Литий nbsp;— химический элемент первой группы, второго периода периодической системы с атомным номером 3. Как простое вещество представляет собой мягкий щелочной металл серебристо-белого цвета.История и происхождение названия:Литий был открыт в 1817 году шведским химиком и минералогом Иоганном Арфведсоном сначала в минерале петалите, а затем в сподумене LiAl и в лепидолите K 2  Li 3  Al 5  4. Металлический литий впервые получил Гемфри Дэви в 1818 году.Своё название литий получил из-за того, что был обнаружен в «камнях». Первоначально назывался «литион», современное название было предложено Берцелиусом.Физические свойства:Литий — серебристо-белый металл, мягкий и пластичный, твёрже натрия, но мягче свинца. Его можно обрабатывать прессованием и прокаткой.При комнатной температуре металлический литий имеет кубическую объёмноцентрированную решётку, пространственная группа I m3m, параметры ячейки 0,35021 нм, 2.Ниже 78 К устойчивой кристаллической формой является гексагональная плотноупакованная структура, в которой каждый атом лития имеет 12 ближайших соседей, расположенных в вершинах кубооктаэдра. Кристаллическая решётка относится к пространственной группе P 6 3  mmc, параметры 0,3111 нм, 0,5093 нм, 2.Из всех щелочных металлов литий характеризуется самыми высокими температурами плавления и кипения, у него самая низкая плотность при комнатной температуре среди всех металлов. Вследствие своей низкой плотности литий всплывает не только в воде, но и, например, в керосине.Маленькие размеры атома лития приводят к появлению особых свойств металла. Например, он смешивается с натрием только при температуре ниже 380nbsp;°C и не смешивается с расплавленными калием, рубидием и цезием, в то время как другие пары щелочных металлов смешиваются друг с другом в любых соотношениях.Химические свойства:Литий является щелочным металлом, однако относительно устойчив на воздухе. Литий является наименее активным щелочным металлом, с сухим воздухом при комнатной температуре практически не реагирует. По этой причине литий является единственным щелочным металлом, который не хранят в керосине ; он может непродолжительное время храниться на воздухе.Во влажном воздухе медленно реагирует с азотом и другими газами, находящимися в воздухе, превращаясь в нитрид Li 3  N, гидроксид LiOH и карбонат Li 2  CO 3.Поэтому длительно литий хранят в петролейном эфире, парафине, газолине иили минеральном масле в герметически закрытых жестяных коробках.Интересная особенность лития в том, что в интервале температур от 100nbsp;°C до 300nbsp;°C он покрывается плотной оксидной плёнкой и в дальнейшем не окисляется. В отличие от остальных щелочных металлов, дающих стабильные надпероксиды и озониды; надпероксид и озонид лития — нестабильные соединения.В 1818 немецкий химик Леопольд Гмелин установил, что литий и его соли окрашивают пламя в карминово-красный цвет, это является качественным признаком для определения лития.Температура самовоспламенения находится в районе 300nbsp;°C. Продукты горения раздражают слизистую оболочку носоглотки.В водном растворе ион лития имеет самый низкий стандартный электродный потенциал из-за малого размера и высокой степени гидратации иона лития.Нахождение в природе:Геохимия лития:Литий по геохимическим свойствам относится к крупноионным литофильным элементам, в числе которых калий, рубидий и цезий. Содержание лития в верхней континентальной коре составляет 21nbsp;гт, в морской воде —.Основные минералы лития — слюда лепидолит — KLi 1,5  Al 1,5  2  и пироксен сподумен — LiAl. Когда литий не образует самостоятельных минералов, он изоморфно замещает калий в широко распространённых породообразующих минералах.Месторождения лития приурочены к редкометалльным гранитным интрузиям, в связи с которыми развиваются литиеносные пегматиты или гидротермальные комплексные месторождения, содержащие также олово, вольфрам, висмут и другие металлы. Стоит особо отметить специфические породы онгониты — граниты с магматическим топазом, высоким содержанием фтора и воды и исключительно высокими концентрациями различных редких элементов, в том числе и лития.Месторождения:Месторождения лития известны в Чили, Боливии, США, Аргентине, Конго, Китае, Бразилии, Сербии, Австралии.В России более 50nbsp;% запасов сосредоточено в редкометалльных месторождениях Мурманской области.