Ли́тий (химический символ — Li, от лат. Lithium) — химический элемент 1-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы первой группы, IA), второго периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 3.
| Литий | ||||
|---|---|---|---|---|
| ← Гелий | Бериллий → | ||||
| ||||
| Внешний вид простого вещества | ||||
 Образец лития |
||||
| Свойства атома | ||||
| Название, символ, номер | Ли́тий / Lithium (Li), 3 | |||
| Группа, период, блок |
1 (устар. IA), 2, s-элемент |
|||
| Атомная масса (молярная масса) |
[6,938; 6,997][комм 1][1] а. е. м. (г/моль) | |||
| Электронная конфигурация |
[He] 2s1 1s22s1 |
|||
| Радиус атома | 145[2] пм | |||
| Химические свойства | ||||
| Ковалентный радиус | 134[2] пм | |||
| Радиус иона | 76 (+1e)[3] пм | |||
| Электроотрицательность | 0,98 (шкала Полинга) | |||
| Электродный потенциал | -3,06 В | |||
| Степени окисления | 0, +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) | |||
| Мол. теплота плавления | 2,89 кДж/моль | |||
| Мол. теплота испарения | 148 кДж/моль | |||
| Молярная теплоёмкость | 24,86[4] 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 | |||
| Эмиссионный спектр | ||||
 |
||||
| 3 | Литий
|
| 1s² 2s¹ | |
Как простое вещество литий — это очень лёгкий (обладает наименьшей плотностью среди всех металлов), мягкий щелочной металл серебристо-белого цвета.
История и происхождение названия
правитьЛитий был открыт в 1817 году шведским химиком и минералогом Иоганном Арфведсоном сначала в минерале петалите Li[AlSi4O10], а затем в сподумене 2LiAl[Si2O6] и в лепидолите K2Li3Al5[Si6O20](F,OH)4. Металлический литий впервые получил Гемфри Дэви в 1818 году[5].
Своё название литий получил из-за того, что был обнаружен в «камнях» (др.-греч. λίθος — камень). Первоначально назывался «литион», современное название было предложено Берцелиусом.
Физические свойства
правитьЛитий — серебристо-белый металл, мягкий и пластичный, твёрже натрия, но мягче свинца. Его можно обрабатывать прессованием и прокаткой[5].
При комнатной температуре металлический литий имеет кубическую объёмноцентрированную решётку (координационное число 8), пространственная группа I m3m, параметры ячейки a = 0,35021 нм, Z = 2. Ниже 78 К устойчивой кристаллической формой является гексагональная плотноупакованная структура, в которой каждый атом лития имеет 12 ближайших соседей, расположенных в вершинах кубооктаэдра. Кристаллическая решётка относится к пространственной группе P 63/mmc, параметры a = 0,3111 нм, c = 0,5093 нм, Z = 2.
Из всех щелочных металлов литий характеризуется самыми высокими температурами плавления и кипения (180,54[5] 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). Вследствие своей низкой плотности литий всплывает не только в воде, но и, например, в керосине[6].
Малые 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
правитьЛитий 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 хранят в керосине (к тому же плотность лития столь мала, что он будет в нём плавать); он может непродолжительное время храниться на воздухе.
Во влажном воздухе медленно реагирует с азотом и другими газами, находящимися в воздухе, превращаясь в нитрид Li3N, гидроксид LiOH и карбонат Li2CO3.
Поэтому длительно литий хранят в петролейном эфире, парафине, газолине и/или минеральном масле в герметически закрытых жестяных коробках.
В кислороде при нагревании горит, превращаясь в оксид Li2O.
Интересная особенность лития в том, что в интервале температур от 100 °C до 300 °C он покрывается плотной оксидной плёнкой и в дальнейшем не окисляется. В отличие от остальных щелочных металлов, дающих стабильные надпероксиды и озониды, надпероксид и озонид лития — нестабильные соединения[7].
В 1818 году немецкий химик Леопольд Гмелин установил, что литий и его соли окрашивают пламя в карминово-красный цвет, это является качественным признаком для определения лития. Температура самовоспламенения находится в районе 300 °C. Продукты горения раздражают слизистую оболочку носоглотки.
Спокойно, без взрыва и возгорания, реагирует с водой, образуя LiOH и H2.
Реагирует также с абсолютным этиловым спиртом (с образованием этилата):
Этилат лития полностью разлагается водой, с образованием гидроксида лития и этилового спирта, аналогично гидролизуется этилат натрия.
