Надо Знать

добавить знаний



Литий



План:


Введение

Литий (Li) - химический элемент, мягкий, серебристо-белый, легкий металл. Относится к щелочным металлов. Химически активен. Содержание в земной коре - 6,5 ? 10 -3 мас. %. Известно около 30 природных литиевых минералов, в основном силикатов и фосфатов, но добывают литий преимущественно из сподумен LiAl [Si 2 O 6], который содержит 6-7,5% Li 2 O. Основные промышленные запасы сосредоточены в рапе соляных озер. Литий применяют в термоядерных реакциях, в металлургии, электротехнической, керамической и химической промышленности. Входит в состав некоторых легких сплавов. Соединения лития применяют при изготовлении стекла, эмалей, а также в медицине.


1. История

Литий был открыт 1817 году шведским химиком и минералогов И. Арфведсоном. Сначала в минерале петалити (Li, Na) [Si 4 AlO 10], а затем - в сподумен LiAl [Si 2 O 6] и в лепидолите KLi 1,5 Al 1,5 [Si 3 AlO 10] (F, OH) 2. Металлический литий впервые получил Хемфри Дэви 1818 года путем электролиза [1].

2. Происхождение названия

Свое название литий получил из-за того, что был обнаружен в "камнях" ( греч. λίθος - Камень). Современное название было предложено Берцелиусом.

3. Получение

Теперь для получения металлического лития его природные минералы раскладывают серной кислотой (кислотный способ), или спекают с CaO или CaCO 3 (щелочной способ), или обрабатывают K 2 SO 4 (солевой способ). Затем выщелачивают водой. В любом случае из полученного раствора выделяют плохо растворимый карбонат лития Li 2 CO 3, который затем превращают в хлорид LiCl. Электролиз расплава хлорида лития проводят в смеси с KCl или BaCl 2 (эти соли служат для понижения температуры плавления смеси). В дальнейшем полученный литий очищают методом вакуумной дистилляции.

Литий в парафиновой маслом.

4. Химические свойства

Литий - щелочной металл, неустойчив на воздухе. Он 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 Li 3 N, гидроксид LiOH и карбонат Li 2 CO 3. В кислороде при нагревании горит, превращаясь в оксид Li 2 O.

Литий и его соли окрашивают пламя в карминно - красный цвет, что является качественным признаком для определения лития.

Спокойно, без взрыва и возгорания, реагирует с водой, образуя LiOH и H 2. Реагирует также с этиловым спиртом, образуя алкоголят, с аммиаком и с галогенами (с йодом - только при нагревании).

Литий хранят в петролейном эфире парафине, газолин или минеральном масле в герметически закрытых жестяных коробках. Металлический литий вызывает ожоги при попадании на кожу, слизистые оболочки и в глаза.


5. Геохимия лития

По геохимическими свойствами литий относится к многоионных литофильных элементов, среди которых также имеют калий, рубидий и цезий. Содержание лития в верхней континентальной коре составляет 21 г / т.

Основные минералы лития - слюда лепидолит KLi 1,5 Al 1,5 [Si 3 AlO 10] (F, OH) 2 и пироксен сподумен - LiAl [Si 2 O 6]. Когда литий не образует самостоятельных минералов, он изоморфно замещает калий в распространенных породообразующих минералах.

Месторождения лития относятся к ридкометальних гранитных интрузий, в связи с которыми развиваются литиеносни пегматиты или гидротермальные комплексные месторождения, содержащие также олово, вольфрам, висмут и другие металлы. Стоит особо отметить специфические породы онгониты - граниты с магматическим топазом, высоким содержанием фтора и воды, и исключительно высокими концентрациями различных редких элементов, в частности лития.

Другой тип месторождений лития - рапа некоторых сильносолоних озер.


