Il litio È un elemento metallico il cui simbolo chimico è Li e il suo numero atomico è 3. È il terzo elemento nella tavola periodica e fa capo al gruppo 1 dei metalli alcalini. Di tutti i metalli, è quello con la densità più bassa e il calore specifico più elevato. È così leggero che può galleggiare sull'acqua.
Il suo nome deriva dalla parola greca "lithos" che significa pietra. Gli hanno dato questo nome perché è stato scoperto appunto come parte di alcuni minerali nelle rocce ignee. Inoltre, mostrava proprietà caratteristiche simili a quelle dei metalli sodio e calcio, che si trovavano nelle ceneri vegetali..
Ha un singolo elettrone di valenza, perdendolo per diventare il catione+ nella maggior parte delle tue reazioni; o condividendolo in un legame covalente con carbonio, Li-C in composti organolitici (come litio alchilici).
Il suo aspetto, come molti altri metalli, è quello di un solido argenteo che può diventare grigiastro se esposto all'umidità. Può mostrare strati nerastri (immagine in alto), quando reagisce con l'azoto nell'aria per formare un nitruro.
Chimicamente è identico ai suoi congeneri (Na, K, Rb, Cs, Fr), ma meno reattivo poiché il suo singolo elettrone subisce una forza di attrazione molto maggiore a causa della sua vicinanza, nonché a causa dello scarso effetto schermante di i suoi due elettroni interni. A sua volta, reagisce come fa il magnesio a causa dell'effetto diagonale.
I sali di litio possono essere identificati in laboratorio riscaldandoli in un accendino; l'apparizione di una fiamma cremisi intensa ne certificherà la presenza. Infatti, è spesso utilizzato nei laboratori didattici per corse analitiche..
Le sue applicazioni variano dall'utilizzo come additivo per ceramiche, vetri, leghe o miscele per fonderia, come mezzo di raffreddamento e progettazione di piccole batterie ad alta efficienza; sebbene esplosivo, dato il carattere reattivo del litio. È il metallo con la maggiore tendenza ad ossidarsi e, quindi, quello che cede più facilmente il proprio elettrone.
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La prima apparizione del litio nell'universo risale a molto tempo fa, pochi minuti dopo il Big Bang, quando i nuclei dell'idrogeno e dell'elio si fusero. Tuttavia, sulla terra ci è voluto del tempo prima che l'umanità lo identificasse come un elemento chimico.
Era il 1800 quando lo scienziato brasiliano José Bonifácio de Andrada e Silva scoprì i minerali spodumene e petalite sull'isola svedese di Utö. Con questo aveva trovato le prime fonti ufficiali di litio, ma ancora non si sapeva nulla di lui.
Nel 1817, il chimico svedese Johan August Arfwedson riuscì a isolare da questi due minerali un sale solfato che conteneva un elemento diverso dal calcio o dal sodio. A quel punto August Johan lavorava nei laboratori del famoso chimico svedese Jöns Jacob Berzelius.
Fu Berzelius a chiamare questo nuovo elemento, un prodotto delle sue osservazioni ed esperimenti, "lithos", che in greco significa pietra. Così, il litio poteva finalmente essere riconosciuto come un nuovo elemento, ma mancava ancora per poterlo isolare..
Solo un anno dopo, nel 1821, William Thomas Brande e Sir Humphry Davy riuscirono a isolare il litio come metallo applicando l'elettrolisi all'ossido di litio. Sebbene in quantità molto piccole, erano sufficienti per osservarne la reattività.
Nel 1854, Robert Wilhelm Bunsen e Augustus Matthiessen furono in grado di produrre litio metallico in maggiori quantità dall'elettrolisi del cloruro di litio. Da qui, la sua produzione e il commercio erano iniziati e la domanda sarebbe cresciuta man mano che sarebbero state trovate nuove applicazioni tecnologiche grazie alle sue proprietà uniche..
La struttura cristallina del litio metallico è cubica centrata sul corpo (corpo centrato cubico, bcc). Di tutte le strutture cubiche compatte, questa è la meno densa ed è coerente con la sua caratteristica di metallo più leggero e meno denso di tutti..
