Главная

Химические источники тока
Практическая химия
Справочные материалы
Журнальные заметки

Именные химические приборы

Химические элементы

Химический клипарт

Библиотека химии углеводов

Метеорология

Минералогия


Абиетиновая кислота
Амигдалин
Анабазин и Лупинин
Ангеликалактон
Арабиноза
Арахидоновая кислота

Арбутин
1,8-диокси-2-ацетилнафталин

Белки из гороха
Бетаин из патоки
Бетулин и Суберин
Бетулиновая кислота

Борнеол

Ванилин

Винная ксилота

Галактоза
Глициризиновая кислота
Глюкоза
Глютаминовая кислота
Госсипол

Дигитонин

Жирные кислоты

Казеин и Тирозин

Камфора из пинена

Каротин

Катехины

Ксилоза

Кофеин
Келлин
Кумарин

Лактоза
Лимонная кислота

Мальтоза
Манноза

Ментол

Мочевая кислота

Муравьиная и Уксусная кислоты
Никотин

Олиторизид
Пектин
Пинен

Рутин и Кверцетин
Сантонин
Склареол
Слизевая кислота
Соласодин
Сорбит
Сахароза
Танин

Теобромин
Тирозин
Триоксиглутаровая кислота

Усниновая кислота

Урсоловая кислота

Фруктоза и Инулин
Фурфурол

Хамазулен
Хинин
Хитин
Холевая кислота

Хлорогеновая кислота
Хлорофилл

Цистеин
Цитизин
Цитраль

Щавелевая кислота

Эргостерин
Эруковая и Брассидиновая кислоты



 

Главная

 



Атомный номер: 3

Символ: Li

Относительная атомная масса:

6,941

Распределение электронов:

2s1

Температура плавления: 180,54

Температура кипения: 1347

Электроотрицательность по

Полингу / по Аллреду и Рохову:

0,98/0,97

Название: Литий, Lithium

Латинское название:

 


Общие методы получения щелочных металлов в лабораторных условиях. Отрывок из книги: Джон Стронг. Практика современной физической лаборатории. Пер. с англ. ОГИЗ. Государственное издательство технико-теоретической литературы. Москва-1948-ленинград.

 

 
 

 

Общие сведения и методы получения

Литий (Li) Дщелочной металл. В компактном состоянии серебристо-белого цвета. Получил название от греческого lithos (камень). Открыт шведским химиком А. Арфведсоном в 1817 г. в минерале петалите (алюмосиликата лития). Металлический литий впервые выделен английским ученым Дэви в 1818 г. электролизом оксида лития. В 1885 г. в значительных количествах металлический литий получен независимо друг от друга Бунзеном (Германия) и Матиссеном (Англия) путем электролиза (электролитом служил хлорид лития). Содержание лития в земной коре 0,0065 % (по массе). В свободном состоянии литий не встречается из-за большой химической активности.

Основные минералы, содержащие литий и имеющие промышленное значение: сподумен (6Д7 % Li2O); петалит (3,5Д4,9 % Li2O); амблигонит (8Д10 % Li2O). Кроме того, к литийсодержащим минералам относятся литиевые слюды Д цинвальдит (3,0Д3,5 % Li2O) и лепидолит (4Д6 % Li2O). Литий содержится также в воде минеральных источников, морской н озерной воде, в каменных углях, в живых организмах и растениях.

В промышленности металлический литий получают путем электролиза расплавленного хлорида лития или смеси расплавленных хлорида лития и хлорида калия с применением графитированного анода и стального катода. Литий высокой чистоты (99,95%), почти свободный от примесей щелочных и щелочноземельных металлов, получают электролизом насыщенного раствора LiCl в пиридине, разложением соединения NH3Li в вакууме при 50Д60 °С и восстановлением окиси лития алюминием в вакууме (примерно 10-1 Па) при 950Д1000°С.

