Litio - che cos'è? Atomo, nucleo, energia del litio. Batterie agli ioni di litio

Litio - che cos'è? In questo articolo cercheremo di rispondere a questa domanda. Qui definiremo sia l'atomo di litio che il metallo che esso forma. Considereremo anche le sue proprietà fisiche e chimiche, il suo uso e presenza in natura, i metodi di estrazione e alcuni dati storici.

introduzione

Li è un elemento del tavolo chimico di Mendeleev. Appartiene al primo gruppo (secondo la classificazione obsoleta) del 2 ° periodo. Numero atomico - №3. La semplice sostanza, che è formata da atomi di litio, è presentata sotto forma di metallo alcalino e morbido di colore bianco-argento.

Dati storici

Litio aperto nel 1817. Questo è stato fatto dal chimico svedese Johann Arfvedson. Inizialmente, Li è stato trovato nella composizione del petalite minerale e quindi è stato trovato in spodumene e lepidolite. Forma metallica ha ricevuto il primo Humphry Davy nel 1818.

Il nome è stato dato in considerazione del fatto che Li fu scoperto per la prima volta in pietre, che nella traduzione dal greco hanno una struttura consonantica della parola con il litio stesso. Inizialmente fu chiamato lithion, ma poi J. Berzelius propose di cambiare il nome.

Numero fisico di caratteristiche

– что это такое? Litio - che cos'è? Rispondendo a questa domanda, sarà importante notare le sue caratteristiche fisiche e chimiche.

Li è un metallo con un colore bianco-argenteo, è piuttosto morbido e duttile. Questa semplice sostanza può essere elaborata premendo e / o rotolando.

In condizioni di temperatura ambiente, questo corpo è caratterizzato da un reticolo centrato sul corpo e il suo gruppo spaziale è m3m. In condizioni sotto temperatura inferiore a 78 K, diventa stabile, e la forma cristallina del reticolo diventa una struttura densa esagonale, in cui tutti gli atomi di litio hanno dodici "vicini vicini" situati nella parte superiore di un cubottaedro.

Tra tutti metalli alcalini come il litio ha la temperatura più alta a cui inizia a bollire (1340 ° C) o fondere (180,54 ° C). A temperatura ambiente, la densità del litio, tra lo stesso gruppo di metalli, è la più bassa e persino inferiore alla densità di H ₂ O.

Poco sulle caratteristiche chimiche

Li è un metallo alcalino, ma è relativamente resistente all'aria. È il meno attivo tra i suoi gruppi di metalli. Ad esempio, quasi non reagisce con le molecole di ossigeno secco a temperatura ambiente. Per questo motivo, il litio non viene mai immagazzinato nel cherosene. Essere in aria con una moderata quantità di umidità, può reagire con vari gas. Esempi includono nitruro, idrossido e gas carbonati. La massa atomica del litio è 6.941a. e. m.

Per questo motivo, Li è conservato in eteri di petrolio, paraffina, oli minerali o benzina. Allo stesso tempo, la scatola di latta deve essere a tenuta d'aria. Una delle caratteristiche interessanti del litio è la sua capacità di essere coperta con un film di ossido ad alta densità a una temperatura compresa tra 100 e 300 ° C.

reception

Litio - che cos'è? Un altro elemento nella considerazione di questo problema è identificare i modi della sua produzione e produzione.

Oggi questo metallo è ottenuto da minerali naturali. Anche la decomposizione dell'acido solforico, la sinterizzazione con CaO o CaCO ₃ sono ampiamente utilizzate. Tra i metodi meno diffusi si distingue il trattamento K ₂ SO ₄ , seguito dalla lisciviazione con acqua. Qualunque sia il metodo per ottenere, alla fine si forma carbonato di litio, che è scarsamente solubile in acqua. Quindi questa sostanza viene trasferita al cloruro (LiCl). Il cloruro di litio viene elettrolizzato utilizzando miscele di KCl o BaCl ₂ , che abbassano il punto di fusione. La purificazione del litio avviene attraverso l'uso della distillazione sotto vuoto.

La più grande produzione di Li si verifica in Australia, Cile e Argentina. Nel 2015 sono state estratte circa 32,5 mila tonnellate di questo metallo. Il crollo dell'URSS ha portato a una completa perdita di produzione di litio sul territorio della Federazione Russa, tuttavia, nel 2017, è stata lanciata una struttura sperimentale che consente di estrarla dai minerali poveri, spendendo una piccola somma di denaro su questo.

sfruttamento

Rispondendo alla domanda su cosa sia - il litio, sarà estremamente importante familiarizzare con i modi di usarlo.

Attualmente, vi è un enorme numero di modi per utilizzare metallo Li. Uno di questi esempi è la produzione di semiconduttori da una lega di rame e solfuri di litio, che vengono utilizzati nei convertitori termici.

I litio creano anodi per sorgenti di corrente chimica e celle elettrolitiche con elettroliti solidi.

I molibdati di cobalto e litio mostrano una delle migliori proprietà prestazionali e un alto livello di intensità energetica degli elettrodi di litio con una carica positiva per le batterie. connessioni idrossido di litio usato come elemento durante la creazione batterie alcaline digitare. L'aggiunta della stessa sostanza alle batterie di trazione di alcuni tipi di batterie può aumentare la durata del dispositivo di 2-3 volte.

L'energia al litio viene utilizzata per creare laser ad alta efficienza (circa l'80%). Più specificamente, vengono utilizzati cristalli singoli di fluoruro di litio. Anche l'ottica con ampie larghezze di banda spettrali viene realizzata usando questa sostanza.

Anche le leghe di Li con altri metalli sono ampiamente utilizzate dagli esseri umani. Ad esempio, un composto di argento, oro e litio è un agente di saldatura estremamente efficace. Lo stesso metallo, ma in congiunzione con Mg, Cd, Al e Cu, non molto tempo fa ha cominciato ad essere utilizzato nell'industria aeronautica e spaziale. Alluminati e silicati di litio sono la base per la creazione di ceramiche, che indurisce nelle condizioni di temperatura ambiente. È usato in imbarcazioni militari, attività metallurgiche. Gli occhiali a base di Li sono estremamente resistenti e possono essere induriti con fibra di carburo di silicio. Inoltre, questo metallo rafforza le leghe di piombo, aumentandone la plasticità e la resistenza alla corrosione.

Nell'elettronica, le triborati al litio-cesio sono utilizzate come materiale ottico per le apparecchiature radio. Il niobad e il tantalato di litio (LiNbO ₃ e LiTaO ₃ ) sono utilizzati anche nell'industria dell'acustto-ottica, dell'optoelettronica e dell'ottica non lineare. Un altro litio viene utilizzato per il riempimento di lampade di illuminazione a scarica di metallo tipo alogeno.

Nelle industrie metallurgiche, Li è usato per disossidare e / o aumentare l'indice di duttilità e la resistenza di una determinata lega. A volte il litio viene utilizzato come agente riducente nel corso del metodo di metallotermia, che viene utilizzato per rinnovare una serie di metalli rari.

Litio in biologia

Il corpo umano ha bisogno di una piccola quantità di Li (indennità giornaliera di circa 100 μg per un adulto). La maggior parte del metallo si trova nei tessuti del cuore, del fegato, dei linfonodi, del plasma sanguigno, delle ghiandole surrenali e nella ghiandola tiroidea.

Il litio è coinvolto in alcuni dei più importanti processi biochimici:

• svolge un ruolo importante nel metabolismo dei grassi e dei carboidrati;
• supporta il sistema immunitario;
• partecipa alla prevenzione delle allergie;
• riduce l'irritabilità nervosa.

I farmaci a base di litio sono usati in terapia per eliminare o sopprimere le disfunzioni mentali della coscienza e del cervello. Questo metallo viene escreto dal corpo attraverso i reni.

A proposito di batterie

Le batterie agli ioni di litio sono uno dei tipi di dispositivi elettrici che vengono utilizzati per conservare e sfruttare le risorse energetiche, e quindi daremo loro una piccola attenzione separata.

Tali batterie sono ampiamente distribuite nell'ambiente dei moderni elettrodomestici e vengono utilizzate, ad esempio, in veicoli elettrici o dispositivi di stoccaggio installati in sistemi energetici. Nei telefoni cellulari, laptop, fotocamere digitali, videocamere e veicoli elettrici citati in precedenza, questo tipo di batteria è il più comune. Il primo dispositivo di questo tipo è stato rilasciato da Sony nel 1991.

Dispositivo batteria

Le batterie agli ioni di litio sono costituite da elettrodi, separati da un separatore con pori. Allo stesso tempo è impregnato di elettroliti. Il pacchetto di elettrodi è posto in una busta sigillata e un set di catodi e anodi sono attaccati ai terminali di raccolta corrente. Il guscio (custodia) può essere equipaggiato con valvole di sicurezza, alleviando la pressione interna in caso di emergenza o interruzione del funzionamento. Queste batterie si distinguono per il tipo di materiali catodici utilizzati nel dispositivo. Il nucleo del litio in essi ha un numero di protoni, che differisce dalla somma degli elettroni che circondano il nucleo. Pertanto, tali dispositivi sono chiamati ionici. Trasportare gli elettroni nella batteria Li ioni con una carica positiva. Tali particelle sono in grado di penetrare nei reticoli cristallini di un'altra serie di materiali e forme legami chimici di conseguenza, si formano ossidi e sali metallici.