Litis (Li) — cheminis elementas Nr. 3: savybės, izotopai ir panaudojimas
Litis (Li) — lengviausias metalas: savybės, izotopai (6Li, 7Li), panaudojimas ličio baterijose, medicinoje ir pramonėje. Sužinokite apie jo reaktyvumą, struktūrą ir taikymus.
Litis (iš graikų kalbos lithos 'akmuo') yra minkštas, sidabriškai baltas metalas, kurio simbolis yra Li. Tai trečiasis cheminis periodinės elementų lentelės elementas. Tai reiškia, kad jo branduolyje yra 3 protonai, o aplink jį - 3 elektronai. Jo atominis skaičius yra 3. Masės skaičius yra 6,94. Jis turi du paplitusius izotopus:6 Li ir7 Li. 7Li yra labiau paplitęs. 92,5 % ličio sudaro7 Li. Litis yra minkštas sidabrinis metalas, kuris yra labai reaktyvus. Jis naudojamas ličio baterijose ir kai kuriuose vaistuose.
Fizinės ir cheminės savybės
Atominė struktūra: elektronų konfiguracija 1s² 2s¹, todėl ličio cheminis oksidacijos laipsnis dažniausiai yra +1. Tai priklauso alkališkųjų metalų grupei (1 grupė).
- Tankis: apie 0,534 g/cm³ (20 °C) — mažiausias iš visų kietųjų metalų.
- Lydymosi ir virimo temperatūros: lydymosi temp. ≈ 180,54 °C (453,69 K), virimo temp. ≈ 1342 °C (1615 K).
- Elektronegatyvumas: ~0,98 (Pauling).
- Joninė ir metalinė prigimtis: dažnai sudaro joninius junginius (pvz., LiCl, Li2CO3), taip pat naudojamas organometaliniuose reagentuose (organolitio junginiai).
- Reaktyvumas: labai reaktyvus: kyla tendencija prarasti vieną elektroną ir formuoti Li⁺. Reaguoja su deguonimi, vandeniu (gamina LiOH ir vandenilio dujas) ir halogenais.
Izotopai
Paprastai natūralus ličio izotopų mišinys yra dviskaidrus: 6Li (~7,5 %) ir 7Li (~92,5 %). Abiejų izotopų savybės skiriasi neutronų skaičiumi, todėl jie turi skirtingas panaudojimo sritis:
- 6Li: svarbus neutronų sugėrimo reaktorių ir tritio gamybos srityse (naudojamas branduoliniuose procesuose bei kai kuriuose tyrimuose).
- 7Li: plačiai naudojamas branduolinių reaktorių vandeniniuose cirkuliacijos skysčiuose (LiOH) ir kitur, kur reikalingas mažesnis neutronų aktyvumas.
Gamyba ir pasiskirstymas žemėje
Litis gamtoje neaptinkamas laisvas pavidalu — jis randamas mineraluose ir druskuose. Pagrindiniai ličio šaltiniai:
- kietojo uolienos šaltiniai: mineralai kaip spodumenas, lepidolitas, petalitas;
- druskų degalai (brines): geoterminės ir druskų ežerų (salarų) tirpalai — pajūrio ir lygumų druskų baseinuose (pvz., Šiaurės ir Pietų Amerikos sūraluose bei Kinijoje).
Didžiausi gamintojai ir ištekliai yra Australija, Čilė, Argentina, Kinija ir kitos šalys. Išgavimas vyksta kasyba (spodumeno perdirbimas) arba išgarinant brines, po to cheminis ekstrahavimas ir rafinavimas į Li2CO3 arba LiOH.
Panaudojimas
- Akumuliatoriai: didžiausias ličio panaudojimas — ličio jonų (Li-ion) akumuliatoriai, naudojami nešiojamuose įrenginiuose, elektromobiliuose ir stacionariuose energijos kaupimo sprendimuose. Taip pat naudojami pirminiai ličio baterijų tipai.
- Keramika, stiklas ir glazūros: ličio oksidai gerina termoatsparumą ir sumažina tirpimo temperatūrą, todėl naudojamas specialiuose stikliniuose ir keramikos mišiniuose.
- Metalų lydiniai: mažina svorį ir didina stiprumą, naudojamas aviacijos ir automobilių pramonėje.
- Organinė chemija: organolitio reagentai (pvz., butillitio) — svarbūs sintezėje.
- Medicinoje: ličio druskos (pvz., Li2CO3) vartojamos bipolinių sutrikimų gydymui; turi siaurą terapinį intervalą ir reikalauja nuolatinio stebėjimo.
- Branduolinės technologijos: 6Li naudojamas tam tikruose branduoliniuose procesuose (pvz., tritio gamyboje), 7Li — vandeninių reaktorių chemijoje (pH valdymui LiOH pavidalu).
- Kitos: cheminės oksidacijos priemonės, tepalai (lithiumpasto riebalai) ir kt.
Saugumas ir aplinka
Metalas: ličio metalas yra stipriai reaktyvus ir turi būti saugomas nuo drėgmės bei deguonies (dažnai laikomas mineraliniame aliejuje). Dideli metalinio ličio gabalai gali užsidegti susilietę su vandeniu ar deguonimi.
Junginiai: dauguma ličio druskų yra mažiau kenksmingos nei metalas, tačiau ličio gydymo preparatai turi siaurą terapinį intervalą — per didelės dozės sukelia toksinį poveikį, todėl reikia reguliarios koncentracijos kontrolės kraujyje.
Aplinkosauga: intensyvi ličio išgavimas gali sukelti vandens vartojimo ir vietinių ekosistemų stresą ypač brinų išgavimo regionuose. Didėjanti baterijų paklausa skatina perdirbimo technologijų plėtrą ir darnios tiekimo grandinės paiešką.
Istorija trumpai
Litą atrado Johan August Arfwedson 1817 m., tirinėdamas petalito mineralą. Pavadinimas kilo iš graikų žodžio lithos — 'akmuo'. Metalas buvo izoliuotas vėliau XIX a. pradžioje, kai buvo išvystytos elektrocheminės metodikos.
Išvados
Litis — nedidelis, bet labai svarbus cheminis elementas, kurio unikalios fizikinės ir cheminės savybės (mažas tankis, didelis reaktyvumas ir gebėjimas dalyvauti energijos kaupimo procesuose) lemia plačius panaudojimus nuo baterijų iki medicinos ir pramonės. Auganti paklausa akumuliatorių rinkoje kartu su tvarumo iššūkiais skatina inovacijas liečiant ličio išgavimą, perdirbimą ir atsakingą naudojimą.
Savybės
Fizikinės savybės
Litis yra vienas iš šarminių metalų. Litis yra sidabriškas kietas metalas (šviežiai supjaustytas). Jis yra labai minkštas. Todėl jį galima lengvai pjaustyti peiliu. Jis lydosi žemoje temperatūroje. Jis labai lengvas, panašus į medieną. Jis yra mažiausiai tankus metalas ir mažiausiai tankus kietos ar skystos būsenos elementas. Jis gali išlaikyti daugiau šilumos nei bet kuris kitas kietas elementas. Jis lengvai praleidžia šilumą ir elektrą.
Cheminės savybės
Jis reaguoja su vandeniu, išskirdamas vandenilį ir sudarydamas bazinį tirpalą (ličio hidroksidą). Dėl šios priežasties litis turi būti laikomas vazelinoje. Natrį ir kalį galima laikyti aliejuje, tačiau ličio - ne, nes jis labai lengvas. Jis tiesiog plūduriuos ant aliejaus ir nebus jo apsaugotas.
Litis taip pat reaguoja su halogenais. Jis gali reaguoti su azoto dujomis ir sudaryti ličio nitridą. Reaguodamas su oru jis sudaro juodą dervą, o vėliau - baltus ličio hidroksido ir ličio karbonato miltelius.
Cheminiai junginiai
Taip pat žr: Kategorija:Ličio junginiai
Litis sudaro tik vienos oksidacijos būsenos cheminius junginius: +1. Dauguma jų yra balti ir nereaktyvūs. Kaitinami liepsnoje jie nusidažo ryškiai raudona spalva. Jie yra šiek tiek toksiški. Dauguma jų tirpsta vandenyje. Ličio karbonatas mažiau tirpsta vandenyje nei kiti šarminių metalų karbonatai, pavyzdžiui, natrio karbonatas.
- Ličio karbonatas, naudojamas medicinoje
- Ličio chloridas, bespalvė kristalinė kieta medžiaga, kaitinant liepsnoja raudona liepsna
- Ličio hidroksidas, stipri bazė, naudojama anglies dioksidui šalinti kosminiuose laivuose.
