličkách.

Regulátor hladín seratonínu

Ak je známy farmakologický účinok určitých lítiových solí na telo, najmä v mozgu alebo nervovom systéme. Napríklad reguluje hladiny serotonínu, molekulu zodpovednú za chemické aspekty šťastia. To znamená, že nie je neobvyklé myslieť si, že mení alebo upravuje nálady pacientov, ktorí ich konzumujú.

Radia však proti lítiu s liekmi, ktoré bojujú proti depresii, pretože existuje riziko prílišného zvýšenia serotonínu.

Nielenže pomáha bojovať proti depresii, ale aj bipolárnym a schizofrenickým poruchám, ako aj ďalším možným neurologickým poruchám.

Nedostatok

Ako špekulácie sa domnievajú, že jednotlivci so slabou lítiovou stravou sú náchylnejší na depresiu alebo spáchajú samovraždu alebo vraždu. Formálne však účinky ich nedostatku stále nie sú známe.

Kde je a výroba

Lítium sa nedá nájsť v zemskej kôre, oveľa menej v moriach alebo atmosfére, v jej najčistejšej podobe, ako jasný biely kov. Namiesto toho transformácie, ktoré ho umiestnili ako Ion Li⁺ (hlavne) v určitých mineráloch a skalných skupinách.

Odhaduje sa, že v Zeme Cortex sa jeho koncentrácia pohybuje medzi 20 a 70 ppm (časť na milión), čo je ekvivalentné približne 0,0004% toho istého. Zatiaľ čo v morských vodách je jej koncentrácia v poradí 0,14 a 0,25 ppm; To znamená, že lítium oplýva viac v kameňoch a mineráloch ako v Salmuelas alebo morských lôžkách.

Minerály

Espodumeno Quartz, jeden z prírodných zdrojov lítia. Zdroj: Rob Lavinsky, Irocks.com-ccy-SA-3.0 [CC By-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/3.0)]

Minerály, v ktorých sa nachádza tento kov, sú nasledujúce:

- Espodumena, Lial (SIO₃)₂

- Petalita, Lialsi₄Ani₁₀

- Lepidolita, K (Li, AL, RB)₂(Al, áno)₄Ani₁₀(F, oh)₂

Tieto tri minerály majú spoločné, že sú hliníkom lítium. Existujú aj ďalšie minerály, v ktorých je možné extrahovať kov, ako napríklad Ambigonit, Elbaíta, Tripilita, Eucriptit alebo Hector Clays. Espodumena je však minerál, z ktorého sa vyskytuje najväčšie množstvo lítia. Tieto minerály tvoria niektoré vyvratné horniny, ako je žula alebo pegmatit.

Morské vody

Vo vzťahu k moru sa extrahuje zo salmuerov, ako je chlorid, hydroxid alebo uhličitan lítium, LICL, LIOH a LI₂Co₃, respektíve. Rovnakým spôsobom ho možno získať z jazier alebo lagún alebo v rôznych ložiskách Salmueras.

Celkom je lítia v 25. pozícii v množstve prvkov na Zemi, ktoré dobre koreluje s jeho nízkou koncentráciou na Zemi aj vo vode, a preto sa považuje za relatívne zriedkavý prvok.

Hviezda

Lítium sa nachádza u mladých hviezd, vo väčšej hojnosti ako v starších hviezdoch.

Ak chcete získať alebo vyrobiť tento kov v čistom stave, existujú dve možnosti (ignorovanie ekonomických aspektov alebo ziskovosti): extrahujte ho ťažbou alebo zbieraním v Salmuelas. Posledným je prevládajúci zdroj pri výrobe kovového lítia.

Výroba kovového lítia elektrolýzou

Z soľanky sa získava roztavená zmes LICL, ktorá potom môže podstúpiť elektrolýzu, aby sa soli oddelila do jej elementárnych komponentov:

Licl (l) → li (s) + 1/2 Cl₂g)

Zatiaľ čo minerály sa strávia v kyslom médiu, aby sa získali svoje lióny⁺ Po procesoch oddelenia a čistenia.

