История открытия элемента
В 1817 году шведский химик Иоганн Арфведсон обнаружил вещество в минерале петалит, а затем в пероксине сподума и лепидолитовой слюде. А в 1818 году Хамфри Дэви получил его в виде металла при разложении расплавленного гидроксида лития. Когда Леопольд Гмелин экспериментировал с солями, содержащими это вещество, он увидел, что когда соединения горят, пламя окрашивается в карминно-красный цвет.
Впервые литий был обнаружен среди твердых пород, поэтому его назвали литионом, что в переводе с греческого означает «камень». Современное название металлу дал Берцелиус.
Крупные месторождения лития были обнаружены в США, Боливии, Чили, Бразилии, Конго и Китае. В России почти 50% природных ресурсов сосредоточено в Мурманской области. Вещество обнаружено в составе онгонитов и в сильно засоленных озерах, которые получили название рассолов.
Физические свойства
В периодической таблице литий (Li) имеет атомный номер 3. Химический элемент находится во втором периоде первой подгруппы. Он относится к классу щелочных металлов и отличается легким серебристым оттенком. Его свойства обусловлены электронной структурой атома. Литий принадлежит к семейству s-клеток. Его валентность +1. Для атома характерно наличие двух оболочек. Внешний слой содержит валентные электроны, участвующие в образовании химических связей. Ядро атома имеет положительный заряд. Содержит 3 протона и 4 нейтрона. 3 электрона движутся по орбитам вокруг ядра.
Основные характеристики лития:
- температура плавления — 180 ° С;
- температура кипения — 1340 ° С;
- плотность при комнатной температуре — 0,533 г / см³;
- атомный и молекулярный вес вещества — 6,941;
- удельный вес — 0,539;
- твердость по Моосу — 0,6.
Литий — самый легкий металл. Он легко воспламеняется при температуре выше 200 ° C. На воздухе он покрыт оксидно-нитридной пленкой. При комнатной температуре вещество имеет объемно-центрированную кубическую кристаллическую решетку. Пластиковый металл мягче свинца и тверже натрия. Хорошо справляется с прикатыванием и прессованием.
Особые физические свойства лития обусловлены малым размером его атома. Соединяется с натрием при температуре не выше 380 ° С. Расплавленный калий, рубидий или цезий с ним не смешиваются.
Общие сведения:
| 100 | Общая информация | |
| 101 | Имя | Литий |
| 102 | Прежнее название | |
| 103 | Латинское название | Литий |
| 104 | Английское имя | Литий |
| 105 | Условное обозначение | Там |
| 106 | Атомный номер (номер в таблице) | 3 |
| 107 | Вид | Металл |
| 108 | Группа | Щелочной металл |
| 109 | Открытым | Иоганн Август Арфведсон, Швеция, 1817 г |
| 110 | Год открытия | 1817 гр. |
| 111 | Внешний вид и др. | Очень легкий, очень мягкий, серебристо-белый металл |
| 112 | Источник | Натуральный материал |
| 113 | Изменения | |
| 114 | Аллотропные модификации | 3 аллотропные модификации:
— литий с объемноцентрированной кубической кристаллической решеткой, — литий с компактной гексагональной кристаллической решеткой, — литий с ромбоэдрической кристаллической решеткой (тригональной |
| 115 | Температурные и другие условия перехода аллотропных модификаций друг в друга | |
| 116 | Конденсат Бозе-Эйнштейна | 7Li |
| 117 | 2D материалы | |
| 118 | Содержание в атмосфере и воздухе (по весу) | 0 % |
| 119 | Содержится в земной коре (по массе) | 0,0017 % |
| 120 | Содержится в морях и океанах (по массе) | 0,000018 % |
| 121 | Содержится во вселенной и пространстве (по массе) | 6,0 10-7 % |
| 122 | Содержание в Солнце (по массе) | 6,0 10-9 % |
| 123 | Содержание метеорита (по массе) | 0,00017 % |
| 124 | Содержание в организме человека (по весу) | 3,0 10-6 % |
Химические особенности
Вещество вступает в реакцию с водой, аммиаком, кислотами и неметаллами, обуславливая типичные химические свойства лития. В виде металла обжигает слизистые оболочки и влажную поверхность кожи.
В соединениях степень окисления лития +1. Этот металл нельзя хранить в керосине, что не характерно для щелочных веществ. При комнатной температуре не взаимодействует с сухим воздухом и кислородом. Элемент медленно реагирует с другими газами во влажном воздухе с образованием гидроксида, нитрида и карбоната. Таким образом, вещество хранится в бензине, парафине или минеральном масле. Для этого используются герметично закрытые банки.
При нагревании в кислороде литий горит и превращается в оксид. Происходящая химическая реакция по уравнению и формуле:
4Li + O2 → 2Li2O
Одна из основных характеристик металла — то, что при 100-300 ° С образуется плотная оксидная пленка, после которой он не окисляется. Главный признак определения химического элемента — темно-красное пламя при горении его солей. При взаимодействии с водой, в которой нет взрыва или пожара, он образует гидроксид и простое водородное вещество. Также реагирует с этиловым спиртом.
Происхождение в природе
Есть 2 природных стабильных и 7 искусственных изотопов лития. Кроме того, у металла есть два возбужденных изомерных состояния некоторых ядер. Большинство изотопов образуются во время первичного нуклеосинтеза, а остальные — в процессе звездного нуклеосинтеза.
Вещество относится к группе крупных ионных литофильных элементов. Встречается в верхней части континентальной коры и в морской воде. Литий образует независимые минералы, такие как лепидолит и сподумен. Действует как изоморфный заменитель калия в обычных породообразующих окаменелостях.
Большой объем элемента был обнаружен в красном гиганте, открытом астрономами в 1982 году. Некоторые другие крупные звезды также имеют высокое содержание металлов.
Для получения необходимого вещества специалисты используют минеральные формы или солевые растворы из соленых озер. Карбонат металла сначала извлекается из каждого вида сырья. Сподумен обрабатывают путем спекания с сульфатом калия. В результате реакции получается раствор сульфата лития, а затем при взаимодействии с карбонатом натрия получается карбонат лития. Металлическая форма вещества образуется при электролизе расплавов солей.
Биологическое значение
Этот элемент был найден среди постоянных компонентов в живых организмах. У растений повышается устойчивость к различным заболеваниям. Вещество усиливает фотохимическую активность хлоропластов листвы томата и синтез никотина в табаке.
В организме человека литий в основном вырабатывается почками, но он также содержится в щитовидной железе, печени, сердце, легких и кишечнике. Этот элемент участвует в важных жизненно важных процессах человеческого организма:
- нормализует обмен жиров и углеводов;
- укрепляет иммунную систему;
- предотвращает развитие аллергических реакций;
- снижает нервную возбудимость.
В большом количестве вещество снижает уровень серотонина в головном мозге. При высоком содержании натрия в организме препараты лития назначают с осторожностью, поскольку препараты могут быть опасными для здоровья и ухудшать состояние почек.
Свойства атома лития :
| 200 | Свойства атома | |
| 201 | Атомная масса (молярная масса)* | 6,938-6,997 а.е.м. (г / моль) |
| 202 | Электронная конфигурация | 1с2 2с1 |
| 203 | Электронная оболочка | K2 L1 M0 N0 O0 P0 Q0 R0
|
| 204 | Радиус атома (рассчитанный) | 167 вечера |
| 205 | Эмпирический радиус атома* | 145 вечера |
| 206 | Ковалентный радиус* | 128 вечера |
| 207 | Ионный радиус (кристаллический) | Ли+
73 (4) вечера, 90 (18) вечера, 106 (8) вечера (в скобках указано координационное число — характеристика, определяющая количество ближайших частиц (ионов или атомов) в молекуле или кристалле) |
| 208 | Радиус Ван-дер-Ваальса | 182 вечера |
| 209 | Электроны, протоны, нейтроны | 3 электрона, 3 протона, 4 нейтрона |
| 210 | Семья (блок) | член семьи |
| 211 | Период в периодической таблице | 2 |
| 212 | Группа по периодической таблице | 1-я группа (по старой классификации — основная подгруппа 1-й группы) |
| 213 | Спектр излучения |  |
Дополнительные сведения:
| 900 | Дополнительная информация | |
| 901 | Количество CAS | 7439-93-2 |
Кристаллическая решётка лития:
| 500 | Кристаллическая решетка | |
| 511 | Кристаллическая решетка # 1 | |
| 512 | Ретикулярная структура | По центру кубического тела
|
| 513 | Параметры решетки | 3,510 |
| 514 | C / a отчет | |
| 515 | Температура Дебая | 400 К |
| 516 | Название группы пространств симметрии | Я_ 3 мес |
| 517 | Номер пространственной группы симметрии | 229 |
| 521 | Кристаллическая решетка # 2 | |
| 522 | Ретикулярная структура | Компактный шестиугольник
|
| 523 | Параметры решетки | а = 3,111, с = 5,093 |
| 524 | C / a отчет | 1,637 |
| 525 | Температура Дебая | |
| 526 | Название группы пространств симметрии | P63 / mmc |
| 527 | Номер пространственной группы симметрии | 194 |
Сферы применения
Литий обладает уникальными свойствами и множеством преимуществ перед другими металлами. Люди используют его в нескольких сферах:
- Литий и сульфид меди — отличные полупроводники для создания термоэлектрических материалов.
- Металл, позволяющий получить темно-красное пламя, используется при изготовлении пиротехнических изделий.
- Фторидное вещество широко используется в производстве лазеров и оптики.
- В современной электронике щелочные батареи с гидроксидом лития используются для достижения максимальной мощности и продления срока службы изделий.
- Вещество используется как наполнитель для металлогалогенных ламп.
- Литиевые сплавы используются в авиации и космонавтике.
- В металлургии этот материал используется как вспомогательное средство при выплавке алюминия. Минерал увеличивает прочность и пластичность различных сплавов.
- Благодаря высокой удельной теплоемкости металл очень популярен при производстве ядерных реакторов.
- В силикатной промышленности он необходим для производства некоторых видов стекла и для покрытия фарфоровых изделий.
- Гидроксид лития используется для очистки помещений от углекислого газа.
- Соединения с этим веществом используются в текстильной промышленности для отбеливания тканей.
Различные соединения лития также используются в других областях. Поскольку его соли обладают лечебными свойствами, вещество широко используется в области медицины. Препараты с этим компонентом помогают при лечении аффективных расстройств и дерматологических заболеваний.