Литий цена, история, возникновение, добыча и использование

Литий (полученный из древнегреческого λίθος líthos 'stone', произношение [liːti̯ʊm] или также [liːʦi̯ʊm]) является химическим элементом с символом Li и атомным номером 3. Это элемент 1. Группа ИЮПАК, группа щелочных металлов, относится ко второму периоду Периодической таблицы элементов. Литий является легким металлом и имеет наименьшую плотность твердых элементов в стандартных условиях.

Литий не является элементным по своей природе из-за его высокой реакционной способности. При комнатной температуре он устойчив только в полностью сухом воздухе в течение длительного времени, но медленно реагирует на нитрид лития. Во влажном воздухе на поверхности быстро образуется матово-серый слой гидроксида лития. Как и все щелочные металлы, элементарный литий уже реагирует с влагой кожи, вызывая серьезные ожоги и ожоги. Многие соединения лития, которые образуют ионы лития в водном растворе, характеризуются как вредные для здоровья, в отличие от соответствующих соединений натрия и калия.

В качестве микроэлемента литий является обычным компонентом минеральной воды в форме ее солей. В организме человека есть небольшое количество лития; однако этот элемент не является обязательным и не обладает известной биологической функцией. Однако некоторые соли лития обладают лечебными свойствами и используются в литиевой терапии для лечения биполярных аффектов, мании, депрессии и кластерных головных болей (см. Медицина).

 

история

Первооткрывателем лития является швед Йохан Август Арфведсон, который обнаружил в 1817 присутствие постороннего элемента в Петалите и вскоре после этого также в сподумене и лепидолите, когда он анализировал минеральные находки с острова Уто в Швеции. Его академический преподаватель Йенс Якоб Берцелиус предложил в качестве названия «Литион», производное от греческого λίθος líthos «камень», которое, согласно названиям двух других известных щелочных металлов, натрия и калия, указывает на материал, из которого он был получен. Наконец, литий преобладал в своей латинизированной форме.

1818 был немецкий химик Кристиан Готтлоб Гмелин, который отметил, что соли лития дают красную окраску пламени. Оба ученых потерпели неудачу в последующие годы с попытками выделить этот элемент. Впервые это было достигнуто Уильямом Томасом Брандом и сэром Хамфри Дэви в год 1818 с помощью электролитического процесса оксида лития (Li2O). Роберт Бунзен и Август Маттиссен произвели 1855 путем электролиза хлорида лития (LiCl) в больших количествах чистого лития. В год 1917 Вильгельм Шленк синтезировал первые литийорганические соединения из органических соединений ртути.

С первым коммерческим производством 1923 запустил немецкую металлургическую компанию в Ханс-Хайнрих-Хютте в Лангельсхайме в Гарце, где электролизовали расплав лития и хлорида калия (KCl).

Вскоре после Второй мировой войны практически не было применения лития, за исключением применения в качестве смазки (минеральное масло, загущенное стеаратом лития) и в стекольной промышленности (карбонат лития или оксид лития). Это изменилось, когда тритий, который может быть получен из лития, был необходим в Соединенных Штатах для создания водородных бомб. Это началось с широкого продвижения, особенно в Кингс-Маунтин, Северная Каролина. Из-за короткого периода полураспада лития-трития между 1953 и 1963 было накоплено большое количество лития, что привело к значительному поступлению лития, поступившего на рынок только после окончания холодной войны от 1993. В дополнение к разработке полезных ископаемых теперь важна более дешевая добыча из рассолов. В настоящее время большие количества лития используются для батарей, для полимеризации эластомеров, в строительной промышленности и для органического синтеза фармацевтических препаратов и агрохимикатов. Так как первичные батареи 2007 и аккумуляторы (вторичные батареи) являются наиболее важным сегментом.

 

Возникновение и деградация

Литий составляет около 0,006% земной коры. Таким образом, он встречается реже, чем цинк, медь и вольфрам, и немного чаще, чем кобальт, олово и свинец в земной коре. Хотя литий, например, в изобилии больше, чем свинец, его трудно получить, распределяя больше. Питьевая вода и некоторые продукты, такие как мясо, рыба, яйца и молочные продукты, содержат литий. Например, 100 г мяса содержит около 100 мкг лития. Различные растения, такие как табак или лютик, собирают соединения лития из почвы и накапливают их. Среднее содержание сухого вещества в растениях находится между 0,5 ppm и 3 ppm. В водах океанов средняя концентрация составляет 180 ppb, а в речной воде только около 3 ppb.

