Гидроксид лития¶

Гидроксид лития — неорганическое основание, химическое соединение лития с гидроксильной группой, имеющее формулу LiOH. Представляет собой белые кристаллы с тетрагональной решёткой, хорошо растворимые в воде. Относится к классу сильных щелочей, однако по химической активности уступает гидроксидам натрия и калия из-за особенностей ионного радиуса лития.

¶Физические и химические свойства

Безводный гидроксид лития кристаллизуется в тетрагональной сингонии (пространственная группа P4/nmm). Плотность составляет 1,46 г/см³, температура плавления — 462 °C, температура кипения — 924 °C. Растворимость в воде при 20 °C достигает 12,8 г/100 мл, что заметно ниже, чем у других щелочных гидроксидов. При нагревании раствора растворимость снижается.

Водные растворы LiOH диссоциируют практически полностью, создавая сильнощелочную среду (pH 1 % раствора — около 12,5). При кристаллизации из водных растворов образуется моногидрат LiOH·H₂O, который при нагревании до 100–110 °C теряет кристаллизационную воду.

Гидроксид лития активно поглощает углекислый газ из воздуха, превращаясь в карбонат лития:

2LiOH + CO₂ → Li₂CO₃ + H₂O

Эта реакция имеет важное практическое значение. С кислотами LiOH реагирует с образованием соответствующих солей лития. Взаимодействие с амфотерными металлами (алюминий, цинк) в водном растворе сопровождается выделением водорода.

¶Получение

Промышленные способы получения гидроксида лития:

• Обменная реакция: взаимодействие карбоната лития с гидроксидом кальция (гашёной известью) в водной суспензии. Нерастворимый карбонат кальция выпадает в осадок, а LiOH остаётся в растворе.
• Электролиз водных растворов хлорида лития с использованием мембранных электролизёров.
• Метатезис сульфата лития с гидроксидом бария.

В лабораторной практике LiOH получают взаимодействием металлического лития с водой. Реакция протекает бурно, но без воспламенения (в отличие от натрия и калия).

¶Применение

¶Атомная энергетика и космическая техника

Основное применение гидроксида лития — поглощение диоксида углерода в системах жизнеобеспечения замкнутого типа. Твёрдые патроны с LiOH используются в скафандрах космонавтов, на орбитальных станциях и подводных лодках. Один килограмм безводного LiOH способен связать около 0,9 кг CO₂. Преимущество перед натронной известью — большая ёмкость поглощения и меньшая масса.

¶Производство литиевых аккумуляторов

Гидроксид лития служит сырьём для получения катодных материалов литий-ионных батарей — никель-кобальт-алюминиевых (NCA) и никель-кобальт-марганцевых (NMC) оксидов. Использование LiOH вместо карбоната лития позволяет получать катоды с более высокой плотностью энергии.

¶Смазочные материалы

Литиевые мыла, получаемые омылением жирных кислот гидроксидом лития, являются основой консистентных смазок. Такие смазки занимают около 70 % мирового рынка пластичных смазочных материалов благодаря высокой термостойкости (рабочий диапазон от −50 до +150 °C), водостойкости и механической стабильности.

¶Прочие области

• Добавка к электролиту щелочных аккумуляторов для увеличения срока службы.
• Компонент цементных добавок, ускоряющих твердение и снижающих щёлочно-кремниевую реакцию.
• Сырьё для получения других соединений лития (солей, используемых в керамике и стекле).
• Реагент в органическом синтезе и аналитической химии.

¶Биологическая роль и безопасность

Литий в микродозах присутствует в живых организмах, однако гидроксид лития как сильная щёлочь токсичен. При попадании на кожу и слизистые вызывает химические ожоги. Пыль LiOH раздражает дыхательные пути. ПДК в воздухе рабочей зоны — 0,5 мг/м³. При работе требуется защита органов дыхания и глаз. Утилизация отходов ведётся нейтрализацией кислотами с последующим осаждением лития в виде малорастворимых соединений.

¶Хранение

Гидроксид лития хранят в герметичной таре (полиэтиленовые мешки, барабаны) в сухих помещениях, исключая контакт с влагой и CO₂. Срок хранения безводного продукта в невскрытой упаковке — не менее 2 лет.