- Ličio nitratas, oksidatorius
- Ličio nitridas, stiprioji bazė
- Ličio oksidas, tirpsta vandenyje ir susidaro ličio hidroksidas
- Ličio peroksidas, reaguoja su vandeniu ir sudaro deguonį
· 
Ličio nitratas
· 
Ličio hidroksidas
· 
Ličio karbonatas
· 
Ličio chloridas
Ličio liepsnos bandymas
Atsiradimas
Gamtoje jo kaip elemento nėra. Jis būna tik ličio junginių pavidalu. Vandenyne yra daug ličio. Kai kuriuose granituose yra daug ličio. Dauguma gyvų organizmų turi ličio. Kai kuriose vietose daug ličio yra druskoje. Kai kuriuose silikatuose yra ličio.
Istorija
Litį (graikiškai lithos - akmuo) 1817 m. atrado Johannas Arfvedsonas. 1818 m. Christianas Gmelinas pastebėjo, kad ličio druskos liepsnoje įgauna ryškiai raudoną spalvą. Vėliau W. T. Brande'as ir seras Humphrey Davy, naudodami ličio oksido elektrolizę, išskyrė šį elementą. Pirmą kartą litis buvo panaudotas tepaluose. Vėliau litis pradėtas naudoti branduoliniuose ginkluose. Litis taip pat buvo naudojamas stiklui lengviau lydytis ir aliuminio oksidui lengviau lydytis gaminant aliuminį. Dabar litis daugiausia naudojamas akumuliatoriuose.
Matyt, ličio pavadinimas jam suteiktas todėl, kad jis buvo atrastas iš mineralo, o kiti paplitę šarminiai metalai pirmą kartą buvo atrasti augalų audiniuose.
Paruošimas
Jis gaminamas gaunant ličio chloridą iš baseinų ir šaltinių. Ličio chloridas išlydomas ir elektrolizuojamas. Taip gaunamas skystas litis ir chloras.
Naudoja
Kaip elementas
Pagrindinė jo paskirtis - baterijos. Litis naudojamas kaip anodas ličio akumuliatoriuje. Jis turi daugiau galios nei baterijos su cinku, pavyzdžiui, šarminiai elementai. Ličio jonų akumuliatoriai taip pat turi ličio, tačiau ne kaip elemento. Jis taip pat naudojamas šilumos perdavimo lydiniuose. Litis naudojamas organolito junginiams gaminti. Jie naudojami labai stiprioms bazėms gaminti.
Cheminiuose junginiuose
Ličio junginių yra kai kurių vaistų, vadinamų nuotaikos stabilizatoriais, sudėtyje. Ličio niobatas naudojamas mobiliųjų telefonų radijo siųstuvuose. Kai kurie ličio junginiai taip pat naudojami keramikoje. Ličio chloridas gali sugerti vandenį iš kitų daiktų. Kai kurie ličio junginiai naudojami muilui ir riebalams gaminti.
Sauga
Litis reaguoja su vandeniu, todėl susidaro dirginantys dūmai ir karštis. Jis nėra toks pavojingas kaip kiti šarminiai metalai. Ličio hidroksidas yra labai ėsdinantis.
Izotopai
Yra penki ličio izotopai, kurių branduolyje yra atitinkamai 2, 3, 4, 5 ir 6 neutronai. Gamtoje labiausiai paplitęs izotopas yra3 Li7 , kuris sudaro 92,58 % visų izotopų. Antrasis plačiai paplitęs izotopas yra3 Li6 , kuris sudaro 7,42 % visų izotopų. Kitų trijų izotopų yra labai maži kiekiai. Ličio atominė masė yra 6,939.
Susiję puslapiai
- Šarminis žemės metalas
- Berilis
Klausimai ir atsakymai
K: Koks yra ličio simbolis?
A: Ličio simbolis yra Li.
K: Koks yra ličio atominis skaičius?
A: Ličio atominis skaičius yra 3.
K: Kiek protonų yra ličio atomo branduolyje?
A: Ličio atomo branduolyje yra 3 protonai.
K: Kokie yra du paplitę ličio izotopai?
A: Du paplitę ličio izotopai yra 6Li ir 7Li.
K: Kuris izotopas yra labiau paplitęs?
Atsakymas: 7Li yra dažnesnis - jis sudaro 92,5 % visų gamtoje aptinkamų ličio atomų.
K: Kokiomis savybėmis pasižymi litis?
A: Litis yra minkštas, sidabriškai baltos spalvos ir labai reaktyvus.
Ieškoti