Вступает в реакцию с водородом (при 500—700 °C) с образованием гидрида лития:
Реагирует с аммиаком при нагревании, при этом сначала образует амид лития (220 °C), а затем имид лития (400 °C):
Реагируя с галогенами (с иодом — только при нагревании, выше 200 °C) образует соответствующие галогениды:
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.
В водном растворе ион лития имеет самый низкий стандартный электродный потенциал (−3,045 В) из-за малого размера и высокой степени гидратации иона лития.
Металлический литий вызывает ожоги при попадании на влажную кожу, слизистые оболочки и в глаза.
Нахождение в природе
правитьГеохимия лития
правитьЛитий 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[8].
Основные минералы лития — слюда лепидолит — KLi1,5Al1,5[Si3AlO10](F, OH)2 и сподумен — 2LiAl[Si2O6] либо Li2O*Al2O3*4SiO2. Когда литий не образует самостоятельных минералов, он изоморфно замещает калий в широко распространённых 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 сильносолёных озёр и древних озёр, ставших солончаками.
Изотопы лития
правитьПриродный литий состоит из двух стабильных изотопов: 6Li (7,5 %) и 7Li (92,5 %); в некоторых образцах лития изотопное соотношение может быть сильно нарушено вследствие природного или искусственного фракционирования изотопов. Это следует иметь в виду при точных химических опытах с использованием лития или его соединений. У лития известны 7 искусственных радиоактивных изотопов (4Li — 12Li) и два ядерных изомера (10m1Li и 10m2Li). Наиболее устойчивый из них, 8Li, имеет период полураспада 0,8403 с. Экзотический изотоп 3Li (трипротон), по-видимому, не существует как связанная система.
7Li является одним из немногих изотопов, возникших при первичном нуклеосинтезе (то есть в период от 1 секунды до 3 минут после Большого Взрыва[9]) в количестве не более 10—9 от всех элементов[10][11]. Некоторое количество изотопа 6Li, как минимум в десять тысяч раз меньшее, чем 7Li, также образовано в первичном нуклеосинтезе[9].
Примерно в десять раз больше 7Li образовались в звёздном нуклеосинтезе. Литий является промежуточным продуктом реакции ppII, но при высоких температурах активно преобразуется в два ядра гелия-4[12][13] (через 8Be).
В космосе
правитьАномально высокое содержание лития наблюдается в звёздных образованиях, состоящих из красного гиганта (или сверхгиганта), внутри которого находится нейтронная звезда — объектах Ландау — Торна — Житков[14].
Также имеется большое количество звёзд-гигантов с необычно высоким содержанием лития, что объясняется попаданием лития в атмосферу звёзд при поглощении ими экзопланет-гигантов[15][16].
Получение
правитьИсходным сырьём для лития служат два источника: минеральное сырьё (например, сподумен), а также солевые растворы из соляных озёр, богатые солями лития. В обоих случаях результатом работы является карбонат лития Li2CO3 (LCE). Большая часть добывается из естественных водных линз в толще соляных озёр, в насыщенных соляных растворах которых концентрируется хлорид лития. Раствор выкачивается и выпаривается на солнце, полученная смесь солей перерабатывается. Содержание лития в растворе колеблется от 0,01 % до 1 %. Также значительная доля добычи приходится на минеральное сырьё (например, минерал сподумен).
Сподумен (силикат лития и алюминия) можно перерабатывать несколькими способами[17]. Например, спеканием с сульфатом калия получают растворимый сульфат лития, который осаждают из раствора карбонатом натрия (кальцинированной содой):
Солевые растворы предварительно выпаривают. В солевых растворах содержится хлорид лития LiCl. Однако вместе с ним содержатся большие количества других хлоридов. Для увеличения концентрации лития из выпаренного раствора осаждают карбонат лития Li2CO3, например по схеме
В РФ разработан «бисульфатный процесс» получения карбоната лития из руды (сподумена) с использованием сульфата аммония[18][19][20].
- Получение металла
Металлический литий чаще всего получают электролизом расплава солей или восстановлением из оксида[21].
- Электролиз
При электролизе используется хлорид лития. Его получают из карбоната по схеме:
Поскольку температура плавления хлорида лития близка к температуре кипения лития, применяют эвтектическую смесь с хлоридом калия или бария, что понижает температуру расплава и позволяет избавиться от необходимости улавливать пары металла. Электролиз расплава ведут при 400—460 °C. Железные кожуха электролизных ванн футеруются материалами, устойчивыми к расплавленному электролиту. Анодом служат графитовые, а катодом — железные стержни. Расход электроэнергии до 14 кВт∙ч на 1 кг лития. На другом электроде получают газообразный хлор.
- Восстановление
Поскольку литий — активный металл, его восстановление из оксидов или галогенидов возможно только при немедленном удалении лития из зоны реакции. В противном случае невозможно сместить баланс реакции в нужную сторону. Литий удаляют из зоны реакции путём поддержания температур, при которых литий испаряется и покидает зону реакции в виде паров. Другие реагенты при этом должны оставаться в расплаве. Для восстановления используются кремний или алюминий, например:
- Рафинирование
Полученный литий очищают методом вакуумной дистилляции, последовательно выпаривая разные металлы из сплава при определённых температурах.
Месторождения
правитьПо данным Геологической службы США на 2023 год, выявленные ресурсы (не-добытые запасы) лития во всем мире значительно выросли и составляют около 98 миллионов тонн; помимо этого примерно 26 млн тонн лития уже извлечено из месторождений и хранится по всему миру[22][23].
Основным центром добычи металла на сегодня является «Литиевый треугольник» в Южной Америке (около 54 % мировых запасов), охватывающий территории Чили, Боливии и Аргентины. Весь экспорт лития из Треугольника идёт через обогатительные предприятия чилийской SQM[англ.] и чилийский порт Антофагаста.
Месторождения лития, помимо Треугольника (Солончак Уюни — крупнейшее в мире[24]), известны в США, Конго, Китае (озеро Чабьер-Цака), Бразилии, Сербии, Австралии[25][26], Афганистане. В сентябре 2023 сообщено об открытии в США (штаты Невада и Орегон) крупнейшего месторождения: от 20 до 40 млн тонн лития [27].
В России большая часть запасов сосредоточена в редкометалльных (рудных) месторождениях Мурманской области (только в Колмозерском месторождении содержится почти 19 % всех запасов лития на территории России, на этом месторождении планируется добывать до 50 тыс тонн карбоната лития в год[28]).
Месторождения лития есть также в Дагестане, самые крупные из которых — Южно-Сухокумское, Тарумовское и Берикейское. В Южно-Сухокумском месторождении прогнозный объём производства соединений лития оценивается в 5-6 тыс. тонн в год и планируется рассмотреть возможность создания производства карбоната лития.
Также существуют месторождения в Восточной Сибири и Якутии[29]. На всех проектах добычи лития из руды к 2030 году в РФ планируют выпускать по 68 тыс. тонн карбоната лития.
Рассматривается возможность добычи карбоната лития из подземных рассолов нефтегазовых скважин[30][31]:
- Иркутская нефтяная компания (ИНК) планирует начать промышленную добычу лития из литийсодержащих попутных вод Ярактинского нефтегазоконденсатного месторождения в 2024 г. и выбирать порядка 1000 тонн карбоната лития в год[31].
- пилотный проект будет запущен Газпромом на Ковыткинском месторождении (Иркутская область) в 2025, себестоимость добычи прогнозируется меньше себестоимости добычи из руд в Мурманской области[32];
- аналитики «Выгон Консалтинг» отмечают, что подобная ресурсная литиевая база сосредоточена в Лено-Тунгусской нефтегазовой провинции, в Урало-Поволжье и на Северном Кавказе. Суммарно из нефтегазового конденсата в России можно добывать к 2030 г. 56 тыс тонн, к 2035 до 206 тыс тонн, а к 2040 397 тыс тонн лития в год[31].
Геологоразведка продолжается и ежегодно разведанные запасы основных стран добычи лития растут, несмотря на увеличивающиеся объёмы добычи, на очереди оценка запасов лития в подземных рассолах нефтегазовых скважин. Так, в 2023 году в Иране сообщили об обнаружении в остане Хамадан первого в этой стране месторождения лития, запасы которого оцениваются в 8,5 млн тонн руды[33].
| Страна | Разведанные запасы | Извлечённые резервы |
|---|---|---|
.svg){kind=small} Боливия
|
21 млн тонн | |
 Аргентина
|
19 млн тонн | 2,7 млн тонн |
 Чили
|
11 млн тонн | 9,3 млн тонн |
 Австралия
|
7,9 млн тонн | 6,2 млн тонн |
 США
|
9,1 млн тонн | 1 млн тонн |
 Иран
|
8,5 млн тонн | |
 Китай
|
6,8 млн тонн | 2 млн тонн |
 Германия
|
3,2 млн тонн | |
 ДР Конго
|
3 млн тонн | |
.svg){kind=small} Канада
|
2,9 млн тонн | 0,93 млн тонн |
 Мексика
|
1,7 млн тонн | |
 Бразилия
|
0,47 млн тонн | 0,25 млн тонн |
 Чехия
|
1,3 млн тонн | |
 Сербия
|
1,2 млн тонн | |
 Россия
|
1 млн тонн | |
.svg){kind=small} Перу
|
0,88 млн тонн | |
 Зимбабве
|
0,69 млн тонн | 0,31 млн тонн |
 Мали
|
0,84 млн тонн | |
 Португалия
|
0,27 млн тонн | 0,06 млн тонн |
 Испания
|
0,32 млн тонн | |
 Украина
|
0,30 млн тонн | |
 Намибия
|
0,23 млн тонн | |
 Гана
|
0,18 млн тонн | |
 Австрия
|
0,06 млн тонн | |
 Финляндия
|
0,068 млн тонн | |
 Казахстан
|
0,05 млн тонн | |
| Прочие | 3,3 млн тонн |
Добыча и производство
правитьВ основном литий используется в виде двух соединений — карбоната (Li2CО3) и гидроксида (LiOH), для удобства в экономической статистике используется карбонатный эквивалент.
Мировой рынок лития в основном состоит из американских, азиатских и австралийских производителей. Крупнейшими производителями соединений лития являются Albemarle Corporation[англ.] (Виргиния, США), Sociedad Quimica y Minera de Chile[англ.] (Чили), Tianqi Lithium, Ganfeng Lithium (КНР) и Livent[англ.] (Пенсильвания, США). Конкуренция на мировом литиевом рынке существует по качеству, ассортименту, надёжности поставок и дополнительным услугам покупателю (например, по утилизации использованных элементов питания)[34].
В России собственная добыча лития была полностью утрачена после распада СССР[35], но в 2017 году Россия запустила экспериментальную установку, позволяющую добывать литий из бедных руд с небольшими затратами[36]. В 2004 году 1 т карбонатного эквивалента стоила чуть больше 2 тыс. долл., к 2015 году цена выросла до 6 тыс. долл. В 2015 году в мире добыли 32,5 тыс. тонн лития и его соединений в пересчёте на металл[37]. Крупнейшие страны по добыче — Австралия, Чили и Аргентина.
По состоянию на конец 2007 — начало 2008 года, цены на металлический литий (чистота 99 %) составляли 6,3—6,6 тыс. долларов за 1 т. Цена в 2018 году составила 16,5 долларов за 1 кг.[38].
В 2018 году спотовые цены достигли исторического максимума — $20 тыс/т после чего начали снижаться (по отрасли сильно ударил кризис, вызванный пандемией).
В 2019 году добыли 315 тыс. тонн лития, цена на середину 2020 г. составляла $6750/т[39].
В апреле 2022 г. года стоимость LiOH на бирже достигала $86 600/т.; в ноябре — $84,5 тыс./т., в декабре — $85 000/т, снижаясь с января 2023 г. и упав к маю на треть, до $41 300/т.[40]
Спрос на литий начал расти с начала 2010-х годов, первотолчком в этом процессе стал спрос на ёмкие и лёгкие батареи к гаджетам (мобильным телефонам и тп.). К процессу подключилась автомобильная отрасль, выпустившая гибридные автомобили (способных двигаться как при помощи ДВС, так и электромотора). Позднее сспрос на литий стал разгоняться программой электрификации транспорта . Так, Евросоюз с его программой энергоперехода, предписывающей удалить легковые автомобили с рынка ТС к 2035 году, а грузовые — к 2050 г., подстегнул спрос, который на изделия с применением лития будет огромным и долгосрочным[41]. Потребление эквивалента карбоната лития с 2000 году по 2019 год увеличилось в 4 с лишним раза — с 68 тыс. т до 315 тыс. т (для сравнения, мировое потребление нефти за тот же период выросло менее чем на треть). Литиевая индустрия стала одной из самых быстрорастущих в области добычи полезных ископаемых. Максимальная стоимость этого металла была зафиксирована в апреле 2022 года — $86 600/т.
В 2022 г. производство лития выросло на 43 % (до 737 000 т), в сравнении с 2021 годом. Цены на него устойчиво снижались с января 2023 года: в декабре 2022 литий стоил $85 тыс./т, в январе цена опустилась до $83,8 тыс./т; к осени цены упали до минимума более чем за 1,5 года (до $33,15 тыс./т, за месяц подешевление на 23 %), это произошло на фоне резкого роста числа новых проектов добычи металла[42][43]. В 2024 г. цены на литий упали на 80 % (до $13,2 тыс./т), из-за падения спроса на электромобили в Китае (темпы роста электромобильного рынка замедлились на фоне экономической неопределенности и глобального роста процентных ставок)[44].
Применение
править
Сплав сульфида лития и сульфида меди — эффективный полупроводник для термоэлектропреобразователей (ЭДС около 530 мкВ/К).
Из лития изготовляют аноды химических источников тока (аккумуляторов, например, литий-хлорных аккумуляторов) и гальванических элементов с твёрдым электролитом (например, литий-хромсеребряный, литий-висмутатный, литий-окисномедный, литий-двуокисномарганцевый, литий-иодсвинцовый, литий-иодный, литий-тионилхлоридный, литий-оксидванадиевый, литий-фторомедный, литий-двуокисносерный элементы), работающих на основе неводных жидких и твёрдых электролитов (тетрагидрофуран, пропиленкарбонат, метилформиат, ацетонитрил).
Кобальтат лития и молибдат лития показали лучшие эксплуатационные свойства и энергоёмкость в качестве положительного электрода литиевых аккумуляторов.
Гидроксид лития используется как один из компонентов щелочного электролита для аккумуляторов. Добавление гидроксида лития к электролиту тяговых железо-никелевых, никель-кадмиевых, никель-цинковых аккумуляторных батарей повышает их срок службы в 3 раза и ёмкость на 21 % (за счёт образования никелатов лития).
Алюминат лития — наиболее эффективный твёрдый электролит (наряду с цезий-бета-глинозёмом).
Монокристаллы фторида лития используются для изготовления высокоэффективных (КПД 80 %) лазеров на центрах окраски и для изготовления оптики с широкой спектральной полосой пропускания.
Перхлорат лития используют в качестве окислителя.
Сульфат лития используют в дефектоскопии.
Нитрат лития используют в пиротехнике для окрашивания огней в красный цвет.
Сплавы лития с серебром и золотом, а также медью являются очень эффективными припоями. Сплавы лития с магнием, скандием, медью, кадмием и алюминием — новые перспективные материалы в авиации и космонавтике (из-за своей лёгкости). На основе алюмината и силиката лития создана керамика, затвердевающая при комнатной температуре и используемая в военной технике, металлургии и, в перспективе, в термоядерной энергетике. Огромной прочностью обладает стекло на основе литий-алюминий-силиката, упрочняемого волокнами карбида кремния. Литий очень эффективно упрочняет сплавы свинца и придаёт им пластичность и стойкость против коррозии.
Триборат лития-цезия используется как оптический материал в радиоэлектронике.
Кристаллические ниобат лития LiNbO3 и танталат лития LiTaO3 являются нелинейными оптическими материалами и широко применяются в нелинейной оптике, акустооптике и оптоэлектронике.
Литий также используется при наполнении осветительных газоразрядных металлогалогеновых ламп.
Гидроксид лития добавляют в электролит щелочных аккумуляторов для увеличения срока их службы.
В чёрной и цветной металлургии литий используется для раскисления и повышения пластичности и прочности сплавов. Литий иногда применяется для восстановления методами металлотермии редких металлов.
- Металлургия алюминия
Карбонат лития является важнейшим вспомогательным веществом (добавляется в электролит) при выплавке алюминия, и его потребление растёт с каждым годом пропорционально объёму мировой добычи алюминия (расход карбоната лития 2,5—3,5 кг на тонну выплавляемого алюминия[источник не указан 4947 дней]).
Введение лития в систему легирования позволяет получить новые сплавы алюминия с высокой удельной прочностью.
Добавка лития снижает плотность сплава и повышает модуль упругости. При содержании лития до 1,8 % сплав имеет низкое сопротивление коррозии под напряжением, а при 1,9 % сплав не склонен к коррозионному растрескиванию. Увеличение содержания лития до 2,3 % способствует возрастанию вероятности образования рыхлот и трещин. Механические свойства при этом изменяются: пределы прочности и текучести возрастают, а пластические свойства снижаются.
Наиболее известны системы легирования Al-Mg-Li (пример — сплав 1420, применяемый для изготовления конструкций летательных аппаратов) и Al-Cu-Li (пример — сплав 1460, применяемый для изготовления ёмкостей для сжиженных газов).
Изотопы 6Li и 7Li обладают разными ядерными свойствами (сечение поглощения тепловых нейтронов, продукты реакций) и сфера их применения различна. Гафниат лития входит в состав специальной эмали, предназначенной для захоронения высокоактивных ядерных отходов, содержащих плутоний.
- Литий-6
Применяется в термоядерной энергетике.
При облучении нуклида 6Li тепловыми нейтронами получается радиоактивный тритий 3H:
Благодаря этому литий-6 может применяться как замена радиоактивного, нестабильного и неудобного в обращении трития как в военных (термоядерное оружие), так и в мирных (управляемый термоядерный синтез) целях. В термоядерном оружии обычно применяется дейтерид лития-6 (6Li 2H) [источник не указан 1669 дней].
Перспективно также использование лития-6 для получения гелия-3 (через тритий) с целью дальнейшего использования в дейтерий-гелиевых термоядерных реакторах.
- Литий-7
Применяется в ядерных реакторах[46]. Благодаря очень высокой удельной теплоёмкости и низкому сечению захвата тепловых нейтронов жидкий литий-7 (часто в виде сплава с натрием или цезием) служит эффективным теплоносителем. Фторид лития-7 в сплаве с фторидом бериллия (66 % LiF + 34 % BeF2) носит название «флайб» (FLiBe) и применяется как высокоэффективный теплоноситель и растворитель фторидов урана и тория в высокотемпературных жидкосолевых реакторах, а также для производства трития.
Соединения лития, обогащённые по изотопу лития-7, применяются на реакторах PWR для поддержания водно-химического режима, а также в деминерализаторе первого контура. Ежегодная потребность США оценивается в 200—300 кг, производством обладают лишь Россия и Китай[47].
Высокогигроскопичные бромид LiBr и хлорид лития LiCl применяются для осушения воздуха и других газов.
Медицина
правитьСоли лития (в основном, карбонат лития) обладают нормотимическими и другими лечебными свойствами. Поэтому они находят применение в психиатрии.
Стеарат лития («литиевое мыло») используется в качестве загустителя для получения пастообразных высокотемпературных смазок машин и механизмов. См. напр.: Литол, ЦИАТИМ-201.
Регенерация кислорода в автономных аппаратах
правитьГидроксид лития LiOH, пероксид Li2O2 применяются для очистки воздуха от углекислого газа; при этом последнее соединение реагирует с выделением кислорода (например, 2Li2O2 + 2CO2 → 2Li2CO3 + O2), благодаря чему используется в изолирующих противогазах, в патронах для очистки воздуха на подлодках, на пилотируемых космических аппаратах и т. д.
Литий и его соединения широко применяют в силикатной промышленности для изготовления специальных сортов стекла и покрытия фарфоровых изделий.
Прочие области применения
правитьСоединения лития используются в текстильной промышленности (отбеливание тканей), пищевой (консервирование) и фармацевтической (изготовление косметики).
Весьма перспективно использовать литий в качестве наполнителя поплавка батискафов: этот металл имеет плотность, почти в два раза меньшую, чем вода (534 кг/м³), это значит, что один кубический метр лития может удерживать на плаву почти на 170 кг больше, чем один кубический метр бензина. Однако литий — щелочной металл, активно реагирующий с водой, следует каким-то образом надёжно разделить эти вещества, не допустить их контакта[48].
Триборат лития-цезия используется как оптический материал в радиоэлектронике. Кристаллические ниобат лития LiNbO3 и танталат лития LiTaO3 являются нелинейными оптическими материалами и широко применяются в нелинейной оптике, акустооптике и оптоэлектронике. Литий также используется при наполнении осветительных газоразрядных металлогалогеновых ламп. Гидроксид лития добавляют в электролит щелочных аккумуляторов для увеличения срока их службы.
Металлический литий используется в качестве топлива в паротурбинной силовой установке американской малогабаритной глубоководной торпеды Mark 50. Продукты реакции лития с гексафторидом серы — фторид лития и чистая сера — твёрдые вещества, которые не нужно выбрасывать за борт, так что торпеда лишена демаскирующего пузырькового следа и не имеет потери мощности из-за подпора на выхлопе.
Биологическое значение лития
правитьВ разделе не хватает ссылок на источники (см. рекомендации по поиску). |
Основная статья: Литий в живых организмах
Микроэлемент
правитьЛитий в умеренных количествах необходим организму человека (порядка 100—200 мкг/день для взрослых). Преимущественно в организме литий находится в щитовидной железе, лимфоузлах, сердце, печени, лёгких, кишечнике, плазме крови, надпочечниках.
Литий принимает участие в важных процессах:
- участвует в углеводном и жировом обменах;
- поддерживает иммунную систему;
- предупреждает возникновение аллергии;
- снижает нервную возбудимость.
Препараты лития широко используются в терапии психических расстройств.
Выводится из организма литий преимущественно почками.
Примечания
править- Комментарии
- ↑ Указан диапазон значений атомной массы в связи с различной распространённостью изотопов в природе.
- Примечания
- ↑ Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report) (англ.) // Pure and Applied Chemistry. — 2013. — Vol. 85, no. 5. — P. 1047—1078. — ISSN 0033-4545. — doi:10.1351/PAC-REP-13-03-02. Архивировано 5 февраля 2014 года.
- ↑ 1 2 Size of lithium in several environments. WebElements. Дата обращения: 15 февраля 2014. Архивировано 27 марта 2014 года.
- ↑ atomic and ionic radius. Дата обращения: 14 февраля 2014. Архивировано 23 апреля 2015 года.
- ↑ Литий // Химическая энциклопедия : в 5 т. / Гл. ред. И. Л. Кнунянц. — М.: Советская энциклопедия, 1990. — Т. 2: Даффа — Меди. — 671 с. — 100 000 экз. — ISBN 5-85270-035-5.
- ↑ 1 2 3 Литий // Казахстан. Национальная энциклопедия. — Алматы: Қазақ энциклопедиясы, 2005. — Т. III. — ISBN 9965-9746-4-0. (CC BY-SA 3.0)
- ↑ Книга рекордов Гиннесса для химических веществ
- ↑ Korber, N.; Jansen, M. Ionic Ozonides of Lithium and Sodium: Circumventive Synthesis by Cation Exchange in Liquid Ammonia and Complexation by Cryptands (англ.) // Chemische Berichte[англ.] : journal. — 1996. — Vol. 129, no. 7. — P. 773—777. — doi:10.1002/cber.19961290707.
- ↑ J.P. Riley and Skirrow G. Chemical Oceanography V. 1, 1965
- ↑ 1 2 BD Fields The Primordial Lithium Problem Архивная копия от 19 октября 2016 на Wayback Machine, Annual Reviews of Nuclear and Particle Science 2011
- ↑ Постнов К.А. Лекции по общей астрофизике для физиков. Дата обращения: 30 ноября 2013. Архивировано 23 августа 2011 года.; см Рис. 11.1
- ↑ Архивированная копия. Дата обращения: 13 ноября 2013. Архивировано 13 ноября 2013 года.
- ↑ Lecture 27: Stellar Nucleosynthesis Архивная копия от 28 мая 2015 на Wayback Machine // Университет Toledo — «The Destruction of Lithium in Young Convective Stars» slide 28
- ↑ Greg Ruchti, Lithium in the Cosmos Архивная копия от 4 марта 2016 на Wayback Machine — «Lithium is Fragile» slide 10
- ↑ Подтверждено существование сверхгиганта с нейтронной звездой внутри. Дата обращения: 15 марта 2016. Архивировано 16 марта 2016 года.
- ↑ Астрофизики разгадали литиевую тайну. Дата обращения: 20 марта 2016. Архивировано 21 марта 2016 года.
- ↑ Космос и жизнь. Литий. Дата обращения: 20 марта 2016. Архивировано 30 марта 2016 года.
- ↑ Обзор рынка лития и его соединений в СНГ. Дата обращения: 3 мая 2017. Архивировано 17 ноября 2017 года.
- ↑ Ресурсосберегающая технология извлечения лития из российского сырья на основе замкнутого бисульфатного цикла с полной рекуперацией используемых реагентов. Дата обращения: 3 июля 2023. Архивировано 3 июля 2023 года.
- ↑ «Полностью замкнутый химический цикл»: российские учёные создали экологически чистую технологию получения лития — РТ на русском. Дата обращения: 3 июля 2023. Архивировано 3 июля 2023 года.
- ↑ Технологический шанс русского лития (3 июля 2023) | Expert.ru. Дата обращения: 3 июля 2023. Архивировано 3 июля 2023 года.
- ↑ Получение металлического лития. Дата обращения: 20 апреля 2019. Архивировано 20 апреля 2019 года.
- ↑ Lithium Statistics and Information | U.S. Geological Survey (англ.). www.usgs.gov. Дата обращения: 1 мая 2023. Архивировано 1 мая 2023 года.
- ↑ Источник. Дата обращения: 1 мая 2023. Архивировано 3 мая 2023 года.
- ↑ Lithium Article Eric Burns. Дата обращения: 12 октября 2012. Архивировано из оригинала 18 мая 2013 года.