Čile je umiestnený ako najväčší výrobca lítia na svete a získa ho od spoločnosti Atacama Salar. Na tom istom kontinente nasleduje Argentína krajina, ktorá vyťažuje LICL z Salar od mŕtveho muža a nakoniec Bolívia. Teraz je Austrália najväčším producentom lítia prostredníctvom vykorisťovania Spodumens.

Reakcie

Najznámejšou lítiovou reakciou je to, čo sa stane, keď príde do kontaktu s vodou:

2LI (s) +2h₂Alebo (l) → 2LIoh (ac) +h₂g)

LiOH je hydroxid lítium a, ako je zrejmé, produkuje plynný vodík.

Reaguje s plynným kyslíkom a dusíkom za vzniku nasledujúcich produktov:

4li (s) + o₂g) → 2li₂Ty)

2LI (s) + o₂g) → 2li₂Ani₂(S)

Li₂Alebo je to oxid lítium, ktorý má tendenciu tvoriť sa nad li₂Ani₂, Peroxid.

  6LI (s)+n₂g) → 2li₃N (s)

Lítium je jediný alkalický kov, ktorý je schopný reagovať s dusíkom a pochádza z tohto dusičnanu. Vo všetkých týchto zlúčeninách sa dá predpokladať existencia katiónu Li⁺ účasť na iónových odkazoch s kovalentným charakterom (alebo naopak).

Môže vám slúžiť: chemická hybridizácia

Môžete tiež priamo a dôrazne reagovať s halogénmi:

2LI (s)+f₂g) → LIF (S)

Reaguje tiež s kyselinami:

2LI (s) +2HCl (conc) → 2LICL (ac) +h₂g)

3LI (s)+4Hno₃(zriedka) → 3lino₃(ac) +no (g) +2h₂Alebo (l)

Zlúčeniny LIF, LICL a Lino₃ Sú to fluorid, chlorid a dusičnan lítium.

A pokiaľ ide o jeho organické zlúčeniny, najznámejšie je lítium butyl:

2 li + c₄H₉X → C₄H₉Li + lix

Kde x je halogén atóm a c₄H₉X je halogenid prenájmu.

Riziká

Čistý kov

Lítium násilne reaguje vodou a je schopná reagovať s vlhkosťou pokožky. Preto, ak by s ním niekto manipuloval holými rukami, utrpel popáleniny. A ak je granulovaný alebo vo forme prachu, je nastavený na izbovú teplotu, takže predstavuje riziká ohňa.

Na manipuláciu s týmto kovom musia byť k dispozícii rukavice a bezpečnostné šošovky, pretože minimálny kontakt s očami by mohol spôsobiť vážne podráždenie.

Ak sú účinky vdýchnuté, môžu byť stále horšie, spaľujú dýchací trakt a spôsobujú pľúcny edém vnútornou tvorbou LiOH, žieravej látky.

Tento kov musí byť uložený ponorený do oleja alebo v suchej atmosfére a inertnejší ako dusík; Napríklad v argóne, ako je to znázornené na prvom obrázku.

Zloženia

Zlúčeniny odvodené od lítia, najmä ich soli, ako napríklad uhličitan alebo citrát, sú oveľa bezpečnejšie. Že pokiaľ ľudia, ktorí ich prijímajú, rešpektujú indikácie naplánované ich lekárom.

Niektoré z mnohých nežiaducich účinkov, ktoré sa môžu u pacientov generovať.

Účinky môžu byť ešte závažnejšie u tehotných žien, ovplyvňujúca zdravie plodu alebo zvyšujúce sa vrodené chyby. Podobne sa neodporúča jeho príjem u dojčenských matiek, pretože lítia môže prejsť z mlieka do dieťaťa a odtiaľ sa vyvinie všetky druhy anomálií alebo negatívnych účinkov.

