Литий — химический элемент¶
Литий (Li, от греч. λίθος — «камень») — химический элемент первой группы периодической таблицы, атомный номер 3. Лёгкий щелочной металл серебристо-белого цвета, самый лёгкий из всех металлов: его плотность составляет 0,534 г/см³, менее половины плотности воды. В природе существует в виде двух стабильных изотопов — ⁶Li и ⁷Li.
¶Открытие и история
Литий был открыт в 1817 году шведским химиком Йонсом Якобом Берцелиусом при анализе минерала петалита (LiAlSi₄O₁₀). Название «литий» происходит от греческого слова «камень» — в отличие от натрия и калия, открытых ранее и названных по растительным источникам (soda, potash). В том же году независимо от Берцелиуса элемент выделил бразильский химик Жозе Бонифасиу де Андрада-э-Силва.
В 1821 году на Урале был открыт минерал сподумен, ставший важнейшим промышленным источником лития. В 1855 году немецкий химик Роберт Бунзен и французский металлург Огюст Матьесен разработали метод электролитического получения лития, что заложило основу его промышленного производства.
¶Физические и химические свойства
Литий — самый мягкий металл: его можно резать ножом. При комнатной температуре он хрупок, но при нагреве выше 100 °C становится пластичным. Химически активен, на воздухе быстро тускнеет, покрываясь оксидной плёнкой. С водой реагирует медленнее других щелочных металлов, образуя гидроксид лития и водород. Образует соединения во всех степенях окисления, но наиболее характерна степень +1.
¶Природные источники
Литий — редкий элемент в земной коре, его кларк составляет около 0,0032 %. Основные рудные источники — сподумен (LiAlSi₂O₆), петалит, лепидолит и амблигонит. Крупнейшие месторождения сподумена расположены в Австралии (Гринбушес), Зимбабве, Канаде и Бразилии.
Важнейшим источником являются солевые озёра (салары) — прежде всего в «литиевом треугольнике» на стыке Чили, Боливии и Аргентины, где сосредоточено значительная часть мировых запасов. В России крупнейшие месторождения связаны с Тулукуйским соленым озером в Забайкалье, Таймыром и месторождением Кольского полуострова. Оценки разведанных мировых запасов лития составляют около 22 млн тонн.
¶Получение
Промышленный литий получают двумя основными способами: из руд (сподумена, петалита) и из солевых рассолов. Рудный метод включает обжиг с последующим кислотным или щелочным выщелачиванием. Соляной метод заключается в испарении рассолов и выделении соединений лития. Окончательное получение металлического лития осуществляется электролизом расплавленного хлорида лития.
¶Применение
Литий и его соединения применяются в нескольких ключевых отраслях:
- Энергетика — литий-ионные аккумуляторы, используемые в мобильных устройствах, ноутбуках и электромобилях. Это крупнейшая по объёму область применения.
- Металлургия — добавки в алюминиевые сплавы для повышения прочности, производство жаропрочного стекла и керамики.
- Медицина — карбонат лития (Li₂CO₃) применяется как нормотимическое средство для лечения биполярного аффективного расстройства.
- Ядерная энергетика — изотоп ⁶Li используется для производства трития в термоядерных реакциях и в нейтронных экранах.
- Аэрокосмос — легкие сплавы для авиационных и космических конструкций.
¶Роль в экономике и геополитике
С 2010-х годов спрос на литий резко вырос в связи с массовым производством электромобилей и портативной электроники. Литий получил название «белое золото» XXI века. Ведущими производителями являются Австралия, Чили, Китай и Аргентина. Россия занимает позиции в верхней части мирового рейтинга по разведанным запасам, однако добыча развита слабо; в 2020-х годах в стране реализуются проекты по освоению Тулукуйского и других месторождений.
¶Биологическая роль
Литий входит в состав человеческого организма в микроколичествах. Физиологическая роль до конца не изучена. Избыточное поступление лития вызывает токсическое отравление с поражением нервной системы и почек, поэтому препараты лития требуют тщательного контроля дозировки.
¶Интересные факты
Литий — единственный щелочной металл, который реагирует с азотом при обычных условиях, образуя нитрид Li₃N. Его изотоп ⁷Li участвовал в термоядерных реакциях в первом водородном заряде, испытанном США в 1952 году.
¶Источники
- Менделеев Д. И. Основы химии
- Глинка Н. Л. Общая химия
- Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона
- Периодическая таблица химических элементов Д. И. Менделеева
- Справочник химика: данные о литии и его соединениях