 

Горное дело и запасы

С точки зрения объема, 2015 был получен тоннами лития 35.000 за пределами Соединенных Штатов и продавался в основном как карбонат лития (Li2CO3); запасы в существующих шахтах оцениваются примерно в 16 миллионов тонн (по состоянию на март 2018). Мировое месторождение континентального рассола, геотермального рассола, минерала гекторита, соляного рассола и магматического пегматита оценивается в 53,8 миллионов тонн.

Литий встречается в некоторых минералах в литиевых пегматитах. Наиболее важными минералами являются амблигонит, лепидолит, петалит и сподумен. Эти минералы имеют содержание лития до 9% (амблигонит). Другими, менее распространенными литиевыми рудами являются криолит-ион (Li3Na3 [AlF6] 2), который имеет наибольшее содержание лития среди всех минералов, трифилина и оловянного форестита. Литиевые минералы присутствуют во многих силикатных породах, но обычно только в низких концентрациях. Здесь нет крупных месторождений. Поскольку извлечение лития из этих минералов связано с большими затратами, в настоящее время они играют незначительную роль в производстве лития или соединений лития, но это может измениться из-за ожидаемого высокого спроса. Местами добычи являются, в основном, рудники Гринбуш и Маунт-Каттлин в Западной Австралии, где в их пегматитовых породах высока концентрация лития и где литий является побочным продуктом извлечения тантала. Также в некоторых других странах, таких как Канада и Россия, до 1998, также в Басемер Сити, Северная Каролина, сподумен добывали для производства лития.

В Европе имеются богатые Li пегматитовые поля на Каринтийском Вайнбене в районе Вольфсберг, в финском регионе Эстерботтен, в Рудных горах и между Испанией (Альмендра) и Португалией (район Гуарда, Ботикас).

Месторождения в Австрии и Финляндии разрабатываются компаниями Global Strategic Metals и Keliber, соответственно, и могут быть введены в эксплуатацию с 2021. SolarWorld изучает происшествие в Зиннвальде в Эрцгебирге.

 

Вторичные депозиты

Соли лития, в частности хлорид лития, также распространены в рассолах, в основном в соленых озерах. Концентрация может составлять до одного процента. В дополнение к концентрации лития, отношение магния к литию имеет важное значение для качества рассола. В настоящее время литий в основном используется в Чили (Салар де Атакама, где содержание 0,16% с самым высоким известным содержанием лития), Аргентине (Салар де Хомбре Муэрто), Соединенных Штатах Америки (Серебряный пик, Невада) и Китайской Народной Республике (Чабьер Чака). , Тибет, озеро Тайцзиньер, Цинхай). Салар-де-Уюни, боливийское соленое озеро с предполагаемым 5,4 млн. Тонн лития, может быть источником самых больших ресурсов. Государственный Yacimientos de Litio Bolivianos инвестировал значительные средства в свою индустриализацию, включая соседние Salar de Coipasa и Laguna Pastos Grandes, с китайскими и немецкими партнерами с 2018. В апреле 2019 есть другие литиевые соленые озера, которые еще не используются для промышленной добычи, такие как Китай, Аргентина и Афганистан. 2016 стал известен в золах штата Юта (США) как 1700 mg / L Li, где в 1960 уже проводилось разведочное бурение на нефть.

Карбонат калия (калий), бура, цезий и рубидий часто получают в качестве побочных продуктов при производстве лития.

В связи с ожидаемым высоким спросом на литий для аккумуляторов электромобилей, некоторые компании в настоящее время изучают добычу литиевых минералов и рассола в различных регионах мира, включая Европу. Также исследовано производство лития из морской воды. В океанах около 230 растворяется около миллиарда тонн лития. Исследователи 2018 представили метод экстракции, при котором литий можно получать из морской воды с помощью электролиза на солнечной энергии. В качестве преимущества перед обычным извлечением они отметили, что процесс непосредственно производит металлический литий и, следовательно, может обойтись без (сложной и энергоемкой) обработки, необходимой для традиционной добычи литиевой руды.

