Литий — щёлочной металл¶

Литий (Li, лат. Lithium, от др.-греч. λίθος — «камень») — химический элемент первой группы (щёлочноземельных по старой классификации) периодической таблицы Д. И. Менделеева, атомный номер 3. Наименьший по атомной массе металл: относительная атомная масса составляет 6,941. При нормальных условиях образует мягкий серебристо-белый металл, в 2 раза легче воды. Литий — один из трёх щёлочных металлов (наряду с натрием и калием), однако по свойствам существенно отличается от них, проявляя сходство с магнием и алюминием (диагональное сходство).

¶История открытия

Литий был открыт в 1817 году шведскими химиками Йонсом Якобом Берцелиусом, Йоханом Августом Аф Силандером и Вильгельмом Арфведсоном при анализе петаллита (LiAlSi₄O₁₀). Элемент выделен из «новой» щёлочи, оксид которой отличался от оксидов натрия и калия. Название «литий» предложил Берцелиус — по греческому слову «камень», поскольку металл был открыт в породе, а не в растительном или животном материале, как натрий и калий.

В 1818 году Густав Розенквист и Вильгельм Гмелин получили литий электролитическим способом. Промышленное производство металлического лития началось в 1893 году, когда Карл Геринг в Германии разработал электролитический метод получения из хлорида лития. В СССР добыча лития в промышленных масштабах была развёрнута в 1930-е годы.

¶Физические и химические свойства

При нормальных условиях литий — мягкий металл серебристо-белого цвета, легко режущийся ножом. Плотность 0,534 г/см³ — наименьшая среди всех металлов. Температура плавления 180,5 °C, кипения 1342 °C. Электрическое сопротивление 9,28·10⁻⁸ Ом·м.

Химически литий активен, однако менее реакционноспособен, чем остальные щёлочные металлы, — пассивируется оксидной плёнкой. При горении в воздухе образует оксид Li₂O и нитрид Li₃N. С водой реагирует медленнее натрия и калия, образуя гидроксид LiOH и водород. С галогенами образует соли — фторид LiF, хлорид LiCl, бромид LiBr, иодид LiI. С азотом при нагревании образует нитрид Li₃N — соединение, не характерное для других щёлочных металлов.

В природе литий существует в двух стабильных изотопах: ⁶Li (7,59 %) и ⁷Li (92,41 %). Изотоп ⁶Li применяется в ядерной технике для получения трития.

¶Месторождения и добыча

Литий — относительно распространённый элемент в земной коре (2·10⁻³ % по массе), однако его концентрация в природных объектах невелика. Различают два типа источников:

• Спруменные (горно-рудные) месторождения — пегматиты, содержащие минералы сподумен (LiAlSi₂O₆), петаллит, лепидолит, амблигонит. Крупнейшие рудные месторождения расположены в Австралии (Гринбушес), Зимбабве, Канаде, Бразилии.
• Соленосные (солевые) озёра — рапа солевых озёр, богатая литием. Крупнейшие ресурсы сосредоточены в «литиевом треугольнике» — Чили, Боливия и Аргентина. Озеро Уюни в Боливии содержит крупнейшие в мире разведанные запасы лития.

В России крупнейшими источниками являются Таймырское (Волковогорское) месторождение в Красноярском крае, а также месторождения в Мурманской области (Эмпарашское, Волчегорское). Добыча ведётся преимущественно из пегматитов.

Мировое производство лития (в пересчёте на карбонат) оценивается в сотни тысяч тонн в год; крупнейшие производители — Австралия, Чили, Китай и Аргентина.

¶Применение

Литий и его соединения применяются в широком спектте отраслей:

• Энергетика — литий-ионные аккумуляторы, основной источник питания мобильных устройств, электромобилей и систем накопления энергии. Доля мирового потребления лития в этой сфере превышает половину.
• Металлургия — легирование алюминия, медных и магниевых сплавов литием повышает их прочность и снижает плотность. Такие сплавы применяются в авиации и космической технике.
• Ядерная техника — изотоп ⁶Li используется для производства трития в термоядерных реакциях.
• Стекольная и керамическая промышленность — карбонат лития снижает температуру плавления стекломассы.
• Фармацевтика — соли лития (карбонат, глюконат) применяются в психиатрии для лечения биполярного аффективного расстройства. Механизм действия до конца не изучен.
• Смазочные материалы — стеарат и гидроксид лития входят в состав термостойких пластичных смазок (литиевых смазок).

¶Биологическая роль

Литий входит в состав человеческого организма в микроколичествах (около 7 мг для взрослого человека). Физиологическая роль не установлена. Ионы лития проявляют сходство с ионами натрия и калия и могут влиять на транспорт ионов через клеточные мембраны, а также на обмен нейромедиаторов. Избыток лития вызывает интоксикацию с поражением нервной системы и почек.

¶Литература

• Лурье Ю. Ю. Справочник по аналитической химии. — М.: Химия.
• Некрасов Б. В. Основы общей химии. — М.: Высшая школа.
• Энциклопедия «Британника»: Lithium.