Какие свойства проявляет литий

Металл литий обладает уникальными химическими и физическими свойствами. Он отличается от остальных щелочных металлов, что расширяет его возможности применения в разных сферах деятельности. Он очень важен для правильной работы организма.

Химический элемент литий

Краткое описание

Литий — щелочной металл, который имеет выраженные пластичные свойства, серебристый цвет, характерный металлический блеск. Его легко обрабатывать, он имеет низкую температуру плавления — 180°C. Если сравнивать его с другими щелочными металлами, он обладает самой низкой плотностью. Поскольку она ниже чем у воды, материал всплывает на поверхность.

Структура и характеристики

Структура кристаллической решетки металлического лития — кубическая, объемноцентрированная. Ее параметры — 3,490 Å. Данные характеристики соблюдаются только при комнатной температуре.

Атом лития имеет две оболочки — внешнюю и внутреннюю. На внешней расположены электроны. Они участвуют в образовании химических связей.

История открытия и изучения

Первый образец металлического лития был получен благодаря работе Гемфри Дэви. С помощью электрического тока он разложил расплав гидроксида этого щелочного металла. Через некоторое время Леопольд Гмелин проэкспериментировал с литиевосодержащими солями. Он смог выявить, что они окрашивают пламя в темный цвет.

Основная заслуга в открытии нового химического элемента и росте его популярности принадлежит Иоганну Августу. В 1817 году он нашел новое вещество в составе петалита, алюмосиликата. Через некоторое время литий нашли и в других минеральных образованиях. Такое название он получил из-за того, что впервые был найден в камнях. Название камня по гречески — «литос».

Петалит (Фото: Instagram / lopatkin_oleg)

Месторождения и добыча

Литий содержится в разных минералах. Самые богатые по содержанию этого щелочного металла камни — слюда лепидолит, пироксен сподумен. Литий можно найти в разных породообразующих минералах. В них он замещает кальций.

Основные месторождения этого металла находятся в Боливии, Чили, Аргентине, США, Китае, Конго, Сербии, Бразилии, Австралии, России.

Промышленное получение

Для получения лития промышленными способами сначала происходит подготовка расходного сырья — минералов или солевых растворов, которые добываются из соляных озер. Независимо от способа добычи расходного сырья, на выходе получается Li2CO3, который будет проходить промышленную обработку.

Способы получения расходного сырья:

• электролиз;
• восстановление;
• рафинирование.

Выбор промышленного способа получения щелочного металла зависит от наличия оборудования, требуемого результата, вида расходного сырья.

Рафинирование (Фото: Instagram / krasnoyarsk.science)

Свойства

Свойства элемента известны ученым давно. По сравнению с другими щелочными металлами он имеют ряд уникальных особенностей, по которым определяются основные сферы применения этого вещества.

Химические

Свойства:

• молярная масса — 6,941;
• валентность — 1;
• электроотрицательность — 1;
• атомный номер — 3;
• ковалентный радиус — 1,23 А;
• теплоемкость — 3,307 кДж/(кг·°С).

Литий проявляет стабильность находясь на воздухе. Из группы щелочных металлов он наименее активный. Про взаимодействии с сухим воздухом и кислородом практические не реагирует (при условии соблюдения комнатной температуры).

Взаимодействие лития с водой проходит относительно спокойно. При контакте с водой он начинает образовывать щелочь, выделять кислород. Металл плавает на поверхности жидкости, быстро растворяясь и издавая характерное шипение.

При влажном воздухе металл вступает в реакции с газами, которые содержатся в нем (особенно с азотом). Оксидная пленка покрывает поверхности лития при нагревании до 100–300°C. Пленка защищает металл от окислительных процессов.

При реакции с серой образуется сульфид (при условии нагревания до 130°C). С кремнием вступает в реакцию при нагревании до 700°C. Растворяется в жидком аммиаке, образуя раствор синего цвета.

Литий нельзя хранить в керосиновой жидкости. Из-за малой плотности материал всплывет на поверхность. Для хранения подойдет минеральное масло, газолин, парафин. Емкость лучше выбирать из жести. Она должна герметично закрываться.

Сера (Фото: Instagram / mineral.kirka.shop)

Физические

Свойства:

1. Плотность — 539 кг/м3 (при условии, что температура окружающей среды не превышает 20°C).
2. Теплопроводность — 70,8 Вт/(м•К).
3. Электрическое сопротивление — 9,29•10-8.
4. Линейное расширение — 5,6•10-5 К-1.
5. Температура плавления — 180,5°C.
6. Предел прочности на растяжение — 116 Мпа.
7. Температура кипения — 1340°C.