Žiadosti

Najznámejšie použitie pre tento kov na populárnej úrovni sa nachádza v oblasti medicíny. Má však aplikáciu v iných oblastiach, najmä pri skladovaní energie pomocou batérií.

Hutníctvo

Lítiové soli, konkrétne li₂Co₃, Slúži ako prísada v zlievárni procesoch na rôzne účely:

-Obliecť sa

-Desulfuriza

-Vylepšte zrná neosobežných kovov

-Zvýšte plynulosť zabíjania liatinových foriem

-Znižuje teplotu topenia v hliníkových odliatkoch vďaka svojmu vysoko špecifickému tepla.

Organometalický

Alquilitio zlúčeniny sa používajú na prenájom (pridanie RID DEaP R) alebo Arilar (Add Aromatické skupiny AR) molekulárne štruktúry. Vynikajú za svoju dobrú rozpustnosť v organických rozpúšťadlách a nie sú tak reaktívni v médiu reakcie; Preto slúži ako činidlá alebo katalyzátory pre viacnásobnú organickú syntézu.

Maziva

Lítium stearát (produkt reakcie medzi tukom a LIOH) sa pridá do oleja, aby sa vytvorila zmes maziva.

Toto mazivo lítium je odolné voči vysokým teplotám, netvrdí, keď sa ochladí a je inertná tvárou v tvár kyslíku a vode. Preto sa používa vo vojenskom, leteckom, priemyselnom, aute atď.

Keramika a sklenená prísada

Sklo alebo keramika, ktoré sú ošetrené Li₂Alebo získajte nižšie viskozity pri topení a väčší odpor voči tepelnej expanzii. Napríklad z týchto materiálov sú vyrobené kuchynské riad.

Zliatiny

Za taký ľahký kov, sú tiež jeho zliatinami; Medzi nimi hliník-litium. Pridaním ako aditívňa nielen poskytuje menšiu váhu, ale väčší odpor voči vysokým teplotám.

Chladivo

Vďaka svojmu vysoko špecifickému tepla je ideálne na použitie ako chladivo v procesoch, kde je veľmi teplo; Napríklad v jadrových reaktoroch. Je to preto, že „stojí“, že zvyšuje svoju teplotu, a preto zabraňuje ľahkému dostávaniu tepla do zahraničia.

Batérie

A najsľubnejšie použitie zo všetkých je na trhu s lítium -ionovými batériami. Tieto využívajú ľahkosť, s akou je lítium oxidované na li⁺ Použiť uvoľnený elektrón a aktivovať externý obvod. Elektródy alebo sú teda kovové lítia alebo zliatiny, kde li⁺ Môžu intercalu a prechádzať elektrolytickým materiálom.

Ako posledná zvedavosť, hudobná skupina Evanescence venovala piesne s názvom „Lítium“ tohto minerálu.

Odkazy

1. Triasť a Atkins. (2008). Anorganická chémia. (Štvrté vydanie). MC Graw Hill.
2. Lawrence Livermore Národné laboratórium. (23. júna 2017). Nahliadnutie do kryštálovej štruktúry lítia. Získané z: Phys.orgán
3. F. Degtyareva. (s.F.). Komplexné štruktúry hustého lítia: elektronický pôvod. Inštitút rusovej akadémie vied o solídnom štáte, Černogolovka, Rusko.
4. Adameg, Inc. (2019). Lítium. Získané z: ChemistryExplaed.com
5. Národné centrum pre biotechnologické informácie. (2019). Lítium. Databáza pubchem. CID = 3028194. Získané z: pubchem.Ncbi.NLM.NIH.Vláda
6. Eric Eason. (30. novembra 2010). Svetové dodávky lítium. Získané z: veľké.Stanford.Edu
7. Wietelmann, u., & Klett, J. (2018). 200 rokov lítia a 100 rokov chémie organolitu. Zeitschrift Fur Anorganische und Allgemeine Chemie, 644 (4), 194-204. Doi: 10.1002/zaac.201700394