Изотопы лития:Природный литий состоит из двух стабильных изотопов: 6  Li и 7  Li ; в некоторых образцах лития изотопное соотношение может быть сильно нарушено вследствие природного или искусственного фракционирования изотопов. Это следует иметь в виду при точных химических опытах с использованием лития или его соединений. У лития известны 7 искусственных радиоактивных изотопов и два ядерных изомера. Наиболее устойчивый из них, 8  Li, имеет период полураспада 0,8403nbsp;с. Экзотический изотоп 3  Li, по-видимому, не существует как связанная система.7  Li является одним из немногих изотопов, возникших при первичном нуклеосинтезе в количестве не более 10 —9  от всех элементов.; см Рис. 11.1. Некоторое количество изотопа 6  Li, как минимум в десять тысяч раз меньшее, чем 7  Li, также образовано в первичном нуклеосинтезе.Примерно в десять раз больше 7  Li образовались в звёздном нуклеосинтезе. Литий является промежуточным продуктом реакции ppII, но при высоких температурах активно преобразуется в два ядра гелия-4.В космосе:Аномально высокое содержание лития наблюдается в звёздных образованиях, состоящих из красного гиганта, внутри которого находится нейтронная звезда — объектах Ландау — Торна — Житкова.Также имеется большое количество звёзд-гигантов с необычно высоким содержанием лития, что объясняется попаданием лития в атмосферу звёзд при поглощении ими экзопланет-гигантов.Получение:Исходным сырьём для лития служат два источника: минеральное сырьё и солевые растворы из соляных озёр, богатые солями лития. В обоих случаях результатом работы является карбонат лития Li 2  CO 3.Сподумен  - силикат лития и алюминия можно перерабатывать несколькими способами. Например, спеканием с сульфатом калия получают растворимый сульфат лития, который осаждают из раствора содой:Солевые растворы предварительно выпаривают. В солевых растворах содержится хлорид лития LiCl. Однако вместе с ним содержатся большие количества других хлоридов. Для увеличения концентрации лития из выпаренного раствора осаждают карбонат лития Li 2  CO 3 , например по схеме.Поскольку температура плавления хлорида лития близка к температуре кипения лития, применяют эвтектическую смесь с хлоридом калия или бария, что понижает температуру расплава и позволяет избавиться от необходимости улавливать пары металла. Расход электроэнергии до 14nbsp;кВт∙ч на 1nbsp;кг лития. На другом электроде получают газообразный хлор.Поскольку литийnbsp;— активный металл, его восстановление из оксидов или галогенидов возможно только при немедленном удалении лития из зоны реакции. В противном случае невозможно сместить баланс реакции в нужную сторону. Литий удаляют из зоны реакции путём поддержания температур, при которых литий испаряется и покидает зону реакции в виде паров. Другие реагенты при этом должны оставаться в расплаве. Для восстановления используются кремний или алюминий, например:Полученный литий очищают методом вакуумной дистилляции, последовательно выпаривая разные металлы из сплава при определённых температурах.Добыча:В 2015 году в мире добыли лития и его соединений в пересчёте на металл. Крупнейшие страны по добычеnbsp;— Австралия, Чили и Аргентина. В России собственная добыча лития была полностью утрачена после распада СССР, но в 2017 году Россия запустила экспериментальную установку, позволяющую добывать литий из бедных руд с небольшими затратами.Большая часть добывается из естественных водных линз в толще соляных озёр, в насыщенных соляных растворах которых концентрируется хлорид лития. Раствор выкачивается и выпаривается на солнце, полученная смесь солей перерабатывается. Содержание лития в растворе колеблется от 0,01nbsp;% до 1nbsp;%. Также значительная доля добычи приходится на минеральное сырьё, например, минерал сподумен.Применение:Термоэлектрические материалы:Сплав сульфида лития и сульфида медиnbsp;— эффективный полупроводник для термоэлектропреобразователей.Химические источники тока:Из лития изготовляют аноды химических источников тока и гальванических элементов с твёрдым электролитом, работающих на основе неводных жидких и твёрдых электролитов.Кобальтат лития и молибдат лития показали лучшие эксплуатационные свойства и энергоёмкость в качестве положительного электрода литиевых аккумуляторов.Гидроксид лития используется как один из компонентов для приготовления электролита щелочных аккумуляторов. Добавление гидроксида лития к электролиту тяговых железо-никелевых, никель-кадмиевых, никель-цинковых аккумуляторных батарей повышает их срок службы в 3 раза и ёмкость на 21nbsp;%.Лазерные материалы:Монокристаллы фторида лития используются для изготовления высокоэффективных лазеров на центрах свободной окраски и для изготовления оптики с широкой спектральной полосой пропускания.Окислители:Дефектоскопия:Пиротехника:Сплавы:Сплавы лития с магнием, скандием, медью, кадмием и алюминиемnbsp;— новые перспективные материалы в авиации и космонавтике. На основе алюмината и силиката лития создана керамика, затвердевающая при комнатной температуре и используемая в военной технике, металлургии и, в перспективе, в термоядерной энергетике. Огромной прочностью обладает стекло на основе литий-алюминий-силиката, упрочняемого волокнами карбида кремния. Литий очень эффективно упрочняет сплавы свинца и придаёт им пластичность и стойкость против коррозии.