История открытия лития кратко

Обновлено: 02.07.2024

Ли́тий (лат. Lithium; обозначается символом Li) — элемент главной подгруппы первой группы, второго периода периодической системы химических элементов таблицы Менделеева, с атомным номером 3. Простое вещество литий (CAS-номер: 7439-93-2) — мягкий щелочной металл серебристо-белого цвета.

История и происхождение названия

Нахождение в природе

Геохимия лития Литий по геохимическим свойствам относится к крупноионным литофильным элементам, в числе которых калий, рубидий и цезий. Содержание лития в верхней континентальной коре составляет 21 г/т, в морской воде 0,17 мг/л. Основные минералы лития — слюда лепидолит — KLi_1.5Al_1.5[Si₃AlO₁₀] (F, OH)₂ и пироксен сподумен — LiAl [Si₂O₆]. Когда литий не образует самостоятельных минералов, он изоморфно замещает калий в широко распространенных породообразующих минералах. Месторождения лития приурочены к редкометалльным гранитным интрузиям, в связи с которыми развиваются литиеносные пегматиты или гидротермальные комплексные месторождения, содержащие также олово, вольфрам, висмут и другие металлы. Стоит особо отметить специфические породы онгониты — граниты с магматическим топазом, высоким содержанием фтора и воды, и исключительно высокими концентрациями различных редких элементов, в том числе и лития. Другой тип месторождений лития — рассолы некоторых сильносоленых озёр. Месторождения Месторождения лития известны в России (более 50% запасов страны сосредоточено в редкометальных месторождениях Мурманской области), Боливии, Аргентине, Мексике, Афганистане, Чили, США, Канаде, Бразилии, Испании, Швеции, Китае, Австралии, Зимбабве, Конго.

Получение

В настоящее время для получения металлического лития его природные минералы или разлагают серной кислотой (кислотный способ), или спекают с CaO или CaCO₃ (щелочной способ), или обрабатывают K₂SO₄ (солевой способ), а затем выщелачивают водой. В любом случае из полученного раствора выделяют плохо растворимый карбонат лития Li₂CO₃, который затем переводят в хлорид LiCl. Электролиз расплава хлорида лития проводят в смеси с KCl или BaCl₂ (эти соли служат для понижения температуры плавления смеси). 2LiCl = 2Li + Cl₂ В дальнейшем полученный литий очищают методом вакуумной дистилляции.

Физические свойства

Литий — серебристо-белый металл, мягкий и пластичный, твёрже натрия, но мягче свинца. Его можно обрабатывать прессованием и прокаткой. Из всех щелочных металлов литий характеризуется самыми высокими температурами плавления и кипения (180,54 и 1340 °C, соответственно), у него самая низкая плотность при комнатной температуре среди всех металлов (0,533 г/см³, почти в два раза меньше плотности воды). Маленькие размеры атома лития приводят к появлению особых свойств металла. Например, он смешивается с натрием только при температуре ниже 380 °C и не смешивается с расплавленными калием, рубидием и цезием, в то время как другие па́ры щелочных металлов смешиваются друг с другом в любых соотношениях.

Химические свойства

Литий является щелочным металлом, однако относительно устойчив на воздухе. Литий является наименее активным щелочным металлом, с сухим воздухом (и даже с сухим кислородом) при комнатной температуре практически не реагирует. По этой причине литий является единственным щелочным металлом, который не хранится в керосине (к тому же плотность лития столь мала, что он будет в нём плавать) и может непродолжительное время храниться на воздухе. Во влажном воздухе медленно реагирует с азотом, находящимся в воздухе, превращаясь в нитрид Li₃N, гидроксид LiOH и карбонат Li₂CO₃. В кислороде при нагревании горит, превращаясь в оксид Li₂O. Есть интересная особенность, что в интервале температур от 100 °C до 300 °C литий покрывается плотной оксидной плёнкой, и в дальнейшем не окисляется. В 1818 немецкий химик Леопольд Гмелин установил, что литий и его соли окрашивают пламя в карминово-красный цвет, это является качественным признаком для определения лития. Температура возгорания находится около 300 °C. Продукты горения раздражают слизистую оболочку носоглотки. Спокойно, без взрыва и возгорания, реагирует с водой, образуя LiOH и H₂. Реагирует также с этиловым спиртом (с образованием алкоголята), с водородом (при 500—700 °C) с образованием гидрида лития, с аммиаком и с галогенами (с иодом — только при нагревании). При 130 °C реагирует с серой с образованием сульфида. В вакууме при температуре выше 200 °C реагирует с углеродом (образуется ацетиленид). При 600—700 °C литий реагирует с кремнием с образованием силицида. Химически растворим в жидком аммиаке (−40 °C), образуется синий раствор. Литий хранят в петролейном эфире, парафине, газолине и/или минеральном масле в герметически закрытых жестяных коробках. Металлический литий вызывает ожоги при попадании на влажную кожу, слизистые оболочки и в глаза.

Элемент литий , названный литием ( от греческого — камень ) , открыт в 1817 г.
Шведский химик И. А. Арфведсон, Ученик знаменитого Берцелиуса, анализировал минерал, найденный в железном руднике Уто.

Он быстро установил, что этот минерал — типичный алюмосиликат, и выяснил, сколько в нем кремния, алюминия и кислорода — на долю эти трёх элементов приходилось 96% веса минерала . Теперь оставалось выяснить химическую природу веществ составляющих оставшиеся 4%. Эти вещества, будучи отделенными от Si, Аl и О₂ и растворенными в воде, придавали раствору щелочные свойства. На этом основании Арфведсон предположил, что в минерале есть некий щелочной металл.

Одна из солей этого металла растворялась в воде в шесть раз лучше, чем аналогичные соли калия и натрия. А поскольку в то время были известны лишь два щелочных металла, Арфведсон решил, что открыл новый элемент, подобный натрию и калию.

С виду минерал, в котором нашли новый элемент, был камень как камень, и потому Берцелиус предложил Арфведсояу назвать новый элемент литием. Тот, видимо, не стад спорить, ибо это название сохранилось до наших дней. В большинстве европейских языков, как и в латыни, элемент № 3 называется Lithium.
На этом истории элемента № 3 не заканчивается.

Это очень своеобразный элемент, и не только потому, что литий—первый среди металлов по легкости и удельной теплоемкости, а также по положению в ряду напряжений металлов. Говорить о том, что история лития продолжается, потому, что некоторые соединения лития, да и сам металл в последнее время приобрели исключительную важность для судеб всего мира.

Когда-то давным-давно, в доисторические времена, происходил синтез элементов Вселенной. Несколько позже, но тоже в неопределенно далеком прошлом шли процессы формирования нашей планеты. На этой стадии литий проник более чем в 150 минералов, из них около 30 стали собственными минералами лития. Промышленное значение приобрели только пять: сподумен LiAl[Si₂O₆], лепидолит KLil,5All,5[Si3AlО10] (F,ОН)2, петалит — минерал, в котором литий обнаружен впервые, LiAl[Si₄O₁₀], амблигонит LiAl[PО₄] (F,ОН) и циннвальдит KLi(Fe, Mg)Al • [Si₃AlO₁₀] (F, OH)₂.

Человечество знакомо с литием чуть больше полутора веков, и этот раздел нашего рассказа охватит годы с 1817 пo 1920. Это время познания лития как химического индивидуума, время получения и исследования его многих соединений и не очень широкого применения некоторых из них.

Маленькие размеры атома лития приводят к появлению особых свойств металла. Например, он смешивается с натрием только ниже 380° С и не смешивается с расплавленными калием, рубидием и цезием, в то время как другие пары щелочных металлов смешиваются друг с другом в любых соотношениях.

Химические свойства

цвет, это является качественным признаком для определения лития.

Спокойно, без взрыва и загорания, реагирует с водой, образуя LiOH и H₂. Реагирует также с этиловым спиртом, образуя алкоголят, с аммиаком и с галогенами (с иодом — только при нагревании).

Геохимия лития

Литий по геохимическим свойствам относится к калий, рубидий и цезий. Содержание лития в верхней г/ минералы лития — слюда сподумен — LiAl [Si₂O₆]. Когда литий не образует самостоятельных минералов, он изоморфно замещает калий в широко распространенных породообразующих минералах.

Применение

Литий по праву можно назвать важнейшим элементом современной цивилизации и развития технологий. В прошлом и позапрошлом веках критериями развития индустриальной и экономической мощи государств были показатели производства важнейших кислот и металлов, воды и энергоносителей. В 21-м веке Литий прочно и надолго вошел в список таких показателей. Сегодня литий имеет исключительно важное экономическое и стратегическое значение в развитых индустриальных странах, а говоря простым языком: Литий — это дополнительные десятки и сотни миллиардов долларов или рублей в Термоэлектрические материалы

Сплав сульфида лития и сульфида меди — эффективный полупроводник для Химические источники тока

Металлургия алюминия

Окислитель

Окислитель	Удельная тяга(Р1,сек)	Температура сгорания °С	Плотность топлива г/см 3	Прирост скорости, ΔVид,25, м/сек	Весовое содерж.горючего %
Фтор	378,3 сек	5350 °C	0,999	4642 м/сек	28 %
Кислород	247,1 сек	3029 °C	0,688	2422 м/сек	58 %
Азотная кислота	240,2 сек	3298 °C	0,853	2688 м/сек	42 %

Лазерные материалы

Монокристаллы фторида лития используются для изготовления высокоэффективных ( магнием, скандием, медью, кадмием и алюминием — новые перспективные материалы в авиации и космонавтике. На основе свинца и придает им пластичность и стойкость против коррозии.

Электроника

Изотопы 6 Li и 7 Li обладают разными ядерными свойствами (сечение поглощения тепловых нейтронов, продукты реакций) и сфера их применения различна. Гафнат лития входит в сосав специальной эмали предназначенной для захоронения высокоактивных ядерных отходов содержащих плутоний.

Литий-6 (термояд)

Применяется в термоядерной энергетике.

Применяется в ядерных реакторах, использующих реакции с участием тяжёлых элементов, таких, как уран, торий или плутоний.

Соли лития обладают Регенерация кислорода в автономных аппаратах

углекислого газа; при этом последние два соединения реагируют с выделением кислорода (например, 4LiO₂ + 2CO₂ → 2Li₂CO₃ + 3O₂), благодаря чему они используются в изолирующих Прочие области применения

Соединения лития используются в текстильной промышленности (отбеливание тканей), пищевой (консервирование) и фармацевтической (изготовление Цены

В 2006 году цены на металлический литий 99 % составили в среднем 70 долл за 1 кг. [источник?]

Элемент №3, названный литием (от греческого "литос" – камень), открыт в 1817 г. Когда когда проводил свои знаменитые опыты выдающийся английский ученый Хэмфри Дэви по электролизу щелочных земель, ещё не было известно о существовании в природе лития. Литиевая земля была открыта лишь в 1817 г. химиком-аналитиком Арфведсоном, шведом по национальности. В 1800 г. бразильский минералог де Андрада е Сильва, совершая научное путешествие по Европе, нашел в Швеции два новых минерала, названных им петалитом и сподуменом, который был вновь открыт на острове Уте. Арфведсон заинтересовался петалитом. После проведения полного качественного и количественного анализа, он обнаружил потерю около 4% вещества, это его конечно насторожило и дало повод для поиска недостающего вещества. Он повторил свои анализы более тщательно и щепетильно, он установил, что в петалите содержится "огнепостоянная щелочь до сих пор неизвестной природы". Берцелиус, учеником которого и был Арфведсон, предложил назвать ее литионом (Lithion), поскольку эта щелочь в отличие от кали и натра впервые была найдена в "царстве минералов" (камней); название зто произведено от греч.- камень. Арфведсон продолжал проводить исследования и обнаружил литиевую землю,или литину, и в некоторых других минералах. Но этот химический элемент ему выделить не удалось, он был очень активным и получить его было трудным делом. Небольшие массы металлического лития были получены Дэви и Бранде путем злектролиза щелочи. В 1855 г. Бунзен и Маттессен разработали промышленный способ получения металлического лития злектролизом хлорида лития. В русской химической литературе начала XIX в. встречаются названия: литион, литин (Двигубский, 1826) и литий (Гесс); литиевую землю (щелочь) называли иногда литина. Арфведсон Дэви Бунзен

История открытия

Начинается история лития в конце восемнадцатого века, когда бразильский ученый и минералог Хосе Бонифацио де Андрада Сильва, совершая научное путешествие по Европе, обнаружил на руднике Уто в Швеции близ Стокгольма два новых минерала, которые он назвал петалитом и сподуменом. Ученый начал изучать новые минералы и столкнулся с загадкой, которую так и не смог решить — масса известных элементов оказалась меньше массы минерала!

В 1817 году шведский химик Август Арфведсон провел долгий и тщательный анализ петалита. Довольно быстро Арфведсон установил, что на долю трех весьма распространенных элементов – кремния, алюминия и кислорода – приходится 96% веса минерала. А где же еще 4%? После долгих размышлений ученый пришел к выводу, что в минерале есть некий щелочной металл. На тот момент были известны лишь два подобных вещества – калий и натрий. А поскольку одна из солей нового металла растворялась в воде в шесть раз лучше, чем соли двух вышеназванных, Арфведсон, решил, что открыл новый элемент.

Арфведсон так и не смог выделить из найденного им элемента свободный металл. Его дело, разумеется, подхватили коллеги. В 1818 году немецкий химик Леопольд Гмелин установил, что при помощи солей лития бесцветное пламя окрашивается в карминово-красный цвет. Немного позже выяснилось, что этот элемент есть и в морской воде. Ну а металлический литий впервые получил выдающийся английский ученый Гэмфри Дэви в 1818 году электролизом расплавленного гидроксида лития. Полученный металл имел серебристо-белый цвет, был мягким, пластичным и по-своему уникальным. Литий был и остается самым легким из всех известных металлов – его плотность почти в 2 раза меньше плотности воды, в 5 раз – алюминия, в 15 – железа и в 20 – свинца.

Лишь спустя 37 лет, в 1855 году, металл литий был получен в больших количествах. Эта находка – дело рук немецкого химика Роберта Бунзена и англичанина Августа Матиссена, причем совершили они свои открытия отдельно друг от друга. По примеру Дэви, литий они получали путем электролиза, только электролитом в их опытах служил уже хлорид лития. В наше время данный метод по-прежнему остается главным промышленным способом получения элемента №3.

Месторождения и применение лития в современном мире

Что касается месторождений лития, то его промышленные запасы можно найти на всех континентах нашей планеты. Важнейшие из них находятся в Австралии, Бразилии, Испании, Канаде, России, США, Швеции, а также в странах Южной Африки. Стоит выделить 3 главенствующие компании, которые контролируют почти всю добычу минералов лития в мире – Sons of Gwalia (Австралия), Tanco (Канада) и Bikita Minerals (Зимбабве).

Минералы лития востребованы в самых различных отраслях производства. Примерно их потребление можно распределить так:
– производство огнеупорных изделий – 25%
– производство стекла – 20%
– производство керамических изделий и глазурей – 20%
– химическая промышленность – 12%
– металлургическая промышленность – 10%
– производство стекловолокна – 5%
– другие отрасли – 8%

В настоящее время известно немало сплавов лития с различными металлами. Но приоритетным направлением является разработка перспективного сплава лития с другим легковесным металлом — магнием. В чем ценность и перспектива данного сплава? В его уникальных конструкционных свойствах: если в таком сплаве будет содержаться не более 50% магния, то он будет легче воды! Также учеными давно рассматривается вариант использования лития в качестве компонента твердого ракетного топлива.

Одна из самых важных областей применения лития – это производство химических источников тока. Литиевые батарейки и аккумуляторы имеют одни из самых высоких энергетических показателей (например электрическую емкость на единицу массы) и в настоящее время используются в большистве портативных электронных приборов.

А что мы имеем в перспективе потребления металлического лития? Аналитики подтверждают рост спроса на первичные литиевые элементы (и на литий металлический в целом), но, в то же время, отмечают снижение общего потребления металла относительно литиевых солей.

Читайте также: