锂

歷史

1800年巴西化學及政治家José Bonifácio de Andrada e Silva在瑞典烏托島的一個礦坑中發現透鋰長石（LiAlSi4O10）。不過一直到1817年約翰·奧古斯特·阿韋德松（Johann Arfvedson）在化學家永斯·貝吉里斯（Jöns Jacob Berzelius）的實驗室中分析透鋰長石礦物時才發現這個新元素的存在。這個元素組成的化合物和鈉 和鉀的化合物相似，但其碳酸鹽和氫氧化物在水中的 溶解性較小，鹼性也較低。  Berzelius 將這個鹼金屬命名為「lithion/lithina」來自希臘語單詞λιθoς（音譯為lithos，意為「石頭」），來反映它是在固體礦物中被發現，而不是在植物灰燼中發現的鉀，或是部分因在動物血液中有高豐度而知名的鈉。他將材料中的金屬命名為「鋰」。 
Arfwedson後來發現，這種相同的元素存在於鋰輝石和鋰雲母礦物中。
1818年，Christian Gmelin首次發現鋰鹽燃燒的焰色為鮮紅色。然而，Arfwedson和Gmelin都未能將純元素與其鹽分離。 直到1821年William Thomas Brande透過電解氧化鋰才得到元素鋰，而這一個過程過去曾被化學家漢弗里·戴維（Humphry Davy）用來分離鹼金屬鉀和鈉。 Brande 還描述了一些純鋰鹽，如氯化物，估計氧化鋰含有約 55％ 的金屬，並估計鋰的原子量大約為 9.8克/莫耳（現代值約 6.94克/莫耳）。1855年，Robert Bunsen和Augustus Matthiessen透過電解氯化鋰生產了更多的鋰。 這個程序的發現促成德國公司 Metallgesellschaft AG於1923年透過將氯化鋰和氯化鉀的液體混合物進行電解，對鋰進行商業生產。
鋰的生產和使用歷史上經歷了幾次劇烈的變化。 鋰的第一個主要應用是第二次世界大戰及之後不久用於飛機引擎的高溫鋰潤滑油脂及類似應用。這個用途得到一些事實的支持：鋰基皂具有比其他鹼皂更高的熔點，並且比鈣基皂具有更低的腐蝕性。 對鋰皂和潤滑脂的需求得到了幾家小型採礦企業的支持，其中大部分企業是在美國。
隨著核熔合武器的生產，冷戰時期對鋰的需求急劇增加。 當被中子照射時，6Li和 7Li 都會產生氚，因此可用於自身產生氚，以及在氫化鋰形式的氫彈內使用的一種固體聚變燃料。美國在1950年代末到1980年代中期之間成為鋰的主要生產國。 最後，鋰儲存量約為42,000噸氫氧化鋰。儲存的鋰在 6Li 中耗盡了75％，這足以影響許多標準化學品中鋰的原子量，甚至一些「天然來源」中鋰的原子量已被從同位素分離設施排入地下水的鋰鹽污染。
當使用霍爾－埃魯法工藝時，鋰被用於降低玻璃的熔化溫度並改善氧化鋁的熔化行為。這兩種用途在20世紀90年代中期佔據市場主導地位。核軍備競賽結束後，對鋰的需求下降，公開市場上能源庫存的出售進一步降低了價格。在20世紀90年代中期，幾家公司開始從鹽水中提取鋰，這被證明是比地下或露天採礦更便宜的選擇。大多數礦山關閉或轉移到其他材料，因為只有來自分區偉晶岩的礦石才能以有競爭力的價格開採。例如，北卡羅來納州Kings Mountain附近的美國礦山在21世紀初之前關閉。
鋰離子電池的發展增加了對鋰的需求，並在2007年成為主要用途。隨著2000年代鋰電池鋰需求的激增，新公司擴大了鹽水開採工。
有人認為，鋰在可再生能源和依賴電池的世界中將成為地緣政治競爭的主要對象之一，但這種觀點也被低估了經濟激勵對擴大生產的影響力。