 

Появление за пределами Земли

После большого взрыва, помимо изотопов водорода и гелия, также образовалось значительное количество изотопа 7Li. Однако, по большей части, этого больше нет сегодня, потому что звезды в литии были слиты с водородом в процессе протон-протонной реакции II и, таким образом, потребляются. Однако у коричневых карликов масса и температура недостаточно высоки для синтеза водорода; их масса не достигает необходимого размера около массы Юпитера 75. Таким образом, литий, произведенный во время Большого взрыва, оставался в больших количествах только в коричневых карликах. По этой причине литий также является относительно редким элементом во внеземной форме, но его можно использовать для обнаружения коричневых карликов.

Распределение лития в разных звездах сильно различается, хотя возраст, масса и металличность схожи. Считается, что планеты влияют на содержание лития в звезде. Если у звезды нет планет, содержание лития является высоким, в то время как звезды, подобные солнцу, которые окружены планетами, имеют низкое содержание лития, которое также известно как падение лития. Считается, что причина в том, что приливные силы планет способствуют большему перемешиванию внешних и внутренних слоев в звездах, так что больше лития попадает в область, достаточно горячую, чтобы плавить его.

 

производственный процесс

Литий получают в основном из соленой воды (грунтовые воды, соленые озера) путем испарения. Редким является добыча горных пород в карьерах.

Из соленой воды

Для извлечения лития соленые грунтовые воды откачиваются на поверхность и пропускаются через цепочку испарительных прудов, где испарение происходит на солнце в течение нескольких месяцев. Как только хлорид лития в прудах достигает требуемой концентрации, раствор перекачивается на очистную установку, где удаляется нежелательный бор или магний и отфильтровывается. Затем она лечится карбонатом натрия. Выпавший в осадок карбонат лития фильтруют и сушат. Избыток остаточного рассола откачивается обратно в соленое озеро. В засушливых районах, таких как Чили, использование подземных вод способствует высыханию ландшафта.

Представление

Из литийсодержащих солевых растворов осаждают путем испарения воды и добавления карбоната натрия (соды) карбонат лития. Для этого рассол сначала концентрируют на воздухе, пока содержание лития не превысит 0,5%. Из-за добавления карбоната натрия выделяется труднорастворимый карбонат лития:

Для получения металлического лития карбонат лития сначала подвергают взаимодействию с соляной кислотой. Это производит углекислый газ, который выходит как газ, и растворенный хлорид лития. Этот раствор концентрируют в вакуумном испарителе до кристаллизации хлорида:

Аппарат и оборудование для извлечения хлорида лития должны быть изготовлены из специальных сталей или никелевого сплава, так как рассол оказывает очень коррозийное действие. Металлический литий получают электролизом расплавленной соли плавящейся эвтектической смеси 450-500 ° C из 52 мас.% Хлорида лития и 48 мас.% Хлорида калия:

Калий не осаждается при электролизе, потому что он имеет более низкий электродный потенциал в расплаве хлорида. Следы натрия, однако, откладываются и делают литий особенно реактивным (полезно в органической химии, плохо для литиевых батарей). Жидкий литий накапливается на поверхности электролита и может относительно легко выводиться из электролизера. Также возможно извлечь литий электролизом хлорида лития в пиридине. Этот метод особенно подходит в лабораторных масштабах.

Физические свойства

Кристаллическая структура лития, a = 351 pm. Литий - серебристо-белый, мягкий светлый металл. Это самый легкий из всех твердых элементов при комнатной температуре (плотность 0,534 г / см3). Только твердый водород при -260 ° C еще легче с плотностью 0,0763 г / см3.

Литий, как и другие щелочные металлы, кристаллизуется в сферической упаковке в форме кубического тела в пространственной группе Im3m (номер пространственной группы 229) с параметром решетки a = 351 pm и двумя формульными единицами на элементарную ячейку. При низких температурах 78 K кристаллическая структура самопроизвольно превращается в гексагональную структуру типа магния с параметрами решетки a = 311 pm и c = 509 pm или после деформации в кубическую структуру типа меди (кубическая гранецентрированная) с параметром решетки a = 438 вечера ит. Точные причины возникновения структуры неизвестны.