6. Изотопы лития

Природный литий состоит из двух стабильных изотопов: 6 Li (7,5%) и 7 Li (92,5%), в некоторых образцах лития изотопное соотношение может быть значительно нарушены вследствие природного фракционирования изотопов. Известно 7 искусственных радиоактивных изотопов лития (от 4 Li до 12 Li). Самый стойкий из них, 8 Li, имеет период полураспада 0,8403 с. Экзотический изотоп 3 Li (трипротон), видимо, не существует как связанная система.

7 Li является одним из немногих изотопов, образовавшихся во время первичного нуклеосинтеза (то есть вскоре после Большого Взрыва), а не только в звездах.


7. Применение

  • С лития изготовляют аноды химических источников тока ( аккумуляторов), работающих на основе твердых электролитов.
  • Благодаря очень высокой удельной теплоемкости, жидкий литий (часто в виде сплава с натрием или цезием-133) может служить эффективным теплоносителем. В ядерных реакторах с этой целью применяют изотоп 7 Li, который, в отличие от 6 Li, имеет низкий сечение захвата тепловых нейтронов.
  • Облучая нуклид 6 Li тепловыми нейтронами, получают радиоактивный тритий ? 1 H (Т):
6 3 Li + 1 0 n = 3 1 H + 4 2 He.
  • Дейтерид лития-6 (6 LiD) применяется как термоядерное горючее в водородных бомбах.
  • Литий и его соединения широко применяют в силикатной промышленности для изготовления специальных сортов стекла и покрытия фарфора, в черной и цветной металлургии (для раскисления, повышения пластичности и прочности сплавов), для получения пластичных смазок.
  • Соединения лития применяются в текстильной промышленности (отбеливание тканей), пищевой (консервирование) и фармацевтической промышленности (изготовление косметики).
  • Соли лития применяют в медицине как антидепрессанты.
  • Карбонат лития Li 2 CO 3 применяется в производстве алюминия.
  • Високогигроскопични бромид LiBr и хлорид лития LiCl применяются для осушения воздуха и других газов.
  • Гидроксид лития используется как один из компонентов для приготовления электролита щелочных аккумуляторов.
  • Сплавы лития с магнием, скандием, медью, кадмием и алюминием - новые перспективные материалы в авиации и космонавтике. На основе алюмината и силиката лития создана керамика, твердеющего при комнатной температуре и применяется в военной технике, металлургии, и, в перспективе, в термоядерной энергетике. Огромную прочность имеет стекло на основе литий-алюминий-силиката, усиленное волокнами карбида кремния. Литий очень эффективно укрепляет сплавы свинца и придает им пластичности и устойчивости к коррозии.
  • Алюминат лития - эффективный твердый электролит (вместе с цезий-бета-глиноземом).
  • Стеарат лития ("литиевая мыло") применяется как высокотемпературная смазка.
  • Кристаллическая ниобат лития LiNbO 3 и танталата лития LiTaO 3 является нелинейными оптическими материалами и широко применяются в нелинейной оптике, акустооптици и оптоэлектронике.
  • Гидроксид лития LIOH, пероксид Li 2 O 2 и супероксид LiO 2 применяются для очистки воздуха от углекислого газа, при этом последние два соединения реагируют с выделением кислорода (например, 4LiO 2 + 2CO 2 → 2Li 2 CO 3 + 3O 2), благодаря чему они используются в противогазах, в патронах для очистки воздуха на подводных лодках т.д. Кроме того, добавление гидроксида лития к электролиту тяговых железо-никельових, никель-кадмиевых, никель-цинковых аккумуляторов повышает их срок службы в три раза и емкость на 21% (за счет образования никелатив лития).
  • 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 мощных ЭРД. Литий используется как собственно ракетное топливо или как добавка к нему. Перхлорат и нитрат лития применяются как окислитель ракетного топлива.
  • Имиды лития потенциально может использоваться в органическом синтезе, но практического распространения не получил.

См.. также

Источники

  1. Кравчук П. А. Рекорды природы. - Любешова: Эрудит, 1993, 216 с.: Ил. ISBN 5-7707-2044-1


код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам