Без лития сложно представить производство современной электроники (смартфонов, ноутбуков и пр.) и электрокаров, и потребность в этом металле увеличивается.
«Лишний» электрон
Любопытный факт: если добавить всего один протон (и, следовательно, электрон) к атому гелия, то получится… металл! Чудеса, не правда ли? Вот смотрите: гелий. Бесцветный инертный газ (при обычных условиях). Им надувают шарики. И если задержать гелий в лёгких, потом можно некоторое время смешно говорить. Этот химический элемент имеет два электрона. А это как раз то, что нужно, чтобы заполнить первую электронную оболочку. Поэтому атомарный гелий стабилен. И не хочет ни с кем реагировать.
А вот литий. Это металл. Он имеет три электрона. Первая электронная оболочка лития заполнена. А вот вторая имеет только один электрон. И литий, дабы обрести химическую стабильность, изо всех сил пытается избавиться от этого «лишнего» электрона. Он делает это при любом удобном случае. Невзирая на то, какой элемент ему встречается. Ну, кроме совсем инертных, конечно.
Поскольку у лития есть «лишний» электрон, его степень окисления (а также валентность) равна +1.
Лёгкий, мягкий, серебристый
Атом лития, как уже говорилось, имеет три протона и три электрона. Самый распространённый изотоп металла имеет четыре нейтрона в ядре. Хотя этот факт несильно влияет на свойства элемента. Атомы лития с тремя и с четырьмя нейтронами всего лишь будут иметь немного разные плотности.
Литий – самый лёгкий металл из всех существующих. По своей плотности он такой же, как всеми нами любимый Буратино, который был изготовлен из соснового полена – 0,5 грамма на кубический сантиметр. То есть, в два раза легче воды! Если бросить кусочек лития в воду, то он будет спокойно плавать! Не совсем, конечно, спокойно на самом деле, но об этом чуть позже. Сейчас важно было установить, что литий очень лёгкий.
Если вам интересно, как выглядит литий в чистом виде, то знайте – это блестящий, довольно мягкий металл серебристого цвета. Настолько мягкий, что его можно резать обычным ножом. Чтобы сохранить литий в чистом виде, необходимо держать его подальше от кислорода и воды. Поэтому литий иногда хранят в углеводородах или масле.
В чистом виде атомы лития связываются друг с другом металлическими связями: они делят друг с другом «лишний» электрон, а высвободившиеся при этом электроны получают возможность свободно перемещаться. По этой причине, имея делокализованные электроны, принадлежащие «всем атомам и ни одному», чистый литий очень хорошо проводит тепло и электричество. И очень хорошо отражает электромагнитное излучение. Такими свойствами обладают и другие металлы. Но литий – металл «очень металлический». И его металлический характер обусловлен именно свободой движения электронов.
Гореть в воде
Чистый литий существует в природе очень недолго. И если он находится на открытом воздухе, то очень быстро реагирует с кислородом, превращаясь в оксид лития. Литий также бурно реагирует и с водой с выделением огромного количества тепла. Это реакция настолько активна, что в ходе неё даже возникает пламя. При этом образуется гидроксид лития и выделяется водород, который при контакте с кислородом воздуха и при высокой температуре буквально «горит». Горящий литий тушат инертными газами (аргоном) или графитовой пылью.
Гидроксид лития (LiOH) – это очень сильное основание. Поэтому не нужно прикасаться к литию руками, дышать литиевой пылью или делать что-то в этом роде. Дело в том, что в нашем организме много воды. Поэтому находиться рядом с чем-то, что бурно реагирует с водой, не очень хорошая идея.
На Земле лития много. Но, конечно, весь он входит в состав различных соединений. Открыт металл был только в 1817 году. И, как это и происходило со многими другими металлами, это сделал человек, который посвятил свою жизнь попыткам разделить всё, что попадалось ему на пути. Звали этого человека Иоганн Арфведсон. Литий был обнаружен им в петалитовой руде, добытой в одной из шведских шахт. Однако Арфведсону не удалось получить элемент в чистом виде из-за его высокой реакционной способности. Это смогли сделать британские химики Уильям Томас Бранде и Хамфри Дэви путём электролиза оксида лития (по сути, они просто расплавляли оксид лития и пропускали через него электрический ток).
Полученный элемент был назван «литий» от греческого «lithos», «камень». Поскольку петалит, из которого первоначально добывали литий, является магматической горной породой.
Батареи и антидепрессанты
Вы можете подумать, что у очень лёгкого и очень мягкого металла мало применений. Однако это вовсе не так.
Скорее всего, вы что-то слышали о щелочных батареях. Они используют различные щелочные металлы, в том числе и литий. И на самом деле это одно из самых распространённых его применений. Литий используется в них в качестве катода. Постоянная готовность лития избавиться от своего «лишнего» электрона делает его идеальным компонентом окислительно-восстановительных реакций, которые приводят в движение электроны в батарее. Кроме щелочных элементов питания, литий теперь широко используется в аккумуляторах.
Вообще же, литий применяется и для многих других целей. Например, очень активно используется его бурная реакция с водой. Люди придумали использовать литий для удаления воды оттуда, где она, по их мнению, не нужна. Для этого используются соли лития.
Кроме того, ионы лития влияют на поглощение ионов натрия нейротрансмиттерами в головном мозге. Поэтому литий используется в качестве психиатрического лекарства (обычно применяемого для лечения депрессии, маний и биполярного расстройства). Однако ионы лития выше определённой концентрации весьма токсичны. Поэтому дозу медикаментов на основе лития необходимо тщательно регулировать. Чтобы избежать передозировки, пациентам рекомендуют периодический контроль содержания лития в плазме крови, это делается в медлабораториях.
Гидроксид лития используется для изготовления смазочных масел. А ещё литий входит в состав многих металлических сплавов, потому что он очень лёгкий.
Лития много, но добывать дорого
Мировая добыча лития составляет около 100 тысяч тонн в год. И она постоянно растёт. Добыть литий относительно легко: это очень распространённый элемент на Земле. Редко он встречается только в чистом виде. Литий входит в состав многих горных пород и легко растворяется в солоноватой воде. Поэтому для извлечения его из соединений, в которых он содержится, достаточно, например, электролиза.
Цена килограмма чистого лития составляет около 95 долларов, потому что, хотя его нетрудно добыть, этот процесс требует относительно большого количества энергии и ресурсов. Однако обычно он используется в небольших количествах, так что производство батарей и тому подобного обходится не очень дорого.
Итак, подведём итог. Литий – это «очень металлический» металл, настолько металлический, что вы, вероятно, никогда не видели его в чистом виде. Хотя даже сейчас он очень близко к вам. Скорее всего, рядом с вами — просто приглядитесь повнимательнее — есть какая-нибудь щелочная батарея.
И помните – никогда не трогайте литий руками! Особенно, если они мокрые.
Источник: «Живой космос» (alivespace.ru)
