Litiu - proprietățile elementelor chimice

Litiu (lat. Litiu), Li, un element chimic al grupei I a tabelului periodic, numărul atomic 3, masa atomică de 6.941, un metal alcalin. Natural Li este format din doi izotopi stabili - 6 Li (7,42%) și 7 Li (92,58%). Litiu a fost descoperit în 1817 de chimistul suedez A. arfvedsonite în petalite mineral; nume din greacă. Lithos - piatră. litiu metalic a fost obținut pentru prima dată în 1818 de chimistul britanic H. Davy.

Proprietățile fizice ale litiu. Compact litiu metal alb-argintiu, care a acoperit rapid un strat de culoare gri închis, constând dintr-o nitrură și un oxid lian Li2 O. Când litiu temperatură obișnuită cristalizeaza zăbrelele cubică cu volum, a = 3.5098 Å. Raza atomică de 1,57 Å, Raza ionică a Li + 0,68 Å. Sub -195 ° C grilaj Li hep. Litiu - cel mai ușor de metal; densitate de 0,534 g / cm3 (20 ° C); punct de topire 180,5 ° C Punct de fierbere. 1317 ° C. Capacitatea termică specifică (la 0-100 ° C) de 3,31 x 10 3 J / (kg · K), adică 0,790 cal / (g · grade); termică coeficient de dilatare liniară de 5,6 × 10 -5. Rezistivitatea electrică (20 ° C) 9,29 x 10 -4 ohm · m (9,29 mO · cm); Coeficientul de temperatură (0-100 ° C) de 4,50 x 10 -3. Litiu este paramagnetic. Metalul este foarte ductil și vâscos, bine manipulat prin comprimare și laminare, ușor tras în sârmă. 0.6 Mohs duritatea (mai greu decât Na și K), este ușor de tăiat cu un cuțit. Presiune expirare (15-20 ° C) 17 MN / m 2 (1,7 kgf / mm2). Modulus 5 GN / m 2 (500 kgf / mm2), rezistența la tracțiune de 116 MN / m 2 (11,8 kgf / mm2), alungire 50-70%. Cuplurile litiu vopsite cu flacără în roșu carmin culoare.

Proprietățile chimice ale litiului. Configurația învelișului exterior al electronilor atomului Li 2s 1; toți compușii cunoscuți, este monovalent. Prin reacția cu oxigenul sau prin încălzire în aer (ardere cu flacără albastră) formează oxid de litiu Li2 O (Li2 O2 peroxid obținut doar indirect). Deoarece apa reacționează mai puternic decât celelalte metale alcaline, iar hidroxidul de LiOH și hidrogen format. Acizii minerali dizolvați viguros Li (acesta este primul dintr-o serie de stres, potențialul său electrod normal - 3,02 in).

Li se combină cu halogeni (iod la sub încălzire) pentru a forma halogenuri (majore - clorură de litiu). Când este încălzit cu sulf dă litiu sulfura Li2 S, și hidrogen - hidrură de litiu. Cu azot litiu reacționează lent chiar și la temperatura camerei, viguros - la 250 ° C pentru a forma o fosfor nitrură Li2 N. C. Litiu nu interacționează în mod direct, dar în cazuri speciale poate fi preparat fosfuri. Încălzirea litiu cu rezultate de carbon în carbură de Li2 C2. silicide Litiu skremniem-. Compușii binari Li - Li2 O, LIH, LI3 N, Li2 C2. LiCI, și altele, precum și LiOH foarte reactiv; prin încălzire sau topire, ei distrug multe metale, porțelan, cuarț și alte materiale. Carbonat, fluorură de LiF, LI3 PO4 compus fosfat de litiu și alte condiții pentru formarea și proprietăți similare cu derivații corespunzători de magneziu și calciu.

Litiu formează numeroși compuși organici cu litiu, care definește rolul său important în sinteza organică.

Litiu - componenta a multor aliaje. Deoarece unele metale (Mg, Zn, Al), aceasta face soluții solide concentrații semnificative, cu multe - intermetalicelor (LiAg, LiHg, LiMg2 LiAI, si multe altele ..). Acesta din urmă este adesea foarte greu și refractar, variază ușor în aer; unele dintre ele - semiconductori. Am studiat un număr de sisteme binare și ternare care implică Li; aliajele corespunzătoare sunt deja utilizate în domeniu.

Producția de litiu. Compușii cu litiu se obțin prin prelucrarea hidrometalurgice de concentrate - produse dressing minereu de litiu. mineral de bază de silicat - spodumene prelucrat de var, sulfat și metoda de acid sulfuric. Baza primului - descompunerea calcarului spodumene la 1150- 1200 ° C:

Când leșiere prăjitura cu apă în prezența unui exces de hidroxid de var aluminat de litiu se descompune pentru a forma Li:

Prin metoda spodumene sulfat (și alte aluminosilicați) sunt sinterizate cu sulfat de potasiu:

sulfat de litiu se dizolvă în apă și soluția de carbonat de sodiu a fost precipitat Li:

Prin metoda de acid sulfuric preparată inițial soluție de sulfat de litiu și apoi carbonat de litiu; acid sulfuric spodumene se descompune la 250-300 ° C (reacție aplicabilă numai pentru modificarea β-spodumene):

Litiu metalic produs prin electroliza unui amestec topit de litiu și potasiu cloruri la 400-460 ° C (raport de greutate 1: 1). baie Electroliza căptușit cu magnezită, alumină, mulitul, talc, grafit și alte materiale rezistente la electrolit topit; anod sunt din grafit și catod - tijele metalice. litiu metalic dur cuprinde incluziuni mecanice și impurități (K, Mg, Ca, Al, Si, Fe, dar mai ales Na). Incluziunile sunt îndepărtate prin topire, impurități - rafinare sub presiune redusă. În prezent, acordă o mare atenție la metodele de obținere a metalotermică Li.

Utilizarea de litiu. Cel mai important domeniu de aplicare a Li - putere nucleară. Izotop 6 Li - singura sursă industrială pentru producerea tritiului prin reacția:

neutron secțiune transversală de captare termică (σ) izotopilor de litiu diferă foarte mult: 945 6 Li și 7 Li 0.033; pentru amestecul natural al 67 (barn); Acest lucru este important în ceea ce privește utilizarea tehnică a litiu - la fabricarea tijelor de control în sistemul de protecție a reactorului. Litiu lichid (ca 7 Li izotop) este utilizat ca agent de răcire în reactoare cu uraniu. Molten 7 LiF este utilizat ca solvent al compușilor U și Th în reactoare omogene. Cel mai mare consumator de compus cu litiu este industria de silicat, care utilizează minerale litiu, LiF, Li2 CO3 și mulți compuși produse special. În metalurgia feroasă, Li, compuși și aliajele sale frecvent utilizate pentru dezoxidare, doparea și modificând multe clase din aliaj. In metalurgia feroasă aliaje de litiu tratate pentru a obține o structură bună, ductilitate și rezistență ridicată la tracțiune. aliaje de aluminiu care conțin 0,1% Li, bine-cunoscut - și Aeron skleron; în plus față de luminozitate, ele au o rezistență ridicată, ductilitate, rezistență la coroziune și foarte promițătoare pentru industria aeronautică. Adăugarea de 0,04% pentru a conduce Li-calciu aliaje cu conținut crește duritatea și reduce frecarea. Compușii cu litiu sunt utilizați pentru prepararea unsorilor. În importanță în litiu tehnologia modernă este una dintre cele mai importante elemente urme.

Litiu în organism. Litiu este în mod constant o parte a organismelor vii, dar rolul său biologic nu este bine înțeleasă. Se constată că litiu îmbunătățește rezistența la boli a plantelor, îmbunătățește activitatea fotochimică în cloroplaste de frunze (tomate) și sinteza nicotinei (tutun). Capacitatea de a se concentra litiu cel mai puternic exprimată în rândul organismelor marine de alge roșii și maro, iar printre plante terestre - reprezentanții familiei Ranunculaceae (rue, Buttercup) și familia Solanaceae (Boxthorn). Animale litiu este concentrată în principal în ficat și plămâni.