В зависимости от содержания примесей литий поставляют трех марок: ЛЭ-1, ЛЭ-2 и ЛЭ-3.

Химический состав лития (по ГОСТ 8774Д75):

 

Марка

Li, % не менее

Примеси, %, не более

Na

К

Са

Mg

Мn

Fe

А1

SiO2

Азот нитридный
ЛЭ-1

ЛЭ-2

ЛЭ-3

99,5

 

98,0

 

98,0

0,06

 

0,1

 

0,8

0,005

 

0,01

 

0,2

0,03

 

0,03

 

0,1

0,02

 

0,05

 

0,3

0,001

 

0,005

 

0,02

0,005

 

0,01

 

0,03

0,003

 

0,005

 

0,03

0,01

 

0,05

 

0,2

0,05

0,05

0,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литий поставляют партиями массой не более 500 кг. Масса одной чушки не должна превышать 2,5 кг. Чушки лития упаковывают в банки из белой жести или стальные барабаны и заливают смесью расплавленного парафина и осушенного трансформаторного масла в отношении 1:1. При транспортировке лития тару следует предохранять от механических повреждений и попадания влаги, так как литий воспламеняется от воды. На складах литий следует хранить при температуре не выше 24 °С и относительной влажности не более 85%. В складских помещениях должны быть средства пожаротушения и отсутствовать водяные и паровые коммуникации. Для тушения горящего лития применяют порошкообразный технический хлористый калий (влажность порошка не более 1 %), сухой графитовый порошок, инертный газ (аргон).

Работникам, имеющим дело с литием, необходимо соблюдать правила техники безопасности, принятые в химической промышленности для работы со щелочными металлами. Работа с литием в атмосфере воздуха относится к категории взрыво-, пожароопасных. При горении лития образуется густой дым его конденсатов и соединений. Температура самовоспламенения лития на воздухе 640 °С. Температура горения 1300 °С. Литий не летуч и не дает ингаляционного поражения. Продукты сгорания лития относятся к классу чрезвычайно опасных соединений (1-й класс опасности). Они обладают резким раздражающим действием, вызывая поражения слизистых оболочек глаз и дыхательных путей, а также общетоксическим действием: Допустимая концентрация продуктов сгорания лития не должна превышать 0,02 мг/м3. Необходимо принимать меры по защите окружающей среды (очистка сточных вод и газовых выбросов от загрязнения литием). При работе с расплавленным литием следует пользоваться маской С-40; для защиты органов дыхания в атмосфере аэрозолей лития и его соединений необходимо пользоваться респиратором типа «лепесток», органов зрения Д герметичными защитными очками. В случае попадания расплавленного лития на кожу его удаляют сухим тампоном или тампоном, смоченным рыбьим жиром, а затем обильно обмывают пораженное место водой и нейтрализуют 2Д3 %-ным раствором борной кислоты, после чего накладывают сухую повязку. При попадании в глаза литий немедленно удаляют ватным тампоном или хлопчатобумажной тканью, смоченной рыбьим жиром, а затем промывают глаза струей 2 %-ного раствора борной кислоты или чистой водой.

Физические свойства

Атомные характеристики. Атомный номер 3, атомная масса 6,941 а. е. м., атомный объем 13,1 *10-8 м3/моль. Потенциалы ионизации атомов (эВ): 5,39; 75,61; 122,42. Электроотрицательность 0,97. Из щелочных металлов Li обладает наименьшим атомным радиусом - 0,157 нм, а следовательно, наибольшим ионизационным потенциалом = 5,39 эВ, поэтому литий химически менее активен по сравнению с другими щелочными металлами. Ионный радиус Li+ равен 0,068 нм. Благодаря малому атомному радиусу литий обладает наиболее прочной кристаллической решеткой по сравнению с остальными щелочными металлами. Это обусловливает наиболее высокие температуры плавления и кипения лития по сравнению с его аналогами. При нормальной температуре литий имеет о.ц.к. решетку, период решетки 0,35023 нм, координационное число 8, межатомное расстояние 0,30331 нм. Ниже Д 195 °С литий кристаллизуется в г. п. у. решетке с а = 0,3111 им и с = 0,5093 нм. Энергия кристаллической решетки 155,2 мкДж/кмоль. Природный литий (эффективное поперечное сечение захвата тепловых нейтронов 67±2*10-28 м2) состоит из двух стабильных изотопов 6Li (7,42%) и 7Li (92,58 %). Тяжелый изотоп 7Li прозрачен для нейтронов, имеет эффективное поперечное сечение захвата тепловых нейтронов 0,033*10-28 м2; 6Li активно поглощает тепловые нейтроны; эффективное поперечное сечение захвата тепловых нейтронов 912*10-28 м2. Получены искусственные радиоактивные изотопы 8Li и 9Li. Период полураспада их соответственно 0,841 и 0,168 с. Работа выхода электронов <р=2,38 эВ. Плотность в зависимости от температуры:

Т, К  293 473 673  873 1073 1273
Р, Мг/м3 0,536 0,509 0,490 0,474 0,457 0,441

 

Электрические и магнитные. Удельная электрическая проводимость при 293 К σ =10,7*106 МСм/м.

Удельное электрическое сопротивление р лития в зависимости от температуры:

Т, К 86 194,7 273 294,8 335,5 372,3 503
р, мкОм*м. 0,0134  0,054 0,0855 0,0943 0,1117 0,127 0,4525

 

Температурный коэффициент электрического сопротивления при 873Д373 К α =4,50*10-3 К-1. Абсолютный коэффициент т. э. д. с. при 298 К е= + 12,2 мкВ/К. Постоянная Холла при комнатной температуре R =-2*10-10 м3/Кл. Удельная магнитная восприимчивость при 298 К  = +2,04*10-9. Литий парамагнитен, соединения его диамагнитны. Наибольшее значение коэффициента вторичной электронной эмиссии σ max = 0,5 при ускоряющем напряжении первичных электронов 0,085 кэВ.

Тепловые и термодинамические. Температура плавления = 180,5 °С, температура кипения = 1327-1351 °С, характеристическая температура 370 К. Удельная теплота плавления 416 кДж/кг, удельная теплота испарения при температуре кипения 21290 кДж/кг. Удельная теплота сублимации при 298 К = 23280 кДж/кг. При низких температурах происходят полиморфные превращения лития, которые носят мартенситный характер.

Удельная теплоемкость Ср в зависимости от температуры:

Т, К 273 323 373 459 573 1083

Ср,

Дж/(кг*К)

3282,0

3529,6

3768,1

4228,6

4270,5

4144,9

 

Удельная электронная теплоемкость Срэл= [1,8 мДж/(моль*К2)] *Т.

Теплопроводность λ в зависимости от температуры:

Т, К 273 489 812

λ,

Вт/(м*К)

71,17

45,63

30,56

  

Температурный коэффициент линейного расширения α при 293 К 56*10-6 К-1.

Энтальпия J при 298 К равна 849,920 кДж/кг. Молярная энтропия s° при 298 К составляет 28,26 Дж/(моль*К).

Давление пара р в зависимости от температуры:

Т,К

р,Па

Т,К

р,Па

  Т,К

р,Па

1005

1,33Т102

1208

2,26*103

1505

5,32*104

1101 6,65*102 1241 3,72*103 1609 1,01*105

1163

1,33*103

1308

7,58*103

 

 

Давление пара при температуре плавления 1,66*10-7 Па. Поверхностное натяжение при 200Д500 °С: σ = 400 мН/м. Поверхностная энергия v=435 мДж/м2. Сжимаемость лития х = 9,1*10-11Па-1.

Энергия активации самодиффузии в интервале температур 308Д 450 К Е=53,8 кДж/моль.