Литий имеет самую высокую температуру плавления и кипения и самую высокую удельную теплоемкость среди щелочных металлов. Хотя литий обладает самой высокой твердостью среди всех щелочных металлов, его все же можно разрезать ножом с твердостью по Моосу 0,6. Как типичный металл, это хороший ток (проводимость: около 18% от меди) и проводник тепла.

Литий в значительной степени похож на магний, что также отражается в факте появления гетеротипических смешанных кристаллов лития и магния, так называемый изодиморфизм. Хотя магний кристаллизуется в гексагональной плотности, в то время как литий кристаллизуется в сферической упаковке кубического тела, оба металла в значительной степени смешиваются между собой. Однако это происходит только в ограниченном интервале концентраций, когда избыточный компонент другого «побуждает» его кристаллическую решетку.

Ион лития имеет самую высокую энтальпию гидратации всех ионов щелочных металлов с -520 кДж / моль. В результате он полностью гидратируется в воде и сильно притягивает молекулы воды. Ион лития образует две гидратирующие оболочки: внутреннюю с четырьмя молекулами воды, прочно связанными с ионом лития через его атомы кислорода, и внешнюю оболочку, в которой другие молекулы водорода связаны с ионом Li [H2O] 4 + посредством водородной связи. В результате ионный радиус гидратированного иона очень велик, даже больше, чем у тяжелых щелочных металлов рубидия и цезия, которые в водном растворе не имеют таких сильно связанных гидратных оболочек.

Льюис формула дилития

Как газ, литий присутствует не только в отдельных атомах, но и молекулярно, как дилитий Li2. Таким образом, одновалентный литий достигает полной s-атомной орбитали и, таким образом, энергетически благоприятной ситуации. Дилитий имеет длину связи 267,3 pm и энергию связи 101 кДж / моль. В газообразном состоянии около 1% (по массе) лития присутствует в виде дилития.

Химические свойства

Литий, как и все щелочные металлы, очень реактивен и легко реагирует со многими элементами и соединениями (такими как вода) с выделением тепла. Однако среди щелочных металлов он наименее реакционноспособен. Особенностью, которая отличает литий от других щелочных металлов, является его реакция с молекулярным азотом на нитрид лития, которая происходит медленно при комнатной температуре:

Это стало возможным благодаря высокой плотности заряда иона Li + и, следовательно, высокой энергии решетки нитрида лития. С -3,04 V литий имеет самый низкий нормальный потенциал в периодической таблице и поэтому является наименее благородным из всех элементов.

Как и все щелочные металлы, литий хранится под нефтяным или парафиновым маслом, в противном случае он реагирует с кислородом и азотом в воздухе.

Поскольку ионные радиусы ионов Li + и Mg2 + сравнительно велики, существуют также сходства в свойствах соединений лития или лития и соединений магния или магния. Это сходство в свойствах двух элементов из смежных групп периодической таблицы известно как косая связь в периодической таблице. Таким образом, в отличие от натрия, литий образует многие металлоорганические соединения (литийорганические соединения), такие как бутиллитий или метиллитий. Аналогичные отношения существуют также между бериллием и алюминием, а также между бором и кремнием.

Изотоп

В природе встречаются два стабильных изотопа 6Li (7,6%) и 7Li (92,4%). Кроме того, известны нестабильные изотопы, начиная с 4Li через 8Li до 12Li, которые могут быть изготовлены только искусственно. Их периоды полураспада находятся в диапазоне миллисекунд.

6Li играет важную роль в технологии ядерного синтеза. Он используется в ядерном термоядерном реакторе, а также в водородной бомбе в качестве исходного материала для производства трития, который необходим для энергосинтезирующего синтеза с дейтерием. Тритий образуется в защитном покрытии термоядерного реактора или в водородной бомбе рядом с гелием в результате бомбардировки 6Li нейтронами, образующимися во время синтеза, после ядерной реакции

Аналогично возможная реакция

менее подходит (см. Бланкет). Разделение можно проводить, например, посредством изотопного обмена амальгамы лития и растворенного соединения лития (такого как хлорид лития в этаноле). Достигается около 50%.