Электроника:Кристаллические ниобат лития LiNbO 3  и танталат лития LiTaO 3  являются нелинейными оптическими материалами и широко применяются в нелинейной оптике, акустооптике и оптоэлектронике.Металлургия:В чёрной и цветной металлургии литий используется для раскисления и повышения пластичности и прочности сплавов. Литий иногда применяется для восстановления методами металлотермии редких металлов.Металлургия алюминия:Карбонат лития является важнейшим вспомогательным веществом при выплавке алюминия, и его потребление растёт с каждым годом пропорционально объёму мировой добычи алюминия.Введение лития в систему легирования позволяет получить новые сплавы алюминия с высокой удельной прочностью.Добавка лития снижает плотность сплава и повышает модуль упругости. При содержании лития до 1,8nbsp;% сплав имеет низкое сопротивление коррозии под напряжением, а при 1,9nbsp;% сплав не склонен к коррозионному растрескиванию. Увеличение содержания лития до 2,3nbsp;% способствует возрастанию вероятности образования рыхлот и трещин. Механические свойства при этом изменяются: пределы прочности и текучести возрастают, а пластические свойства снижаются.Ядерная энергетика:Гафниат лития входит в состав специальной эмали, предназначенной для захоронения высокоактивных ядерных отходов, содержащих плутоний.Литий-6:Благодаря этому литий-6 может применяться как замена радиоактивного, нестабильного и неудобного в обращении трития как в военных, так и в мирных целях. В термоядерном оружии обычно применяется дейтерид лития-6 6  LiD.Перспективно также использование лития-6 для получения гелия-3 с целью дальнейшего использования в дейтерий-гелиевых термоядерных реакторах.Литий-7:Применяется в ядерных реакторах. Благодаря очень высокой удельной теплоёмкости и низкому сечению захвата тепловых нейтронов жидкий литий-7 служит эффективным теплоносителем. Фторид лития-7 в сплаве с фторидом бериллия носит название «флайб» и применяется как высокоэффективный теплоноситель и растворитель фторидов урана и тория в высокотемпературных жидкосолевых реакторах, а также для производства трития.Соединения лития, обогащённые по изотопу лития-7, применяются на реакторах PWR для поддержания водно-химического режима, а также в деминерализаторе первого контура. Ежегодная потребность США оценивается в, производством обладают лишь Россия и Китай.Сушка газов:Высокогигроскопичные бромид LiBr и хлорид лития LiCl применяются для осушения воздуха и других газов.Медицина:Соли лития обладают нормотимическими и другими лечебными свойствами. Поэтому они находят применение в медицине.Смазочные материалы:Стеарат лития используется в качестве загустителя для получения пастообразных высокотемпературных смазок машин и механизмов. напр.: Литол, ЦИАТИМ-201.Регенерация кислорода в автономных аппаратах:Гидроксид лития LiOH, пероксид Li 2  O 2  применяются для очистки воздуха от углекислого газа; при этом последнее соединение реагирует с выделением кислорода, благодаря чему используется в изолирующих противогазах, в патронах для очистки воздуха на подлодках, на пилотируемых космических аппаратах и т. д.Силикатная промышленность:Литий и его соединения широко применяют в силикатной промышленности для изготовления специальных сортов стекла и покрытия фарфоровых изделий.Прочие области применения:Весьма перспективно использовать литий в качестве наполнителя поплавка батискафов: этот металл имеет плотность, почти в два раза меньшую, чем вода, это значит, что один кубический метр лития может удерживать на плаву почти на 170nbsp;кг больше, чем один кубический метр бензина. Однако литий — щелочной металл, активно реагирующий с водой, следует каким-то образом надёжно разделить эти вещества, не допустить их контактаТриборат лития-цезия используется как оптический материал в радиоэлектронике. Кристаллические ниобат лития LiNbO 3  и танталат лития LiTaO 3  являются нелинейными оптическими материалами и широко применяются в нелинейной оптике, акустооптике и оптоэлектронике. Литий также используется при наполнении осветительных газоразрядных металлогалогеновых ламп. Гидроксид лития добавляют в электролит щелочных аккумуляторов для увеличения срока их службы.Биологическое значение лития:Микроэлемент:Преимущественно в организме литий находится в щитовидной железе, лимфоузлах, сердце, печени, лёгких, кишечнике, плазме крови, надпочечниках.Цены:По состоянию на конец 2007 — начало 2008 года, цены на металлический литий составляли 63—66nbsp;долларов за 1 кг.Комментарии: