Литий — металл XXI века

Литий — металл XXI века

Этот элемент традиционно используют ядерщики и металлурги. Сегодня месторождения для его извлечения скупает Илон Маск. Без данного вещества невозможна революция в автопроме – переход с бензиновых на электромобили. Это дает основания рассматривать литий как металл третьего тысячелетия.

Что представляет собой

Литий – элемент таблицы Менделеева №3. Международное обозначение и формула – Li (Lithium).

Мягкий серебристый литий относится к металлам щелочной группы. По твердости располагается между натрием и свинцом.

При описании металла упоминают наличие двух стабильных изотопов в составе: Литий-6 и Литий-7.

Как был открыт

История металла начинается в 19 веке:

• Новый элемент обнаружил в местном минерале петалите шведский ученый Юхан Арфведсон.
• Через год, в 1817-м, его английский коллега Генри Дэви выделил металлический литий.

Название элемента восходит к древнегреческому «литос» (камень). Его предложил гуру европейской химии Иенс Берцелиус. Обосновал свой выбор тем, что литий нашелся в «камне».

Физико-химические характеристики

Это едва ли не самый химически малоактивный металл: в обычных условиях соединения с литием не образуются.

Отличить литий от других щелочных металлов позволяют его характеристики:

Большой выбор украшений из натуральных камней и минералов со скидкой -50%

1. Самый легкий металл группы.
2. Самый «неплотный» из металлов.

По плотности литий вдвое уступает воде, поэтому не тонет в ней и керосине.

1. Взаимодействует с другими элементами группы только в особых условиях.
2. На воздух реагирует при повышенной влажности, на другие газы и вещества (аммиак, галогены, кремний, серу) – при повышенной температуре.
3. Горит пурпурным пламенем.
4. Бурно реагирует с водой. Этот недостаток нейтрализуют, исключая контакт между ними при использовании.

Особые химические свойства металла обусловлены структурой и микроскопическими габаритами его атома.

Свойства атома
Название, символ, номер	Ли́тий / Lithium (Li), 3
Атомная масса (молярная масса)	[6,938; 6,997] а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация	[He] 2s1, 1s22s1
Радиус атома	145 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус	134 пм
Радиус иона	76 (+1e) пм
Электроотрицательность	0,98 (шкала Полинга)
Электродный потенциал	-3,06 В
Степени окисления	+1
Энергия ионизации (первый электрон)	519,9 (5,39) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)	0,534 г/см³
Температура плавления	453,69 K (180,54 °C, 356,97 °F)
Температура кипения	1613 K (1339,85 °C, 2443,73 °F)
Уд. теплота плавления	2,89 кДж/моль
Уд. теплота испарения	148 кДж/моль
Молярная теплоёмкость	24,86 Дж/(K·моль)
Молярный объём	13,1 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки	кубическая объёмноцентрированная
Параметры решётки	3,490 Å
Температура Дебая	400 K
Прочие характеристики
Теплопроводность	(300 K) 84,8 Вт/(м·К)
Номер CAS	7439-93-2

Подобно большинству металлов, на воздухе литий покрывается оксидной пленкой.

Среди достоинств – пластичность, легкость обработки. Литий без проблем прокатывается, прессуется.

Нахождение в природе

Чистый литий в природе не встречается, только как часть минералов (три десятка) и соляных озер.

Самые распространенные минералы – амблигонит, лепидолит, петалит, сподумен.

Тонна земной коры содержит 21 г лития, литр морской воды – 0,00017 г.

Глобальные подтвержденные запасы металла – 17 млн. тонн (из них почти миллион у России). С учетом потенциала солончаков – 62 млн. тонн.

Содержание лития зашкаливает в космических объектах – звездах-гигантах и звездных скоплениях с солнцем-красным гигантом и нейтронной звездой внутри.

Места и способы добычи

Кладезь литиевого сырья – обе Америки (США, Чили, Перу, Аргентина, Боливия).

Рудой богаты месторождения Австралии и России. Половина российских запасов сосредоточена в Мурманской области.

Добыча ведется не всегда обычными способами.

Источника сырья два:

1. Пегматитовые минералы со слюдой, кварцем, полевым шпатом, другими минералами в составе. Особенно щедр на литий сподумен – руда лития из группы пироксенов. Используется добыча традиционным карьерным способом.
2. Глины солончаков. Из них раствор выкачивают.