Если 6Li присутствует в трехступенчатой ​​бомбе рядом с 7Li (как, например, в случае с Castle Bravo), он будет реагировать с некоторыми быстрыми нейтронами, генерируемыми во время слияния. Это снова создает нейтроны, гелий и дополнительный тритий. В результате, хотя нейтронная реакция 7Li первоначально потребляет энергию, это приводит к увеличению энерговыделения от дополнительных слияний и большей бомбардировке ядерного деления ураном. Таким образом, сила взрыва выше, чем если бы в бомбе была преобразована только часть изотопной смеси 6Li. Поскольку до испытания в замке Браво предполагалось, что 7Li не будет реагировать с нейтронами, бомба была примерно в 2,5 раз сильнее, чем ожидалось.

Изотоп лития 7Li образуется в небольших количествах на атомных электростанциях в результате ядерной реакции (использованной в качестве поглотителя нейтронов) Borisotops 10B с нейтронами.

Изотопы 6Li, 7Li оба используются в экспериментах с холодными квантовыми газами. Таким образом, первый бозе-эйнштейновский конденсат был получен с (бозонным) изотопом 7Li. 6Li, с другой стороны, является фермионом, и в этом году 2003 удалось превратить молекулы этого изотопа в сверхтекучую жидкость.

Использовать

• литиевая батарея
• Литий-ионный аккумулятор
• Литиевая батарея и литий-ионная батарея.

Наиболее важным и наиболее быстро растущим применением лития на сегодняшний день является использование в литий-ионных батареях (часто называемых перезаряжаемыми батареями), z. Как и в смартфонах, используются ноутбуки, аккумуляторные инструменты или транспортные средства с электроприводом, такие как гибридные автомобили, электромобили или электронные велосипеды (см. Диаграмму справа). Большая часть получаемых солей лития не восстанавливается до металла, а используется непосредственно в виде карбоната лития, гидроксида лития, хлорида лития, бромида лития или превращается в другие соединения. Металл нужен только в некоторых приложениях. Основные области применения соединений лития можно найти в разделе «Соединения».

Металл

Часть полученного металлического лития используется для извлечения соединений лития, которые не могут быть получены непосредственно из карбоната лития. Это прежде всего органические соединения лития, такие как бутиллитий, литий-водородные соединения, такие как литий гидрид (LiH) или литийалюминийгидрид и литий амид.

Литий используется для удаления его из газов из-за его способности реагировать непосредственно с азотом.

Металлический литий является очень сильным восстановителем; Это уменьшает много веществ, которые не реагируют с другими восстановителями. Используется при частичном гидрировании ароматики (восстановление березы). В металлургии его используют для обессеривания, раскисления и обезуглероживания расплавленных металлов.

Поскольку литий имеет очень низкий нормальный потенциал, он может использоваться в качестве анода в батареях. Эти литиевые батареи имеют высокую плотность энергии и могут генерировать особенно высокое напряжение. Не следует путать неперезаряжаемые литиевые батареи с перезаряжаемыми литий-ионными батареями, в которых оксиды лития-металла, такие как оксид лития-кобальта в качестве катода, и графит или другие соединения, хранящие ион лития, соединены в качестве анода.

 

компонент сплава

Литий легируется некоторыми металлами для улучшения их свойств. Часто для этого достаточно даже небольшого количества лития. В качестве добавки, она улучшает прочность на разрыв, твердость и эластичность многих тканей. Примером литиевого сплава является листовой металл, свинцовый сплав, содержащий около 0,04% лития, который используется в качестве несущего материала на железных дорогах. Даже с магниево-литиевыми сплавами и алюминиево-литиевыми сплавами механические свойства улучшаются при добавлении лития. В то же время литиевые сплавы очень легкие и поэтому широко используются в аэрокосмической технике.

Исследования (атомная физика)

Литий часто используется в атомной физике, потому что это единственный щелочной металл со стабильным фермионным изотопом, что делает его пригодным для исследования эффектов в ультрахолодных фермионных квантовых газах (см. Теорию BCS). В то же время он имеет очень широкий резонанс Фешбаха, который позволяет по желанию регулировать длину рассеяния между атомами, магнитные поля из-за ширины резонанса не должны быть очень точными.