Параметры взаимной диффузии некоторых элементов в литии:

Диффундирующий элемент

 

 

 

T, К

Do, M2

E, кДж/моль

Na

323Д449

0,41*10-4

52,8

Сu

324Д394

0,47*10-4

38,6

Zn

330Д446

0,57*10-4

54,5

Ag

340Д433

0,37*10-4

53,7

In

348Д443

0,39*10-4

66,4

Sn

381Д447

0,62*10-4

62,7

Sb

414Д449

1,69-106

173,8

Au

318Д423

0,21*10-4

46

Pb

402Д442

1,6 *10-2

105,5

Bi

413Д450

5,3*109

198

Механические свойства

Литий чистотой 99,7%:

t,°c Д269 Д253 Д193 Д7,8 +20
σ, МПа 50 43 13 5 1
δ,% 54 29 27 38 52

 

Литий чистотой 99,3 %:

t,°c -271 Д268 Д195 Д123 +27
σ, МПа 44 59 15 8 5
σ 0,2, МПа 15,7 22,6 5 3 2
δ,% 104 100 88 51 96
φ,% 56 57 88 96 99

 

Твердость по Моосу 0,6, твердость по Бринеллю НВ 5 МПа, модуль нормальной упругости Е=5 ГПа.

Химические свойства

Нормальный электродный потенциал реакции LiДe = Li+, фо=3,2 В. В соединениях проявляет степень окисления +1.

По способности соединяться с другими металлами и по участию в химических реакциях литий ближе к магнию, чем к щелочным металлам.

Соединения лития с элементами периодической системы:

подгруппа IA:  NaДLi, КДLi, PbДLi, CsДLi;

подгруппа IIA: LiДBe, Mg2Li, Mg5Li2, Ca2Li, CaLi, Sr3Li, Sr7Li, Sr3Li2, Sr6Li23, BaLi;

подгруппа IIIA:  Li -Sc, Li-Y, Li-La

подгруппа IVA:  LiДTi, LiДZr, LiДHf;

подгруппа VA:  LiДV, LiДNb, Li-Ta;

подгруппа VIA:  LiДCr, LiДMo, LiДW;

подгруппа VIIA: LiДMn, LiДTc, LiДRe;

группа VIII: LiДFe, LiДRu, LiДOs, LiДCo, LiДRh, LiДIr, LiДNi, LiДPd, LiPt5;

подгруппа IB: LiCu?, Li10Ag3, Li9Ag4, LiAg, LiAu, Li3Au, Li15Au;

подгруппа IIВ: Li6Zn?, Li3Zn?, Li2Zn3, LiCd, Li6Hg, Li3Hg, Li2Hg, LiHg, LiHg2, LiHg3;

подгруппа IIIB: LiB6, Li2Al, Li2Al3, LiGa, Liln, Li4Tl; Li3Tl, Li5Tl2, Li2Tl, LiTl;

подгруппа IVB:  LiC, Li4Si, Li2Si, LiSi2, Li4Ge, Li3Ge, Li4Sn, Li7Sn2, Li6Sn2, Li2Sn, LiSn, LiSn2, Li4Pb, Li10Pb3, Li3Pb, Li3Pb2, LiPb;

подгруппа VB:  Li3N, Li3P, Li3As, LiAs5, Li3Sb, Li3Bi, LiBi;

подгруппа VIВ: Li2O, Li2S, Li2Se, Li2Te, LiPo?;

подгруппа VIIB: LiF, LiCl, LiBr, Lil, LiAt?

Металлические соединения лития отличаются достаточно высокой твердостью и хрупкостью, а также высокой температурой плавления.

 

Металлические соединения лития

Элемент

Соединение

Tmax существования

T, пл, °c

Элемент

Соединение

Tmax существования

T, пл,°c

Mg

Li2Мg5

 

590

 

 

Li2Tl

381

 

А1

Li2Al3

Д

598

LiTl

_

508

Zn

 

 

LiZn

Д

Д

Pb

 

 

Li4Pb

648

__

Li2Zn3

Д

520

Li7Pb2

__

726

LiZn2

93

Д

Li3Pb

658

__

Cd

 

 

Li3Cd

272

Д

Bi

 

Li3Bi

__

1145

LiCd

Д

549

LiBi

415

__

LiCd3

370

Д

Ag

 

Li3Ag

 

450

Hg

 

 

 

Li3Hg

379

Д

LiAg

Д

955

LiHg

Д

600,5

Sn

 

 

 

 

 

Li4Sn

__

765

LiHg2

232

Д

Li7Sn2

Д

783

LiHg3

42

Д

Li5Sn2

720

Д

Tl

 

 

Li4Tl

381

Д

Li2Sn

502

__

Li3Tl

Д

447

LiSn2

Д

485

Li5Tl2

Д

448

 

 

 

Растворимость металлов в литии в зависимости от температуры:

 

Металл

 

Т, К

Раствори-

мость, %(по массе)

 

Металл

 

T, K

Растворимость, % (по массе)

Армко- Fe

 

 

1173

0,01

Nb

1273

10-4

1273

0,02-0,1

Be

1273

0,25

1473

0,35

 

 

 

Ni

 

 

 

973

0,15

Zr

 

 

1173

0,02

1023

0,5

1273

0,05

1123

1,36

1473

0,3

1223

3,2

U

1073

0,01

Ti

1173

0,014

 

1173

0,03

Mo

 

1273

10-4

 

1273

0,05

1473

0,03Д0,1

 

 

 

 

Литий взаимодействует со многими органическими соединениями и их галоидными производными. Он бурно реагирует с разбавленными минеральными кислотами, а также с соляной и азотной; с концентрированной азотной кислотой он реагирует медленно. Литий легко сплавляется почти со всеми металлами, за исключением железа. При повышенных температурах литий энергично вступает во взаимодействие с хлором, бромом, иодом, углеродом и др. Литий горит с образованием оксида. В сухом воздухе не загорается. При низкой температуре на воздухе корродирует (тускнеет, в отдельных местах покрывается темно-коричневым налетом). Продукты коррозии лития могут воспламеняться при 200°С, поэтому хранить литий следует только в герметично закрытых сосудах или в инертной среде. Литий быстро окисляется в атмосфере влажного воздуха. Если влажность воздуха не превышает 80 %, то литий медленно реагирует с азотом, образуя нитрид LiN. В более влажном воздухе образуется гидроксид LiOH. Кроме LiN, известны также нитрид лития Li3N, имид лития LiNH3, амид лития LiNH2, азид лития LiN3, нитрид лития LiNO2, нитрат лития LiNO3, Взаимодействие лития с водой происходит без плавления и самовозгорания с образованием гидроксида LiOH и выделением водорода. При непосредственном взаимодействии расплавленного лития с водородом образуется гидрид LiH. С кислородом литий образует оксид Li2O и пероксид Li2O2. С сухим кислородом при низкой температуре не реагирует. При соединении лития с углеродом образуется карбид лития Li2C2, который представляет собой бесцветное хрупкое кристаллическое вещество плотностью 1,65 Мг/м3. Другое соединение лития с углеродом Д карбонат лития Li2CO3. При взаимодействии лития с хлором образуются соединения: хлорид лития LiCl, гипохлорид лития LiCIO, хлорит лития LiC1О2, перхлорат лития LiC1О4 и хлорат лития LiC1О3. Непосредственное соединение брома и лития дает бромистый литий LiBr, который выделяется в виде белых кристаллов правильной форумы с различным содержанием кристаллизационной воды. Другие соединения лития с бромом Д гипобромит лития LiBrO н бромит лития LiBrO2 Д образуются при добавке брома к раствору гидроксида лития. Литий с фтором образует фторид лития LiF, который кристаллизуется в виде белых мелких кристаллов правильной формы. Известны три соединения лития с иодом Д йодистый литий LiI, йодат лития LiIO3 и периодит лития LiIO4.

Соединения лития с серойДсульфат лития Li2SO4 и сульфид лития Li2S. Безводный сульфат лития представляет собой мелкие белые призматические кристаллы, сульфид лития Д кристаллы зеленовато-желтого цвета. Известны соединения лития с кремнием в виде силикатов и силицидов лития. Силикаты лития кристаллизуются в трех соединениях: ортосиликат лития Li2SiO4, метасиликат лития Li2SiO3 и дисиликат лития Li3Si2O5. Силициды лития: тетралитийсилицид Li4Si, трилитийсилицид Li3Si, дилитийсилнцид Li2Si.

Сплавы системы литий Д кремний представляют практический интерес как активные раскислители. Соединения лития с фосфором: фосфид лития переменного состава LixPy гипофосфит лития LiH2PO2, ортофосфат лнтия Li3PO4, моногидрофосфат лития Li2HPO4, дигидрофосфат лития LiH2PO4, пирофосфат лития Li4P2O7, метафосфат литня LiPO3, гипофосфат лития Li4P2O6, двузамещенный LiHPO3 и однозамещенный LiH2PO3 фосфиты лития. Соединения с селеном и теллуром: селенид Li2Se, представляющий собой красно-коричневое кристаллическое вещество, теллурид Li2Te Д бесцветное кристаллическое вещество. Имеются два соединения с мышьяком: трилитийарсенид Li3As Д вещество коричневого цвета и монолитийарсенид LiAs.

Технологические свойства

Литий обладает очень высокой пластичностью и может легко деформироваться при комнатной температуре прессованием, прокаткой и волочением. При этом не происходит упрочнения, так как температура рекристаллизации лития лежит ниже 20 0С. В холодном состоянии литий легко режется ножом. Приращение объема при плавлении 1,5 %. Давление истечении (при 15Д20 С) равно 17 МПа.

Области применения

Важнейшей областью применения лития и его соединений является ядерная энергетика (получение трития при бомбардировке изотопа 6Li нейтронами. Дейтерид лития используется в качестве твердого горючего в водородных бомбах, жидкий 7Li Д в качестве теплоносителя в ядерных реакторах. Ряд соединений лития применяют в военной технике, а также как топливо для ракет космических кораблей, управляемых снарядов подводных лодок, сверхскоростной авиации и т. д. Широко применяются соединения лития при получении керамики эмали, специальных стекол, при сварке алюминиевых и магниевых сплавов, в химической промышленности, в холодильной технике, в радиоэлектронике и т. д. В металлургии литий, его соединения и литийсодержащие сплавы используют для раскисления, дегазации и десульфурации расплавов различных металлов и сплавов. Для этой цели обычно применяют 2~%-ные лигатуры с теми металлами, которые подвергаются раскислению. Литиевые лигатуры (кремний Д литий, алюминий Д литий, магнийД литий, кальций Д литий, железо Д кремний Д литий и др.) служат присадками к углеродистым и специальным сталям, оказывая раскисляющее действие, повышая жидкотекучесть, механические и коррозионные свойства сплавов. Литий используют для повышения прочности и пластичности сплавов, снижения их плотности, повышения коррозионной стойкости. Добавки лития к магнию позволяют получать сверхлегкие сплавы, плотность которых на 15Д25 % ниже плотности стандартных магниевых сплавов. Легирование алюминия литием снижает плотность алюминиевых сплавов на 10Д12 %. Литий улучшает антифрикционные и механические свойства подшипниковых сплавов, в частности в свинцовокальциевые баббиты вводят для этой цели 0,04 % Li. Литий улучшает литейные свойства чугуна. Некоторые соединения лития в последние годы находят применение в медицине.