- ↑ Lithium Resources and Production: a critical global assessment Архивная копия от 11 августа 2014 на Wayback Machine // CSIRO, 2010
- ↑ Lithium Архивная копия от 29 июля 2018 на Wayback Machine // USGS
- ↑ Крупнейшее в мире месторождение лития обнаружено в США От Investing.com
- ↑ СП Росатома и "Норникеля" подало заявку на аукцион на Колмозерское месторождение лития. TACC. Дата обращения: 1 мая 2023. Архивировано 1 мая 2023 года.
- ↑ В Дагестане переоценят запасы месторождений лития для организации его промышленной добычи 16.04.2022. Дата обращения: 21 апреля 2022. Архивировано 21 апреля 2022 года.
- ↑ ГЕОЭНЕРГЕТИКА ИНФО. Дзен | Блогерская платформа. Дата обращения: 1 мая 2023. Архивировано 1 мая 2023 года.
- ↑ 1 2 3 ИНК перенесла на два года начало первой в России промышленной добычи лития. Ведомости. Дата обращения: 1 мая 2023. Архивировано 1 мая 2023 года.
- ↑ Попутный литий. Коммерсантъ (25 апреля 2023). Дата обращения: 1 мая 2023. Архивировано 24 апреля 2023 года.
- ↑ В Иране открыли первое месторождение лития. Дата обращения: 1 марта 2023. Архивировано 1 марта 2023 года.
- ↑ Annual report 2020. Дата обращения: 16 мая 2021. Архивировано 16 мая 2021 года.
- ↑ на Украине осталось одно из крупнейших месторождений лития, на неподконтрольной Киеву части, в ДНР; на контролируемой территории имеются запасы лития в Кировоградской области — участки «Полоховское» и «Добрый» [1] Архивная копия от 5 февраля 2024 на Wayback Machine
- ↑ В России начата добыча лития и его соединений по разработанной дешевой технологии. НАУЧНАЯ РОССИЯ (11 мая 2017). Дата обращения: 3 декабря 2017. Архивировано 4 декабря 2017 года.
- ↑ Литий: сверхвозможности суперметалла. Дата обращения: 3 мая 2017. Архивировано 12 мая 2017 года.
- ↑ Архивированная копия. Дата обращения: 9 марта 2020. Архивировано 26 октября 2017 года.
- ↑ Настоящая новая нефть: почему рынок лития становится самым важным. Россия заинтересовалась месторождениями в Чили и Зимбабве Архивная копия от 2 мая 2021 на Wayback Machine // Известия, 22 сентября 2020
- ↑ Цены на литий с начала года упали вдвое. Аналитики допускают снижение стоимости металла ещё на 50 % Архивная копия от 2 июля 2023 на Wayback Machine //
- ↑ Россия выходит вперед в гонке за металл XXI века. «Росатом» начинает проект по добыче лития в Боливии Архивная копия от 2 июля 2023 на Wayback Machine // Взгляд, 30 июня 2023
- ↑ Цены на литий упали до минимума более чем за 1,5 года Архивная копия от 5 февраля 2024 на Wayback Machine // Ведомости, 29 августа 2023
- ↑ Цены на литий обвалились в пять раз Архивная копия от 5 февраля 2024 на Wayback Machine // BFM.ru, 30 ноября 2023
- ↑ FT: цены на литий упали на 80 % из-за падения спроса на электромобили в Китае Архивная копия от 5 февраля 2024 на Wayback Machine // ТАСС, 2024-01-25
- ↑ USGS (2011). "Lithium" (PDF). Архивировано (PDF) 9 июля 2017. Дата обращения: 3 ноября 2012.
- ↑ Managing Critical Isotopes: Stewardship of Lithium-7 Is Needed to Ensure a Stable Supply, GAO-13-716 Архивная копия от 20 января 2017 на Wayback Machine // U.S. Government Accountability Office, 19 September 2013; pdf Архивная копия от 14 октября 2017 на Wayback Machine
- ↑ "PWR - литиевая угроза". ATOMINFO.RU. 2013-10-23. Архивировано 20 июля 2015. Дата обращения: 29 декабря 2013.
- ↑ М. Н. Диомидов, А. Н. Дмитриев. Покорение глубин. — Ленинград: Судостроение, 1964. — С. 226—230. — 379 с.
Литература
править- Плющев В. Е., Степин Б. Д. Химия и технология соединений лития, рубидия и цезия. — М.-Л.: Химия, 1970. — 407 с.
- Литий // Куна — Ломами. — М. : Советская энциклопедия, 1973. — С. 527—528. — (Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров ; 1969—1978, т. 14).