Медицина

Уже 1850 был впервые использован в западной медицине в качестве средства от подагры. Однако это оказалось неэффективным. Другие подходы к медицинскому применению солей лития, в том числе в качестве средства от инфекционных заболеваний, оказались безуспешными.

Только 1949 описал австралийскому психиатру Джону Кейду (1912-1980) возможное применение солей лития. Он вводил различные химические соединения, в том числе соли лития, морским свинкам, заставляя их меньше реагировать на внешние раздражители, становясь спокойнее, но не сонливее. В ретроспективе было обнаружено, что эффект, наблюдаемый у экспериментальных животных, был вызван интоксикацией. После самостоятельного эксперимента Кейда 1952-1954 исследовал использование карбоната лития в качестве лекарственного средства для лечения пациентов с маниакально-депрессивным расстройством в двойном слепом исследовании в психиатрической больнице в Рисскове, Дания. Это заложило основу для литиевой терапии.

При этом литий используется в виде солей, таких как карбонат лития, против биполярных аффективных расстройств, мании, депрессии и кластерной головной боли. Следует учитывать небольшой терапевтический диапазон, который лежит между 0,6 ммоль / л и 1,1 ммоль / л. Уже тогда, когда уровень лития в крови достигает верхнего предела терапевтической ширины, управляемые обратимые побочные эффекты могут возникать у чувствительных людей. Однако, если уровень лития в крови значительно выше терапевтического диапазона - то есть выше 1,1 ммоль / л - риск значительных или серьезных побочных эффектов, таких как тремор, ригидность, тошнота, рвота, сердечная аритмия и лейкоцитоз, быстро возрастает. При 3,0 ммоль / л существует опасность для жизни. Причина в том, что метаболизм лития и натрия одинаков. Чрезмерные уровни лития могут быть вызваны потоотделением или сливающими натрий лекарственными средствами (натрийуретическими диуретиками) со снижением уровня натрия. Организм пытается компенсировать потерю натрия, удаляя натрий из первичной мочи в почках и транспортируя его обратно в кровь (задержка натрия). Помимо натрия, он также содержит литий, который обычно выводится почками. Результатом является повышенный уровень лития, который при приеме с литием приводит к мониторингу лекарств, который регулярно определяет уровень лития и соответственно корректирует дозу. Даже при правильной дозировке длительное лечение литием может привести к потере воды и натрия (несахарный диабет), повышенной кислотности крови (ацидоз) и нефропатии лития с нарушением функции почек.

Исследование, опубликованное в США компанией 1990, описывает значительное снижение числа правонарушений и самоубийств в регионах с повышенным уровнем лития в питьевой воде.

Способ действия лития как психотропного вещества еще недостаточно изучен. В частности, в настоящее время рассматриваются возможные механизмы воздействия на метаболизм инозита путем ингибирования миоинозитолфосфатазы 1 (класс ферментов 3.1.3.25) и ингибирования гликогенсинтазинкиназы 3 (GSK-3) в нервных клетках. Антидепрессантный эффект лития, вероятно, также обусловлен увеличением серотонинергической нейротрансмиссии, то есть повышенной секрецией серотонина в синапсах, в то время как антиманиакальный эффект объясняется ингибированием дофаминергических рецепторов. Другой интересный эффект солей лития на людей и млекопитающих, таких как крысы, связан с изменением циркадного ритма. Этот эффект может быть даже обнаружен у растений, таких как каланхоэ. Другие серотонинергические вещества, такие как ЛСД, мескалин и псилоцибин, также демонстрируют такие эффекты у людей. Литий использовался в экспериментах на животных с Drosophila melanogaster для борьбы с симптомами болезни Альцгеймера, такими как забывчивость.

Исследователь возраста Майкл Ристоу (Michael Ristow) показал 2011 возможную связь между содержанием лития в окружающей среде и ожидаемой продолжительностью жизни человека: в исследовании, проведенном в Японии, была статистически значимая связь между более высоким содержанием микроэлемента и большей продолжительностью жизни; Кроме того, высокие концентрации лития продлевают продолжительность жизни модельного организма Caenorhabditis elegans.