Ежегодно в мире добывается 40-50 тыс. тонн литиевого сырья.

Более 8000 видов товара из 500 разновидностей натурального камня. Ежедневное обновление!

Потенциальным лидером может стать Боливия, на территории которой обнаружены богатейшие запасы в солончаковой пустыне.

Технология получения

Способ получения металлического лития определяется сырьем:

• Руду преобразуют методом электролиза. Обработка расплава смеси хлоридов лития и калия происходит при 410-455°С. Затем удаляются примеси – методом вакуумной дистилляции, ректификации либо плавкой.
• Концентрацию в рассолах повышают выпариванием. Затем литий осаждают карбонатом натрия и гидроксидом кальция. Процесс длится полтора-два года.

У второго способа получения есть недостатки: медленность обработки и загрязненность конечного продукта трудноудаляемыми примесями. Но солончаки богаты, поэтому метод считается рентабельным. Именно его рассматривает как базовый для нужд своей корпорации Илон Маск.

Ученые пытаются извлечь литий из рассолов с помощью металл-органических мембран-каркасов.

В основе лежит воспроизведение функции аналогичных структур живых клеток. Ценный побочный продукт производства – пресная вода.

Третий источник лития – использованные литиевые аккумуляторы. Пока их переработка нерентабельна.

Где используется

Использование металла отражает тенденции развития технологий.

Традиционные отрасли

До недавнего времени главными сферами применения металла были ядерная отрасль и металлургия:

• Литий идет на стержни для реакторов. Жидкий изотоп служит теплоносителем в ядерных реакторах. Из него получают тритий.
• Металлургией используются сплавы, улучшающие характеристики продукта: прочность, устойчивость к коррозии, пластичность.
• Это также стекла, задерживающие часть ультрафиолета, керамика, пигмент для окрашивания тканей, ингредиент косметических препаратов.

Нитрат лития создает огни салюта красного цвета.

Литий в сплавах с другими металлами – новое поколение материалов для авиации, космонавтики, оборонпрома.

Новые сферы

Сегодня главные потребители сырья – IT-сфера и автопром нового поколения. Речь о литиевых аккумуляторах для гаджетов (айфоны, ноутбуки, планшеты) и электрокаров. В первую очередь автомобилей корпорации Илона Маска Tesla.

Для создания батареи на одну Tesla требуется 63 кг чистого (99,5%) лития.

К 2023 году поставить производство электромобилей на поток намерены автогиганты США, Японии, Европы (Audi, Ford, Honda, Mercedes, BMW, другие). Годовая потребность в металле составит 96-98 тысяч тонн.

Значение для человека

Микродозы вещества присутствуют в организме человека:

• Литий распределен по организму: легкие, печень, ЖКТ, сердце, надпочечники, щитовидная железа, кровь.
• Без него невозможна работа иммунной системы, углеводный, жировой обмен.
• Вещество ставит щит аллергии, действует как седатив для нервной системы.

Суточная норма вещества для взрослого человека – 0,1-0,2 мг. Литий поступает с продуктами.

Литием богаты помидоры, картофель, мед, свекла, морковь, салат, морская рыба, пророщенная пшеница.

Излишек выводится из организма через почки.

Предостережение

Опасно проникновение вещества извне: человек чувствует себя разбитым, теряет аппетит, ощущает головокружение.

Литий самовоспламеняется при 280-290°C. Продуктами горения легко отравиться, они раздражают дыхательные пути. На влажной коже, слизистых оболочках от металла появляются ожоги.

Цены

В отличие от других металлов, эталонная цена на литий отсутствует. Это беспокоит инвесторов, создавая хаос на глобальном рынке.

На международных биржах литий чистоты 99% торгуют по $16-18 за кг. С 2008 года она выросла втрое.

Самый легкий металл таблицы Менделеева

В таблице Менделеева можно найти множество химических элементов, каждый из которых обладает своими уникальными свойствами. Одним из самых интересных элементов является водород. Водород – это самый легкий и наиболее распространенный химический элемент во Вселенной. Его атом является простейшей формой материи и состоит из одного протона и одного электрона.

Водород имеет множество применений в различных областях науки и техники. Он широко используется в процессе синтеза аммиака, который является одним из основных компонентов удобрений. Также водород применяется в производстве промышленности, особенно в процессе рафинирования нефти и газа.

Водород играет важную роль в аэрокосмической промышленности. Благодаря своей легкости, он используется в ракетостроении и создании аэростатических систем.

Водород также является потенциальным источником энергии будущего. При сжигании водорода не выделяется вредных газов, поэтому процесс его использования считается экологически чистым. В последние годы исследователи активно работают над созданием систем, которые могут использовать водород как альтернативное топливо.

Самый легкий металл

В таблице Менделеева имеется множество элементов, и одним из наиболее интересных является металл, который считается самым легким среди всех элементов. Этот металл — гелий. Гелий имеет атомный номер 2 и легко определяется своим низким плотностью и малой молекулярной массой.

Гелий имеет плотность всего 0,1786 г/см³ при нормальных условиях и является одним из самых низкоплотных элементов в природе. Этот металл имеет атомную массу 4, и его молекулярная масса составляет 4 г/моль. Это делает гелий очень легким и позволяет ему подниматься в воздухе.

Несмотря на свою легкость, гелий обладает рядом уникальных свойств и широко используется в промышленности и научных исследованиях. Гелий используется в качестве заполнителя воздушных шаров и воздушных шаттлов, так как его низкая плотность позволяет им подниматься в атмосферу. Кроме того, гелий используется для охлаждения некоторых приборов и электронных компонентов, так как он обладает очень низкой температурой плавления и кипения.

В заключение, гелий является самым легким металлом в таблице Менделеева. Его низкая плотность и молекулярная масса делают его особенно интересным для промышленных и научных приложений. Гелий играет важную роль в аэронавтике, электронике и научных исследованиях, и его уникальные свойства делают его незаменимым элементом во многих областях науки и промышленности.

Определение и свойства

Легчайший металл в таблице Менделеева — это элемент с атомным номером 1, а именно водород. Водород имеет наименьшую атомную массу среди всех элементов, что делает его самым легким металлом.

Основные свойства водорода:

• Водород представлен в таблице Менделеева символом «H».
• При комнатной температуре водород представляет собой безцветный и запахо-нический газ.
• Водород является низкотоксичным элементом, однако его смесь с воздухом может быть взрывоопасной.
• У водорода очень низкая плотность, что делает его идеальным для использования в аэростатах и ракетах.
• Водород обладает высокой теплопроводностью и электропроводностью, что делает его важным в промышленности заготовки металлов и производства водородных топливных элементов.
• Водород может быть обнаружен во многих естественных источниках, таких как вода, нефть и природный газ.

Однако у водорода есть и ряд уникальных свойств:

1. Водород является самым легким элементом в природе и составляет около 75% всей известной материи во вселенной.
2. Водород может образовывать различные соединения с другими элементами, включая воду, йод, серу, кислород и металлы.
3. Водород имеет обширное использование в жизни человека, начиная от промышленности и энергетики, и заканчивая использованием в космических исследованиях и медицине.

Таким образом, легчайший металл в таблице Менделеева — водород, обладает низкой плотностью, высокой электропроводностью и теплопроводностью. Элемент широко распространен в природе и имеет множество различных применений в разных сферах деятельности человека.

Применение

Легчайший металл в таблице Менделеева — литий, нашел широкое применение в различных отраслях науки, техники и медицины.

Электроника: Литий активно используется в производстве аккумуляторов. Благодаря своей высокой энергетической плотности, литиевые аккумуляторы обеспечивают длительное время работы и небольшие размеры устройств. Они применяются в мобильных телефонах, ноутбуках, электромобилях и других портативных устройствах.

Авиационная промышленность: Литий используется для производства легких и прочных материалов, которые используются в авиационной промышленности. Например, литиевые сплавы могут быть использованы для создания крыльев и других конструкций самолетов, что помогает уменьшить их собственную массу и повысить производительность.

Медицина: Литий используется в лекарственных препаратах для лечения психических расстройств, таких как биполярное аффективное расстройство и депрессия. Литиевые соли помогают стабилизировать настроение и уменьшить симптомы этих заболеваний.

Нядерная энергетика: Литий используется в ядерной энергетике для производства тепловыделяющего материала в термоядерных реакторах. В таких реакторах литий используется для генерации энергии путем фьюзии атомов.

Производство стекла: Литий используется в стекольной промышленности для улучшения свойств стекла. Литиевые оксиды или сплавы добавляют в стеклянную массу, что делает стекло более прозрачным и прочным.

Несмотря на свою легкость, литий является важным элементом современных технологий и находит применение во многих отраслях. Его свойства позволяют создавать инновационные материалы и обеспечивают энергосбережение в различных областях.

Добыча и производство

Добыча и производство легчайшего металла в таблице Менделеева – лития, осуществляется в различных странах мира. Главными производителями лития являются Австралия, Чили, Аргентина и Китай. В этих странах находятся крупные месторождения литиевых руд, которые добываются с применением различных технологий.

Процесс добычи лития обычно включает в себя буровые работы для обнаружения и извлечения руды. После добычи руда проходит ряд этапов обработки, включая измельчение, флотацию и сепарацию, чтобы получить концентрат лития. Далее концентрат обрабатывается для получения готового продукта – литиевой карбоната или литиевой гидроксида.

Процесс производства лития также требует использования специализированных заводов и установок. Ключевые этапы производства включают в себя обогащение концентрата, электролиз и реакции с другими веществами, чтобы получить готовые продукты. Литий используется в различных отраслях, включая производство легких сплавов, литий-ионных аккумуляторов и фармацевтических препаратов, поэтому спрос на этот металл постоянно растет.

Развитие добычи и производства лития является важной задачей для многих стран, которые стремятся увеличить свою долю на мировом рынке лития. Для этого необходимо внедрение новых технологий и повышение эффективности процессов, чтобы обеспечить стабильное снабжение литием и развитие своих экономик.

Влияние на окружающую среду

Легчайший металл в таблице Менделеева — литий, обладает свойствами, которые могут оказывать влияние на окружающую среду. Этот химический элемент широко используется в различных отраслях промышленности, в том числе в производстве электроаккумуляторов, лекарственных препаратов, стекла и керамики.

Процесс добычи лития может иметь негативное воздействие на окружающую среду. Он связан с выделением значительных объемов отходов, содержащих токсичные вещества. Если эти отходы не обрабатываются должным образом, они могут привести к загрязнению водных и почвенных ресурсов, а также повлиять на биологическое разнообразие региона.

Кроме того, использование литиевых батарей и аккумуляторов приводит к накоплению отходов, которые в дальнейшем попадают на свалки. В процессе разложения этих отходов могут высвобождаться опасные химические вещества, такие как свинец и кадмий, которые могут загрязнять почву и воду.

Для уменьшения воздействия на окружающую среду при добыче и использовании лития, необходимы различные меры контроля и экологические инновации. Важно разработать более эффективные методы обработки и переработки отходов, а также проводить строгий экологический мониторинг, чтобы минимизировать негативные последствия этого процесса на окружающую среду.

Вопрос-ответ

Какой металл является самым легким в таблице Менделеева?

Самым легким металлом в таблице Менделеева является литий (Li). За счет своей низкой плотности (0,53 г/см³) и небольшой атомной массы (6,94), литий считается одним из самых легких элементов.

Какие свойства делают литий легким металлом?

Литий является легким металлом благодаря своей низкой плотности, которая обусловлена его малой атомной массой. Кроме того, литий обладает низкой температурой плавления (180,5°C) и низкой температурой кипения (1347°C), что также делает его одним из самых легких металлов.

Какие у лития применения в промышленности?

Литий широко используется в промышленности и других отраслях. Он используется для производства легких сплавов, литий-ионных аккумуляторов, смазок, стекольных составов и керамических материалов. Кроме того, литий используется в ядерной энергетике, производстве лекарственных препаратов и воздушно-космической отрасли.

Чем литий отличается от других легких металлов?

Литий отличается от других легких металлов, таких как натрий (Na) и калий (K), более низкой плотностью, температурой плавления и кипения. Кроме того, литий обладает высокой электроотрицательностью, что делает его хорошим компонентом для создания литий-ионных аккумуляторов, которые широко используются в современных электронных устройствах и электротранспорте.

Источник https://jgems.ru/metally/litij

Источник https://metiz-krepej.ru/metall/samyi-legkii-metall-tablicy-mendeleeva