Литий: свойства, изотопи и приложения (батерии, медицина)
Литий — ключов елемент: свойства, изотопи (6Li, 7Li) и приложения в литиеви батерии и медицината. Разберете ролята му и как влияе на технологиите и лечението.
Литият (от гръцки lithos 'камък') е мек, сребристобял метал със символ Li. Той е третият химичен елемент в периодичната таблица. Това означава, че има 3 протона в ядрото си и 3 електрона около него. Атомният му номер е 3, а масовото му число е 6,94. Има два често срещани изотопа:6 Li и7 Li. 7Li е по-често срещан. 92,5 % от лития е7 Li. Литият е мек сребрист метал, който е много реактивен. Използва се в литиевите батерии и в някои лекарства.
Физични и химични свойства
Плътност и твърдост: Литият е най-лекият твърд метал — плътността му при стайна температура е около 0,53 g/cm³. Той е мек и може да се реже с нож.
Точка на топене и кипене: Точката на топене е около 180,5 °C, а точката на кипене около 1342 °C.
Химична реактивност: Литият е силно реактивен с въздуха и водата. На въздух бързо потъмнява и образува оксиден слой; при контакт с вода реагира, образувайки литиев хидроксид (LiOH) и водород (H2) – реакцията може да бъде бурна при по-големи количества. Поради това металният литий се съхранява под инертно масло или в запечатани контейнери.
Други свойства: Литият има висока специфична топлина в сравнение с други метали и отлични електрохимични характеристики, които го правят предпочитан в акумулаторните технологии. Пламъкът на лития дава характерен червеникав (карминен) цвят.
Изотопи
- 7Li — най-често срещаният стабилен изотоп (~92,5 %). Има важно значение в ядрената и индустриалната химия.
- 6Li — около 7,5 % от природния литий. Полезен в ядрената техника (например за производство на тритий чрез реакция с неутрони) и за специализирани изотопни приложения.
- Съществуват и редки радиоактивни изотопи (например 8Li, 9Li, 11Li), които се използват предимно в научни изследвания по ядрената физика.
Основни приложения
- Батерии: Литийът е ключов компонент в литиево-йонните (Li-ion) и литиево-металните батерии. Те имат висока енергийната плътност, ниско собствено тегло и дълъг цикъл на живот, което ги прави подходящи за преносима електроника, електромобили и системи за съхранение на енергия. В Li-ion батериите литият участва в интеркалационни процеси между анод (напр. графит) и катод (оксиди на метали на преходните елементи).
- Медицина: Литиеви съединения (най-често литиев карбонат и литиев цитрат) се използват като лекарства при биполярно афективно разстройство за стабилизиране на настроението. Терапевтичният мониторинг е необходим, защото терапевтичният диапазон е тесен — предозиране може да доведе до токсичност, а продължителната употреба изисква контрол на бъбречната и щитовидната функция.
- Металурергия и сплави: Добавянето на малки количества литий към алуминиеви сплави подобрява здравината и намалява теглото, което е ценно за авиационната и космическата промишленост.
- Стъкла и керамика: Литиеви оксиди се използват за намаляване на коефициента на топлинно разширение и за повишаване на якостта на термоустойчиви стъкла и керамични изделия.
- Смазки: Литиевите греси (на основата на литиеви сапуни, напр. литиев стеарат) са широко използвани заради добра термична и механична стабилност.
- Ядренa индустрия: Li-6 се използва за производство на тритий и като захранваща съставка в някои видове ядрен горивни и реакции. Литиевите съединения навлизат и в технологии за контрол на неутронния поток и за термални носители.
- Други приложения: суха сол (литиев хлорид, литиев бромид) като осушители, каталитични и органохимични реагенти (органолитиеви съединения) в синтезната химия и редица специални индустриални приложения.
Добив и производство
Литият се добива основно от два източника: солени езера и солени разтвори (бринни депозити) и твърди минерали като сподумен (spodumene). Най-големите производители са държави с богати брайнни басейни (част от „литиеви триъгълник“ в Южна Америка: Чили, Аржентина, Боливия) и Австралия (добив от твърди рудни залежи). Процесите включват извличане, пречистване и производство на литиеви карбонати или хлориди, които след това се трансформират в по-специализирани продукти.
Безопасност и токсичност
- Металният литий е силно реактивен; контакта с вода е опасен. Съхранява се под масло или в инертна атмосфера.
- Литиевите соли, употребявани в медицината, имат терапевтичен ефект, но изискват регулярни кръвни тестове (за нивото на литий, бъбречна функция, щитовидна жлеза), тъй като токсичността може да засегне неврологичната система, бъбреците и сърдечно-съдовата система.
- При работа с прахове и съединения са нужни подходящи предпазни мерки — вентилация, ръкавици и очила — за да се избегне вдишване или контакт с кожата и очите.
Литият е ключов елемент в съвременните технологии и медицината, но също така изисква отговорно добиване, производство и употреба заради екологичните и здравни рискове, свързани със съединенията и металния елемент.
Свойства
Физични свойства
Литият е един от алкалните метали. Литият е сребрист твърд метал (когато е прясно нарязан). Той е много мек. Затова може да се реже лесно с нож. Топи се при ниска температура. Той е много лек, подобен на дърво. Той е най-малко плътният метал и най-малко плътният елемент в твърдо или течно състояние. Той може да задържа повече топлина от всеки друг твърд елемент. Лесно провежда топлина и електричество.
Химични свойства
Той ще реагира с вода, отделяйки водород, и ще образува основен разтвор (литиев хидроксид). Поради тази причина литият трябва да се съхранява във вазелин. Натрият и калият могат да се съхраняват в масло, но литият не може, тъй като е много лек. Той просто ще плува върху маслото и няма да бъде защитен от него.
Литият реагира и с халогени. Той може да реагира с азот, за да се получи литиев нитрид. При реакция с въздух се получава черен катран, а след това бял прах от литиев хидроксид и литиев карбонат.
Химични съединения
Вижте също: Категория:Литиеви съединения
Литият образува химични съединения само с едно състояние на окисление: +1. Повечето от тях са бели и нереактивни. При нагряване в пламък те придобиват яркочервен цвят. Те са малко токсични. Повечето от тях се разтварят във вода. Литиевият карбонат е по-слабо разтворим във вода от другите карбонати на алкалните метали, като натриевия карбонат.
- Литиев карбонат, използван в медицината
- Литиев хлорид, безцветно кристално твърдо вещество, червен пламък при нагряване
- Литиев хидроксид, силна основа, използвана за отстраняване на въглероден диоксид в космическите кораби
- Литиев нитрат, окислител
- Литиев нитрид, силна основа
- Литиев оксид, разтваря се във вода, за да се получи литиев хидроксид
- Литиев пероксид, реагира с вода, за да образува кислород
- LiHe
- Литиев 12-хидроксистеарат
- Литиев ацетат
- Литиев алуминат
- Литиево-алуминиев хидрид
- Литиев амид
- Литиев аспартат
- Литиев азид
- Литиев берилид
- Литиев бис(трифлуорометансулфонил)имид
- Литиев бис(триметилнил)амид
- Литиев борат
- Литиев бромид
- Литиев карбид
- Литиев хлорат
- Литиев цитрат
- Литиево-кобалтов оксид
- Литиев цианид
- Литиев диизопропиламид
- Литиев дисиликат
· 
Литиев нитрат
· 
Литиев хидроксид
· 
Литиев карбонат
· 
Литиев хлорид
Пламъчен тест за литий
Случайност
Той не се среща като елемент в природата. Среща се само под формата на литиеви съединения. В океана има голямо количество литий. Някои гранити съдържат големи количества литий. Повечето живи същества имат литий в себе си. Има места, където много литий се съдържа в солта. Някои силикати имат литий в себе си.
История
Литият (от гръцки lithos, което означава "камък") е открит от Йохан Арфведсон през 1817 г. През 1818 г. Кристиан Гмелин забелязва, че литиевите соли дават яркочервен цвят в пламък. По-късно У. Т. Бранд и сър Хъмфри Дейви използват електролиза на литиев оксид, за да изолират елемента. За първи път литият е използван в смазки. След това ядрените оръжия се превръщат в голямо приложение на лития. Литият се използва и за по-лесно топене на стъкло и по-лесно топене на алуминиев оксид при производството на алуминий. Сега литият се използва главно в батериите.