доказательство

Соединения лития показывают малиновую окраску пламени, характерные спектральные линии являются основными линиями в 670,776 и 670,791 нм; меньшие линии находятся при 610,3 нм. Кроме того, литий может быть обнаружен с помощью пламенной фотометрии.

Количественное определение влажно-химическими методами затруднено, поскольку большинство солей лития легко растворимы Одной из возможностей является осаждение плохо растворимого фосфата лития. Для этого исследуемый образец, например, подщелачивают раствором гидроксида натрия и смешивают с некоторым количеством динатрийгидрофосфата Na2HPO4. При нагревании в присутствии Li + выпадает белый осадок:

Другой возможностью является использование реагента периодата железа.

Заявления

Элементарный литий в виде металлической пыли воспламеняется в воздухе даже при нормальной температуре. По этой причине металлический литий также должен храниться при отсутствии воздуха, обычно в нефти. При более высоких температурах от 190 ° C при контакте с воздухом преимущественно образуется преимущественно оксид лития. В чистом кислороде литий воспламеняется от примерно 100 ° C. В атмосфере чистого азота литий быстрее реагирует на нитрид лития только при более высоких температурах. Литий может вступать в взрывоопасную реакцию при контакте с веществами, содержащими кислород или галоген.

Поскольку литий вступает в сильную экзотермическую реакцию с обычными средствами пожаротушения, такими как вода, диоксид углерода, азот или запрещенный в настоящее время четыреххлористый углерод, происходит пожаротушение такими инертными газами. Аргон или другие металлические противопожарные агенты, такие как соль (например, NaCl).

Элементарный литий, как и все щелочные металлы, вызывает повреждение кожи или щелочные ожоги, поскольку он образует гидроксид лития с водой с сильным выделением тепла; достаточно для увлажнения кожи.

Связи

Литий очень реактивен и образует соединения с большинством неметаллов, в которых он всегда существует в степени окисления + I. Они обычно имеют ионную структуру, но в отличие от соединений других щелочных металлов имеют высокую ковалентную долю. Это отражается, в частности, в том, что многие соли лития - в отличие от соответствующих солей натрия или калия - легко растворимы в органических растворителях, таких как ацетон или этанол. Существуют также ковалентные органические соединения лития. Многие соединения лития схожи по своим свойствам из-за сходных ионных радиусов соответствующих соединений магния (косая зависимость в периодической таблице).

Важные реакции лития

Водородные соединения

Водород образует гидриды с литием. Простейшее литий-водородное соединение литий-гидрид LiH образуется из элементов при 600-700 ° C. Он используется в качестве ракетного топлива и для быстрого извлечения водорода, например, для надувания спасательных жилетов. Существуют также более сложные гидриды, такие как борогидрид лития LiBH4 или литийалюминийгидрид LiAlH4. Последнее имеет большое значение в органической химии как селективный донор водорода, например, для восстановления карбонильных и нитросоединений.

Дейтерид лития (LiD) и тритий лития (LiT) играют важную роль в исследованиях ядерного синтеза. Поскольку чистый дейтерид лития снижает энергию водородной бомбы, используется смесь LiD и LiT. С этими твердыми веществами легче обращаться, чем с тритием с его высокой скоростью выпота.

 

кислородные соединения

Вместе с кислородом литий образует как оксид лития Li2O, так и пероксид лития Li2O2.

Когда литий реагирует с водой, образуется гидроксид лития, сильное основание. Гидроксид лития используется для производства литиевых жиров, которые используются в качестве смазок для автомобилей. Поскольку гидроксид лития также связывает углекислый газ, он служит для регенерации воздуха на подводных лодках.