天文上

主要文章：核合成和恆星核合成
雖然它是在大霹靂中合成的，但是鋰（和鈹及硼）在宇宙中的含量明顯低於其他元素。因為破壞鋰所需的恆星溫度較低，以及缺乏常見生產鋰的過程。
根據現代天文學，鋰的穩定同位素（6Li 和 7Li）是三個在大霹靂中產生的元素的其中之一。雖然大霹靂核合成中產生的鋰量取決於每個重子的光子數，但是因為有可接受的值，所以可以計算鋰豐度，而且宇宙中存在「宇宙學上的鋰差異」：老恆星的鋰含量似乎比應有的少，而一些年輕的恆星則有更多。老恆星中鋰的缺乏顯然是由於鋰被「混合」到恆星內部並被破壞， 而鋰則在年輕的恆星中產生。雖然它在高於攝氏240萬度（大多數恆星內部容易達到）時會因和質子的碰撞而轉變為兩個氦原子，但鋰的含量仍比目前計算預測出在後代恆星中的要多。
在棕矮星和某些異常的橙色恆星中也發現了鋰。因為鋰存在於較冷、質量較小的棕矮星中，但在較熱的紅矮星中被破壞，所以它在恆星光譜中的存在可用於「鋰試驗」，以區分皆比太陽小的棕矮星及紅矮星。某些橙色恆星也可能含有高濃度的鋰。那些具有高於平均鋰濃度的橙色恆星（如Centaurus X-4）繞著大質量的物體（中子星或黑洞）轉，它們的重力明顯將較重的鋰吸引到氫氦星的表面，導致我們觀測到更多的鋰。
2015年2月19日，日本國立天文台研究團隊從觀察2013年海豚座新星發現，新星爆炸製成了大量鋰元素，這意味著經典新星爆炸可能是宇宙製造鋰元素的主要機制。

陸地上

鋰在自然界中豐度較大，居第27位，在地殼中約含0.0065%，儘管鋰在地球上廣泛分布，但由於鋰的高活性，在大自然中，它不會以元素的形式存在。 鋰的礦物有30餘種，主要存在於鋰輝石（）、鋰雲母以及透鋰長石（）和{{[link-en|鋰蒙脫石黏土|Hectorite}}中。在人和動物的有機體、土壤和礦泉水、可可粉、菸葉、海藻中都有鋰存在。鋰在海水中的總含量非常大，估計為2300億噸，其中元素存在的相對恆定濃度為0.14至0.25百萬分之一濃度（ppm），或25微莫耳；而在海底熱泉附近，可以發現接近7 ppm的較高濃度。
在地球，鋰含量估計占地殼重量的20至70 ppm。 鋰占火成岩的一小部分，其中在花崗岩中的濃度最大。花崗岩偉晶岩也提供最豐富的含鋰礦物，鋰輝石透鋰長石是商業上最可行的來源。  另一種重要的鋰礦物來源是鋰雲母，它是由一系列的聚苯硫磷礦和三鋰鐵礦所形成，如今已成為一個過時的稱號。鋰的新來源是{{[link-en|鋰蒙脫石黏土|Hectorite}}，目前只有被美國的Western Lithium公司積極開發。在地殼中，鋰是第25位豐富的元素，每千克地殼含有20毫克的鋰。
根據鋰和天然鈣的指南：「鋰是一種較稀有的元素，雖然它存在於許多岩石和一些鹽水中，但濃度總是非常低。鋰礦物和鹽水沉積物相當多，但是具有實際或潛在的商業價值的，相對較少。很多價值非常小，其餘的則等級太低。」美國地質調查局估計，2010年，智利擁有最大的儲量（目前750萬噸），而且年產量最高（8,800噸）。鋰最大儲備基地位於玻利維亞的烏尤尼鹽沼地區，該地區有540萬噸。其他主要供應商包括澳大利亞、阿根廷和中國。 截至2015年，捷克地質調查局將捷克共和國的整個厄爾士山脈視為鋰的礦區。註冊了五個礦床，其中一個靠近Cínovec[cs]的，含有16萬噸鋰，被認為是一個潛在的經濟礦床。
2010年6月，紐約時報報導說，美國地質學家正在對阿富汗西部的乾 鹽湖 進行地質調查，他們相信那裡有大量的鋰沉積物。 五角大廈的官員表示，他們在一個位於加茲尼省的地方進行初步分析後，顯示此處與玻利維亞的鋰礦床潛力一樣大，而玻利維亞現今為世界上已知的最大鋰儲備地。這些預測主要根據舊數據，大部分在1979－1989年間被聚集，此時為蘇聯人佔領阿富汗的期間。美國地質調查局中阿富汗礦業項目的負責人史蒂芬·彼得斯說，過去兩年，他沒有意識到美國地質勘探局參與任何新的阿富汗礦產調查。 他說：「我們不知道有任何鋰的發現。」鋰鹽水與英格蘭康瓦爾郡的錫礦區相關，目前考慮在400米深的測試鑽孔中進行評估項目。如果成功，熱鹽水的地熱能也將提供為鋰提取和精煉過程中的動力。
按美國地質調查局推算，2016年時鋰礦的世界蘊藏量1400萬噸，總生產量約3萬5000噸，其中智利的儲量達世界總儲量的52%，中國22%居次，阿根廷和澳大利亞分別佔14%和11%。生產方面澳大利亞通過礦石精製，南美洲則以費時的晾曬法提取鹽湖中鋰，所以前者生產效率比較高而生產量居世界之首，佔41%，智利居次34%，及阿根廷16%、中國6%。