Очевидно името "литий" му е дадено, защото е открит от минерал, докато други често срещани алкални метали са открити за първи път в растителна тъкан.
Подготовка
Той се произвежда чрез получаване на литиев хлорид от басейни и извори. Литиевият хлорид се разтопява и се електролизира. Така се получават течен литий и хлор.
Използва
Като елемент
Основната му употреба е в батериите. Литият се използва като анод в литиевата батерия. Тя има по-голяма мощност от батериите с цинк, като алкалните клетки. В литиево-йонните батерии също има литий, макар и не като елемент. Той се използва и в сплави за пренос на топлина. Литият се използва за получаване на органолитиеви съединения. Те се използват за много силни основи.
Използва се за производство на специални стъкла и керамика, включително 200-инчовото огледало на телескопа Mount Palomar. Литият е най-лекият познат метал и може да се легира с алуминий, мед, манган и кадмий, за да се получат здрави и леки метали за самолети.
В химичните съединения
Литиевите съединения се използват в някои лекарства, известни като стабилизатори на настроението. Литиевият ниобат се използва в радиопредавателите на мобилните телефони. Някои литиеви съединения се използват и в керамиката. Литиевият хлорид може да абсорбира вода от други неща. Някои литиеви съединения се използват за производството на сапун и грес. Литиевият карбонат се използва като лекарство за лечение на маниакално депресивно разстройство. Литиевият карбонат се използва за лечение на биполярна болест и други състояния на психични заболявания.
Органична химия
Органолитиевите съединения се използват за производство на полимери и фини химикали. Много литиеви съединения се използват като реагенти за получаване на органични съединения. Някои литиеви съединения като литиев алуминиев хидрид, литиев триетилборохидрид, n-бутиллитий и терц-бутиллитий обикновено се използват като много силни основи, наречени супербази.
Други употреби
Литиевите съединения се използват като пиротехнически оцветители и окислители в червени фойерверки и сигнални ракети. Литиев хлорид и литиев бромид се използват като изсушители за газови потоци. Литиев хидроксид и литиев пероксид се използват за отстраняване на въглероден диоксид и пречистване на въздуха в космически кораби и подводници. Литиев хидроксид, литиев пероксид и литиев перхлорат се използват в кислородните свещи, които снабдяват подводниците с кислород.
Литиево-алуминиевият хидрид може да се използва и като твърдо гориво сам по себе си. Литиевият хидрид, който съдържа литий-6, се използва в термоядрените оръжия.
Безопасност
Литият реагира с вода, като образува дразнещ дим и топлина. Той не е толкова опасен, колкото другите алкални метали. Литиевият хидроксид е много корозивен.
Изотопи
Съществуват 5 изотопа на лития, които имат съответно 2, 3, 4, 5 и 6 неутрона в ядрото. Най-разпространеният изотоп в природата е3 Li7 , който съставлява 92,58 % от общия брой. Вторият широко разпространен изотоп е3 Li6 , който съставлява 7,42 % от общия брой. Останалите три изотопа се срещат в много малки количества. Атомната маса на лития е 6,939.
Свързани страници
- Алкалоземни метали
- Берилий
Въпроси и отговори
В: Какъв е символът на лития?
О: Символът на лития е Li.
В: Какъв е атомният номер на лития?
О: Атомният номер на лития е 3.
В: Колко протона има в ядрото на литиевия атом?
О: В ядрото на литиевия атом има 3 протона.
Въпрос: Кои са двата често срещани изотопа на лития?
О: Двата често срещани изотопа на лития са 6Li и 7Li.
В: Кой изотоп е по-разпространен?
О: 7Li е по-разпространен, тъй като съставлява 92,5 % от всички естествено срещащи се литиеви атоми.
В: Какви свойства има литът?
О: Литият има мек, сребристобял цвят и е много реактивен.
обискирам