Літій

Літій (лат. Lithium), Li, хімічний елемент з атомним номером 3, атомна маса 6,941. Хімічний символ Li читається так само, як і назва самого елементу.

Літій зустрічається в природі у вигляді двох стабільних нуклідів 6Li (7,52% за масою) і 7Li (92,48%). У періодичній системі Д. І. Менделєєва літій розташований у другому періоді, групі IA і належить до числа лужних металів. Конфігурація електронної оболонки нейтрального атома літію 1s22s1. У з'єднаннях літій завжди проявляє ступінь окислення +1.

Металевий радіус атома літію 0,152 нм, радіус іона Li + 0,078 нм. Енергії послідовної іонізації атома літію 5,39 і 75,6 еВ. Електронегативність за Полінгом 0,98, найбільша у лужних металів.

В вигляді простої речовини літій - м'який, пластичний, легкий, сріблястий метал.

Фізичні та хімічні властивості: з металів літій самий легкий, його щільність 0,534 г/см3. Температура плавлення 180,5 ° C, температура кипіння 1326 ° C. При температурах від -193 ° C до температури плавлення стійка кубічна об'ємно центрована модифікація літію з параметром елементарної комірки а = 0,350 нм.

Через невеликого радіусу і маленького іонного заряду літій за своїми властивостями більше за все нагадує не інші лужні метали, а елемент групи IIA магній (Mg). Літій хімічно дуже активний. Він здатний взаємодіяти з киснем (O) і азотом (N) повітря при звичайних умовах, тому на повітрі він швидко окислюється з утворенням темного нальоту продуктів взаємодії:

4Li O2 + = 2Li2O,

6Li + N2 = 2Li3N

При контактах з галогенами літій самозаймається при звичайних умовах. Подібно магнію (Mg), нагріте літій здатний горіти в CO2:

4Li + CO2 = C + 2Li2O

Стандартний електродний потенціал Li/Li + має найбільше негативне значення (E ° 298 = -3,05 B) в порівнянні зі стандартними електродними потенціалами інших металів. Це обумовлено великою енергією гідратації маленького іона Li +, що значно зміщує рівновагу в сторону іонізації металу:

Li-твердий <> Li + розчин + e-

Для слабо сольватірующіх розчинників значення електродного потенціалу літію відповідає його меншою хімічної активності в ряду лужних металів.

З'єднання літію - солі - як правило, безбарвні кристалічні речовини. За хімічним поведінці солі літію трохи нагадують аналогічні з'єднання магнію (Mg) або кальцію (Ca). Погано розчинні у воді фторид LiF, карбонат Li2CO3, фосфат Li2PO4, добре розчинний хлорат літію LiClO3 - це, мабуть, одне із самих добре розчинних з'єднання в неорганічної хімії (при 18 ° C у 100 г води розчиняється 313,5 г LiClO3).

Оксид літію Li2O - біла тверда речовина - є типовим лужний оксид. Li2O активно реагує з водою з утворенням гідроксиду літію LiOH.

Цей гідроксид отримують електролізом водних розчинів LiCl:

2LiCl + 2H2O = 2LiOH + Cl2 + H2

LiOH - Сильна основа, але воно відрізняється за властивостями від гідроксидів інших лужних металів. Гідроксид літію поступається їм в розчинності. При прожарюванні гідроксид літію втрачає воду:

2LiOH = Li2O + H2O

Велике значення в синтезі органічних і неорганічних сполук має гідрид літію LiH, який утворюється при взаємодії розплавленого літію з воднем (H):

2Li + H2 = 2LiH

LiH - Іонну з'єднання, будова кристалічної решітки якого схоже на будова кристалічної решітки хлориду натрію NaCl. Гідрид літію можна використовувати як джерело водню для наповнення аеростатів і рятувального спорядження (надувних човнів і т.п.), так як при його гідролізі утворюється велика кількість водню (1 кг LiH дає 2,8 м3 H2):

LiH + H2O = LiOH + H2

Він також знаходить застосування при синтезі різних гідридів, наприклад, борогідріда літію:

BCl3 + 4LiH = Li [BH4] + 3LiCl.