生物上

在許多植物、浮游生物和無脊椎動物中能發現微量的鋰，濃度為 69 至 5,760 ppb。 在脊椎動物中，鋰濃度略低，幾乎所有脊椎動物組織和體液都含有 21 至 763 ppb 的鋰。  海洋生物比陸地生物更容易將鋰生物累積。 而鋰是否在這些生物體中具有生理作用尚不清楚。

概述

鋰是一種極易反應的柔軟的銀白色鹼金屬。它在金屬中比重最輕。鋰在空氣中易氧化，所以須貯存於固體石蠟、煤油或惰性氣體中。它能與水和酸作用放出氫氣，易與氧、氮、硫等化合。鋰鹽在水中的溶解度與鎂鹽類似，而不同於其他的鹼金屬鹽。

原子及物理性質

就像其他鹼金屬一般，鋰有一個價電子而易失去而形成陽離子。  因此，鋰為熱和電的良導體且為極易反應的元素，雖然它在鹼金族中是反應性最低的，因為它的價電子和原子核很接近（剩下的兩個電子在1s 軌域中，能量低且不參與化學鍵結。） 然而，液態鋰的反應性較固態鋰高出許多。
鋰金屬性質柔軟，可以用刀切開，在切開的同時，銀白色的切面會快速氧化為灰色的氧化鋰。雖然鋰的熔點為最低的金屬之一（180 °C, 453 K），但卻是鹼金族中熔點及沸點最高的元素。
鋰金屬有極低的密度（0.534 g/cm3）和松木相當，為所有固體元素在室溫下密度最低的，第二低的鈉（0.862 g/cm3）比它密度高了60%以上。且除了氫和氦之外，固體鋰的密度比任何其他液體元素還低，只有液態氮（0.808 g/cm3）的三分之二倍。 鋰可以漂浮於最輕的烴油，也是三個可以漂浮於水上的金屬的其中之一，另外兩個則是鈉和鉀。
鋰的熱膨脹係數是鋁的兩倍也幾乎是鐵的四倍。在 400 μK 標準壓力 下，或是在較高溫度（9K以上）極大壓力（20GPa以上）下，鋰有超導現象。在 70K 以下時，鋰就像鈉一樣，會有無擴散的相變發生。在 4.2K 時，晶體為六方晶系（九層重複堆積），溫度升高後，轉變為面心結構，再變為體心結構。在液態氦溫度（4K）六方晶系是很常見的。在高壓時，鋰也被發現有多種同素異形體的結構。
鋰的比熱容為 3.58KJ/kg-k ， 是所有固體中最高的， 因此，鋰金屬常被用來當作熱傳導應用的冷卻劑。