Показатель относительного удлинения — 70%.

Литий — мягкий, пластичный металл. Проще всего обрабатывается с помощью прокатки, прессования.

Сферы применения

Используется при изготовлении:

1. Термоэлектропреобразователей.
2. Высокоэффективных лазеров.
3. Пиротехники. С его помощью окрашивают пламя фейерверков в красный цвет.
4. Припоев.
5. Металлогалогеновых ламп, щелочных аккумуляторов.
6. Смазочных материалов.
7. Стекла, покрытий для фарфоровых изделий.

Основные сферы применения:

• ядерная энергетика;
• металлургия;
• медицина.

Перхлорат щелочного металла используется в качестве окислителя.

Аккумулятор (Фото: Instagram / aspil_energy)

Соединения с литием

Соединения на основе щелочного металла

• оксид лития — Li2O;
• пероксид — Li2O2;
• гидроксид — LiOH;
• карбонат — Li2CO3;
• нитрат — LiNO3;
• фторид — LiF;
• хлорид — LiCl;
• гидрид — LiH;
• стеарат — Li(C17H35COO).

Литий — щелочной металл с уникальными свойствами. Он применяется в разных сферах деятельности. Добывается из разных минералов и проходит дополнительную обработку.

Химические и физические характеристики лития

Литий — самый легкий из металлов. Имеет плотность 0,534 г/см³. Плавится при температуре 180,5 °С, кипит при температуре 1330 °С.

Литий очень активен. Вступает в реакцию с кислородом и азотом воздуха при нормальных условиях. По этой причине на воздухе литий быстро окисляется с образованием темного налета продуктов взаимодействия. Уравнения реакций:

4Li + O₂ = 2Li₂O;

6Li + N₂ = 2Li₃N.

Нажмите здесь, чтобы узнать больше о свойствах лития и других металлов.

Открытие лития и нахождение элемента в природе

Литий был открыт шведским ученым Арфведсоном в 1817 году. Сначала химик обнаружил элемент в минерале петалите, а затем — в сподумене и в лепидолите. Свое название металл получил из-за того, что был обнаружен в «камнях» (в переводе с греческого litos означает «камень»).

В 1818 году немецкий химик Гмелин впервые наблюдал характерное для солей лития пламя красного цвета. В 1821 году английскому химику Уильяму Томасу Бранду удалось выделить металл путем электролиза. В бóльших количествах литий смогли получить в 1855 году путем электролиза расплавленного хлорида. Уравнение реакции:

2Li­Cl = 2Li + Cl₂.

Литий распространен в земной коре, содержание металла в ней составляет примерно 3% по массе. Литий содержится в преимущественно в таких минералах: петалит, сподумен, лепидолит и амблигонит.

В виде примеси литий содержится в некоторых породообразующих минералах и присутствует в минерализованных водах и рапе некоторых озер.

Литий: реакция с кислородом, применение металла

Щелочные металлы и их соединения широко используются в технике. Литий применяется в ядерной энергетике. В частности, изотоп 6Li служит промышленным источником для производства трития, а изотоп 7Li используется как теплоноситель. LiF используется при плавке алюминия. Литий и его соединения используются и в качестве добавок к ракетному топливу.

Смазки, содержащие соединения лития, сохраняют свои свойства при повышенных температурах. Гидроксид лития входит в состав электролита щелочных аккумуляторов, благодаря чему в два-три раза возрастает срок их службы. Применяется литий также в керамической, стекольной и других отраслях химической промышленности. В целом, по значимости в современной технике этот металл является одним из важнейших элементов.

Реакция лития с кислородом приводит к образованию оксида Li₂O — бесцветного кристаллического вещества, имеющего температуру плавления 1438 °С и температуру кипения — около 2600 °С. Оксид лития получается при непосредственном окислении металлического лития при температуре выше 200 °С, а также разложением гидроксида LiOH, нитрата LiNO₃, карбоната Li₂СO₃.

Оксид лития Li₂O легко взаимодействует с водой с образованием гидроксида, LiOH. Данная реакция сопровождается сильным разогревом; LiOH поглощает CO₂ из воздуха, образуя карбонат, Li₂­CO₃.

Окислитель