Літій утворює з'єднання з частково ковалентного зв'язком Li-C, тобто літійорганіческіе з'єднання. Наприклад, при реакції іодбензола C6H5I з літієм в органічних розчинниках протікає реакція:

C6H5I + 2Li = C6H5Li + LiI.

Літійорганіческіе з'єднання широко використовуються в органічному синтезі і в якості каталізаторів.

Історія відкриття: літій був відкритий в 1817 році шведським хіміком і мінералогом А. Арфведсоном спочатку в мінералі петаліте (Li, Na) [Si4AlO10]. Свою назву отримав з-за того, що був виявлений в «камені» (грец. Litos - камінь). Характерне для сполук літію червоне забарвлення полум'я вперше спостерігав німецький хімік Х. Г. Гмелін в 1818 році. У цьому ж році англійський хімік Г. Деві електролізом розплаву гідроксиду літію отримав шматочок металу. Отримати вільний метал в достатніх кількостях вдалося вперше тільки в 1855 році шляхом електролізу розплавленого хлориду:

2LiCl = 2Li + Cl2

Отримання: в даний час для отримання металевого літію його природні мінерали або розкладають сірчаною кислотою (кислотний спосіб), або спікають з CaO або CaCO3 (лужний спосіб), або обробляють K2SO4 (сольовий спосіб), а потім витравлюють водою. У будь-якому випадку з отриманого розчину виділяють погано розчинна карбонат літію Li2CO3, який потім переводять у хлорид LiCl. Електроліз розплаву хлориду літію проводять у суміші з KCl або BaCl2 (ці солі служать для зниження температури плавлення суміші). Надалі отриманий літій очищають методом вакуумної дистиляції.

Знаходження в природі: літій досить широко поширений в земній корі, його вміст у ній становить 6,5 · 10-3% за масою. Як уже згадувалося, основні мінерали, містять літій, - це петаліт (містить 3,5-4,9% Li2O), сподумен (6-7% Li2O), Лепідоліт (4-6% Li2O) і амблігоніт LiAl [PO4] - 8-10% Li2O. У вигляді домішки літій міститься в ряді породоутворюючих мінералів, а також присутня в ропі деяких озер і в мінералізованих водах. У морській воді міститься близько 2.10 -5% літію.

Застосування: з літію виготовляють аноди хімічних джерел струму, що працюють на основі наведених твердих електролітів. Рідкий літій може служити теплоносієм в ядерних реакторах. З використанням нукліда 6Li отримують радіоактивний тритій:

63Li + 10n = 31H + 42He.

Літій і його сполуки широко застосовують у силікатної промисловості для виготовлення спеціальних сортів скла та покриття порцелянових виробів, в чорної і кольорової металургії (для розкислення, підвищення пластичності і міцності сплавів), для отримання пластичних мастил. З'єднання літію використовуються в текстильній промисловості (вибілювання тканин), харчової (консервування) і фармацевтичної (виготовлення косметики).

Біологічна роль: літій в незначних кількостях присутній у живих організмах, але, мабуть, не виконує жодних біологічних функцій. Встановлено його стимулюючу дію на деякі процеси в рослинах, здатність підвищувати їх стійкість до захворювань.

В організмі середньої людини (маса 70 кг) міститься близько 0,7 мг літію. Токсична доза 90-200 мг.

Особливості поводження з літієм: як і інші лужні метали, металевий літій здатний викликати опіки шкіри і слизових оболонок, особливо в присутності вологи. Тому працювати з ним можна тільки в захисному одязі і окулярах. Зберігають літій в герметичній тарі під шаром мінерального масла. Відходи літію не можна викидати на сміття, для знищення їх слід обробити етиловим спиртом:

2С2Н5ОН + 2Li = 2С2Н5ОLi + Н2

утворився етілат літію потім розкладають водою до спирту та гідроксиду літію LiOH.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.alhimikov.net/