化學性質與化合物

鋰很容易與水反應，但是活性卻比其他鹼金屬小許多。該反應在水溶液中會形成氫氣和氫氧化鋰。 因為鋰很容易與水反應，所以它通常會和固體石蠟一起，被存放在碳氫化合物所構成的密封罐中。雖然其他更重的鹼金屬可以被存放在密度更大的物質中，像是礦物油，但是鋰因為密度太小，無法完好浸至這些物質之中。在潮濕的空氣之中，鋰會快速地失去光澤，外表會形成黑色的氫氧化鋰（LiOH 和 LiOH·H2O）、氮化鋰（Li3N）和碳酸鋰（Li2CO3，LiOH 和CO₂應的結果。）
當接近火時，鋰的化合物會發出強烈的深紅色，然而當鋰燃燒很旺盛時，火焰會轉為銀白色的亮光。當暴露在水或水蒸氣中時，鋰會被氧氣點燃並燃燒。鋰是 易燃的，暴露在空氣中尤其是水中，可能具有爆炸性，但可能性較其他鹼金屬低。在常溫下，鋰和水反應是活潑但非劇烈的，因為反應產生的氫通常不會自燃。鋰與所有鹼金屬都是需要乾粉滅火器（D類型），因為鋰所生成的火很難被熄滅。而在標準狀況下，鋰是少數能與氮反應的金屬之一。
鋰與鎂有對角線規則，它們有相似的原子和離子半徑。而它們相似的化學性質包括，與氮氣反應形成氮化物，在氧氣中燃燒時形成氧化物 （Li₂O）和過氧化物（Li₂O₂），具有相似溶解度的鹽，以及碳酸鹽 和氮化物的熱不穩定性。 鋰在高溫下與氫氣反應生成氫化鋰（LiH）。
其他已知的二元化合物包括鹵化物（氟化鋰LiF、氯化鋰LiCl、溴化鋰LiBr、碘化鋰LiI），硫化物（硫化鋰Li₂S），超氧化物（超氧化鋰LiO₂）和碳化物（碳化鋰Li₂C₂）。而對於其他許多的無機化合物，鋰會與陰離子結合而形成鹽：硼酸鹽、醯胺、碳酸鋰、硝酸鋰或硼氫化物（硼氫化鋰LiBH₄）。氫化鋁鋰（LiAlH₂）通常用作有機合成中的還原劑。
氦化鋰是一種相互作用非常弱的凡德瓦化合物，已在非常低的溫度下被檢測到。
與第一族中其他元素不同的是，鋰的無機化合物遵循偶體法則，而不是八隅體法則。

天然滷水的提取

鋰的來源也包括天然滷水和某些鹽湖水。加工過程是將鋰沉澱成Li₂NaPO₄，再將其轉變為碳酸鋰，即可作為原料來加工其他鋰化合物了。加工天然滷水還可得到硼砂、碳酸鉀、氯化鈉、硫酸鈉和氯化鎂等。

熱還原法

3Li₂O + 2Al = 6Li + Al₂O₃—33.6千卡
2Li₂O + Si = 4Li + SiO₂—76.3千卡
因為還原氧化鋰是吸熱反應，再加上金屬鋰的性質十分活潑，所以反應只能在高溫和高真空中進行。

還原劑

金屬鋰溶於液氨和乙醇的混合溶劑中形成一個良好的還原劑，可用來還原含芳香環的有機化合物。比較貴重的甾族化合物通常用這種辦法來還原。此法的優點是產率較高，缺點是比用鈉還原昂貴，所以僅用於還原一些貴重的化合物。

催化劑

鋰可用作丁二烯、異戊二烯等二烯烴聚合催化劑，也可用來製造共聚物。

合金

摻有鋰的合金一般有強度大，密度小，耐高溫等特性。也有人用鋰合成了Li-Pb液態半導體合金。

醫療

醫療用途的鋰目前主要分為兩種：一種為外用的局部治療，另一種則為已被廣泛使用的口服治療。.
根據臨床研究中顯示，當鋰被使用於外用的局部治療時，能有效治療脂漏性皮膚炎(seborrheic dermatitis)，目前鋰的作用機理還不十分清楚，這可能與鋰可抑制物質-P(substance-P)及抑制Malassezia yeasts(引發痘痘元兇之一的細菌)生長所需的所有游離脂肪酸有關。過去的一些研究顯示鋰可以抑制許多酶(enzyme)：鈉鉀泵(Na/K ATPase)、腺苷環化酶(adenylcyclase)、enzymes of the prostaglandins E1 synthesis、和inositol-1-phosphatase等。 鋰亦具有抗發炎(anti-inflammatory)及免疫調節(immunomodulatory)的作用。除此之外，在法國的研究中顯示含鋰元素的活泉水( Evaux thermal spring water)能改善癌症患者因治療所引起的皮膚指甲等的副作用。
口服的鋰主要被使用於精神科，用來治療躁鬱症。臨床使用的濃度為1毫克。口服用的鋰會造成許多皮膚的副作用，像是斑點丘疹(maculopapular eruption)、痤瘡(acne)、牛皮癬狀疹(psoriasiform eruption)。因此顯示口服的鋰有可能會促進或使已經存在的皮膚疾病更惡化，像是牛皮癬(psoriasis)和脂漏性皮膚炎(seborrheic dermatitis)。

保存方法

乾燥環境下，鋰金屬不與氧氣發生反應，只有在潮濕的環境下才與氧氣發生反應，顏色由銀白色變成黑色最後再變成白色。實驗室中鋰金屬一般保存在乾燥的惰性氣體環境或是煤油中。