 

Другие соединения лития

• хлорид лития
• карбонат лития
• Литий образует соли формы LiX с галогенидами. Это фторид лития, хлорид лития, бромид лития и йодид лития.
• Поскольку хлорид лития очень гигроскопичен, он также используется в качестве осушителя, за исключением исходного материала для производства лития. Он используется для сушки газов, таких как природный газ, перед его подачей в трубопровод или в кондиционеры для снижения влажности (до 2% относительной влажности). Хлорид лития также служит для снижения температуры плавления в сварочных и паяльных ваннах и в качестве оболочки сварочного электрода для сварки алюминия. Фторид лития используется в качестве монокристалла в инфракрасной спектроскопии.
• Наиболее технически важным соединением лития является плохо растворимый карбонат лития. Он используется для извлечения большинства других соединений лития и используется в качестве флюса в стекольной промышленности и в производстве эмали. Также при производстве алюминия его добавляют для улучшения электропроводности и вязкости расплава.
• Литиевые мыла представляют собой литиевые соли жирных кислот. В основном они используются в качестве загустителей в высококачественных смазках и восках на основе минеральных масел, а также для изготовления карандашей.

Другие соли лития:

• Перхлорат лития LiClO4,
• Сульфат лития Li2SO4,
• Нитрат лития LiNO3, используется с нитратом калия в резиновой промышленности для вулканизации,
• Нитрид лития Li3N, образующийся при реакции лития с азотом,
• Ниобат лития LiNbO3 прозрачен в широком диапазоне длин волн и используется в оптике и лазерах,
• Амид лития LiNH2, является сильным основанием и образуется при реакции лития с жидким аммиаком.
• Стеарат лития C18H35LiO2 - важная присадка к маслам для использования в качестве консистентных смазок. Они используются в автомобилях, валковых мельницах и сельскохозяйственной технике. Стеараты лития очень плохо растворимы в воде, поэтому смазочная пленка сохраняется при контакте с небольшим количеством воды. Полученные консистентные смазки обладают отличной температурной стабильностью (> 150 ° C) и сохраняют смазывающую способность до -20 ° C.
• Ацетат лития C2H3LiO2
• Цитрат лития C6H5Li3O7
• Гексафторфосфат лития LiPF6 используется в качестве проводящей соли в литий-ионных аккумуляторах.
• Фосфат лития Li3PO4, используется в качестве катализатора для изомеризации пропиленоксида.
• Метаборат лития LiBO2 и тетраборат лития Li2B4O7
• Бромид лития LiBr является реагентом для производства фармацевтических препаратов, но он также используется в абсорбционных холодильных системах.

 

Органические соединения лития

В отличие от большинства других органилов щелочных металлов, литиевые органилы играют значительную роль, особенно в органической химии. Особое значение имеют н-бутиллитий, трет-бутиллитий, метиллитий и фениллитий, которые также имеются в продаже в форме их растворов в пентане, гексане, циклогексане или необязательно диэтиловом эфире. Он может быть получен путем прямой реакции металлического лития с алкил / арилгалогенидами в соответствии с

или трансметаллированием, например, из ртутных органилов в соответствии с

производство.

При использовании элементарного лития в тетрагидрофуране (ТГФ) вместо магния в диэтиловом эфире реакции Гриньяра, аналогичные реакциям присоединения алкилгалогенидов к карбонильным соединениям, можно проводить с обычно лучшими выходами.

Из-за четкой ковалентной природы структура литиевых органилов редко описывается простой связью Li-C. Обычно это сложные структуры, построенные из димерных, тетрамерных или гексамерных единиц или полимерных структур. Органы лития являются высокоактивными соединениями, которые частично самовозгораются в воздухе. Они взрывоопасно реагируют с водой. Из-за их крайней основности они также реагируют с растворителями, у которых связанный водород едва кислый, таким как ТГФ, что серьезно ограничивает выбор подходящих растворителей. Реакции с ними возможны только под защитным газом и в высушенных растворителях. Поэтому для работы с ними требуется некоторый опыт, и требуется большая осторожность.

Другой группой органических производных лития являются амиды лития типа LiNR2, из которых, в частности, диизопропиламид лития (LDA) и бис (триметилсилил) амид лития (LiHMDS, см. Также HMDS), используются в качестве сильных оснований без нуклеофильной активности.

Широко используются литиевые органилы, такие как инициаторы для анионной полимеризации олефинов, в качестве металлизирующих, депротонирующих или алкилирующих агентов.

Некоторое значение имеют так называемые ставки Кубка Гилмана типа R2CuLi.

 

Литиевая цена

Цены на литий -> цены на стратегические металлы