In esso, gli atomi di Li sono circondati da otto vicini; cioè, il Li è al centro del cubo, con quattro Li in alto e in basso agli angoli. Questa fase bcc è anche chiamata α-Li (anche se a quanto pare questo nome non è molto diffuso).
Come la stragrande maggioranza dei metalli o dei composti solidi, possono subire transizioni di fase quando subiscono variazioni di temperatura o pressione; fintanto che non sono fondati. Pertanto, il litio cristallizza con una struttura romboedrica a temperature molto basse (4,2 K). Gli atomi di Li sono quasi congelati e vibrano meno nelle loro posizioni.
All'aumentare della pressione acquista strutture esagonali più compatte; e aumentando ulteriormente, il litio subisce altre transizioni che non sono state completamente caratterizzate dalla diffrazione dei raggi X..
Pertanto, le proprietà di questo "litio compresso" sono ancora in fase di studio. Allo stesso modo, non si è ancora compreso come i suoi tre elettroni, uno dei quali è la valenza, intervengano nel suo comportamento come semiconduttore o metallo a queste condizioni di alta pressione..
Sembra curioso che il litio rimanga a questo punto un "libro opaco" per chi si occupa di analisi cristallografica..
Questo perché, sebbene la configurazione elettronica sia 2s1, con così pochi elettroni difficilmente può interagire con la radiazione applicata per chiarire i suoi cristalli metallici.
Inoltre, si teorizza che gli orbitali 1s e 2s si sovrappongano ad alte pressioni. Cioè, entrambi gli elettroni interni (1sDue) come quelli di valencia (2s1) governano le proprietà elettroniche ed ottiche del litio in queste fasi super compatte.
Detto questo, la configurazione elettronica del litio è 2s1, può perdere un singolo elettrone; gli altri due, dall'orbitale interno 1sDue, richiederebbe molta energia per essere rimosso.
Pertanto, il litio partecipa a quasi tutti i suoi composti (inorganici o organici) con un numero di ossidazione di +1. Ciò significa che nei suoi legami, Li-E, dove E diventa qualsiasi elemento, si assume l'esistenza della Li cazione+ (sia esso ionico o covalente in realtà detto legame).
Il numero di ossidazione -1 è improbabile per il litio, poiché dovrebbe legarsi a un elemento molto meno elettronegativo di esso; fatto che di per sé è difficile in quanto questo metallo è molto elettropositivo.
Questo numero di ossidazione negativo rappresenterebbe una configurazione elettronica di 2 secondiDue (per ottenere un elettrone), e sarebbe anche isoelettronico al berillio. Ora si ipotizzerebbe l'esistenza dell'anione Li-, e i suoi sali derivati sarebbero chiamati lituros.
A causa del suo grande potenziale di ossidazione, i suoi composti contengono principalmente il catione Li.+, che, essendo così piccolo, può esercitare un effetto polarizzante sugli anioni voluminosi per formare legami covalenti Li-E.
Metallo bianco-argenteo con una consistenza liscia, la cui superficie diventa grigia quando ossidata o si scurisce quando reagisce direttamente con l'azoto nell'aria per formare il suo corrispondente nitruro. È così leggero che galleggia nell'acqua o nell'olio.
È così liscio che può anche essere tagliato con un coltello o anche con le unghie, il che non sarebbe affatto raccomandato..
6,941 g / mol.
180,50 ° C.
1330 ° C.
0,534 g / mL a 25 ° C.
Sì, galleggia nell'acqua, ma inizia immediatamente a reagire con esso. È solubile in ammoniaca, dove quando si dissolve i suoi elettroni vengono solvatati per produrre colori blu.
0,818 mm Hg a 727 ° C; cioè, nemmeno ad alte temperature i suoi atomi riescono a malapena a sfuggire alla fase gassosa.
0,98 della scala Pauling.
Primo: 520,2 kJ / mol
Secondo: 7298,1 kJ / mol
Terzo: 11815 kJ / mol
Questi valori corrispondono alle energie necessarie per ottenere gli ioni gassosi Li+, LiDue+ e Li3+, rispettivamente.
179 ° C.
398 mN / m al suo punto di fusione.
Allo stato liquido è meno viscoso dell'acqua.
3,00 kJ / mol.
136 kJ / mol.
24.860 J / mol · K. Questo valore è straordinariamente alto; il più alto di tutti gli elementi.
0.6
In natura, il litio si presenta sotto forma di due isotopi: 6Li e 7Li. La massa atomica 6.941 u indica da sola quale delle due è la più abbondante: la 7Li. Quest'ultimo costituisce circa il 92,4% di tutti gli atomi di litio; Nel frattempo lui 6Li, circa il 7,6% di loro.
Negli esseri viventi l'organismo preferisce 7Li che il 6Li; tuttavia, nelle matrici mineralogiche l'isotopo 6Li è accolto meglio e, quindi, la sua percentuale di abbondanza aumenta oltre il 7,6%.
Sebbene sia meno reattivo degli altri metalli alcalini, è comunque un metallo abbastanza attivo, quindi non può essere esposto all'atmosfera senza subire ossidazione. A seconda delle condizioni (temperatura e pressione) reagisce con tutti gli elementi gassosi: idrogeno, cloro, ossigeno, azoto; e con solidi come fosforo e zolfo.
Non ci sono altri nomi per il litio metallico. Per quanto riguarda i suoi composti, gran parte di essi sono denominati secondo le nomenclature sistematiche, tradizionali o stock. Il suo stato di ossidazione +1 è praticamente invariato, quindi nella nomenclatura stock la (I) non è scritta alla fine del nome.
Ad esempio, considera i composti LiDueO e Li3N.
Il LiDueOppure riceve i seguenti nomi:
- Ossido di litio, secondo la nomenclatura stock
- Ossido litico, secondo la nomenclatura tradizionale
- Monossido di dilitio, secondo la nomenclatura sistematica
Mentre il Li3N è chiamato:
- Nitruro di litio, nomenclatura stock
- Nitruro litico, nomenclatura tradizionale
- Trilitio mononitruro, nomenclatura sistematica
La misura in cui il litio può o meno essere essenziale per gli organismi non è nota. Allo stesso modo, i meccanismi con cui potrebbe essere metabolizzato sono incerti ed è ancora in fase di studio..
Non si sa quindi quali effetti positivi possa avere una dieta “ricca” di litio; anche se può essere trovato in tutti i tessuti del corpo; soprattutto nei reni.
È noto l'effetto farmacologico di alcuni sali di litio sul corpo, soprattutto sul cervello o sul sistema nervoso. Ad esempio, regola i livelli di serotonina, una molecola responsabile degli aspetti chimici della felicità. Detto questo, non è raro pensare che alteri o modifichi gli stati d'animo dei pazienti che li consumano..
Tuttavia, sconsigliano il consumo di litio insieme a farmaci che combattono la depressione, poiché c'è il rischio di aumentare troppo la serotonina.
Non solo aiuta a combattere la depressione, ma anche i disturbi bipolari e schizofrenici, così come altri possibili disturbi neurologici.
A titolo di speculazione, si sospetta che gli individui con diete povere di litio siano più inclini alla depressione, al suicidio o all'omicidio. Tuttavia, formalmente gli effetti della sua carenza rimangono sconosciuti..
Il litio non si trova nella crosta terrestre, tanto meno nei mari o nell'atmosfera, allo stato puro, come un metallo bianco lucido. Invece, ha subito trasformazioni nel corso di milioni di anni che lo hanno posizionato come Li ion.+ (principalmente) in alcuni minerali e gruppi rock.
Si stima che la sua concentrazione nella crosta terrestre sia compresa tra 20 e 70 ppm (parte per milione), che equivale a circa lo 0,0004% di essa. Mentre nelle acque marine, la sua concentrazione è dell'ordine di 0,14 e 0,25 ppm; cioè, il litio è più abbondante nelle pietre e nei minerali che nelle salamoie o nei fondali marini.
I minerali in cui si trova questo metallo sono i seguenti:
- Spodumene, LiAl (SiO3)Due
- Petalite, LiAlSi4O10
- Lepidolite, K (Li, Al, Rb)Due(Al, sì)4O10(F, OH)Due
Questi tre minerali hanno in comune il fatto di essere alluminosilicati di litio. Ci sono altri minerali in cui il metallo può anche essere estratto, come le argille di ambligonite, elbaite, tripillite, eucriptite o ectorite. Tuttavia, lo spodumene è il minerale da cui viene prodotta la maggior quantità di litio. Questi minerali costituiscono alcune rocce ignee come il granito o la pegmatite.
In relazione al mare, viene estratto da salamoie come cloruro di litio, idrossido o carbonato, LiCl, LiOH e LiDueCO3, rispettivamente. Allo stesso modo può essere ottenuto da laghi o lagune, o in diversi depositi di salamoia.
In totale, il litio è classificato al 25 ° posto in termini di abbondanza degli elementi sulla Terra, il che è ben correlato con la sua bassa concentrazione sia nella terra che nell'acqua, ed è quindi considerato un elemento relativamente raro..
Il litio si trova nelle stelle giovani, in maggiore abbondanza rispetto alle stelle più vecchie.
Per ottenere o produrre questo metallo allo stato puro, ci sono due opzioni (ignorando gli aspetti economici o la redditività): estrarlo tramite azione mineraria o raccoglierlo in salamoia. Quest'ultima è la fonte predominante nella produzione di litio metallico..
Dalla salamoia si ottiene una miscela di LiCl fusa, che può quindi essere sottoposta ad elettrolisi per separare il sale nei suoi componenti elementari:
LiCl (l) → Li (s) + 1/2 ClDue(g)
Mentre i minerali vengono digeriti in mezzi acidi per ottenere i loro ioni di litio+ dopo i processi di separazione e purificazione.
Il Cile si posiziona come il più grande produttore di litio al mondo, ottenendolo dalla distesa di sale di Atacama. Nello stesso continente segue l'Argentina, paese che estrae LiCl dal Salar del Hombre Muerto e, infine, la Bolivia. Tuttavia, l'Australia è il più grande produttore di litio grazie allo sfruttamento dello spodumene.
La reazione più nota del litio è quella che si verifica quando viene a contatto con l'acqua:
2Li (s) + 2HDueO (l) → 2LiOH (aq) + HDue(g)
LiOH è idrossido di litio e, come si può vedere, produce idrogeno gassoso.
Reagisce con l'ossigeno gassoso e l'azoto per formare i seguenti prodotti:
4Li (s) + ODue(g) → 2LiDueVoi)
2Li (s) + ODue(g) → 2LiDueODue(S)
Il LiDueOppure è ossido di litio, che tende a formarsi sopra LiDueODue, perossido.
6Li (s) + NDue(g) → 2Li3N (s)
Il litio è l'unico metallo alcalino in grado di reagire con l'azoto e causare questo nitruro. In tutti questi composti si può presumere l'esistenza del catione+ partecipando a legami ionici a carattere covalente (o viceversa).
Può anche reagire direttamente e vigorosamente con gli alogeni:
2Li (s) + FDue(g) → LiF (s)
Reagisce anche con gli acidi:
2Li (s) + 2HCl (conc) → 2LiCl (aq) + HDue(g)
3Li (s) + 4HNO3(diluito) → 3LiNO3(aq) + NO (g) + 2HDueO (l)
I composti LiF, LiCl e LiNO3 sono rispettivamente fluoruro di litio, cloruro e nitrato.
E per quanto riguarda i suoi composti organici, il più noto è il butile di litio:
2 Li + C4H9X → C4H9Li + LiX
Dove X è un atomo di alogeno e C4H9X è un alogenuro alchilico.
Il litio reagisce violentemente con l'acqua e può reagire con l'umidità sulla pelle. Ecco perché se qualcuno lo maneggiasse a mani nude subirebbe ustioni. E se è granulato o in polvere, prende fuoco a temperatura ambiente, il che rappresenta il rischio di incendio.
Guanti e occhiali di sicurezza dovrebbero essere usati per maneggiare questo metallo, poiché un contatto minimo con gli occhi potrebbe causare gravi irritazioni..
Se inalato, gli effetti possono essere anche peggiori, bruciando le vie aeree e provocando edema polmonare dovuto alla formazione interna di LiOH, una sostanza caustica..
Questo metallo deve essere immagazzinato immerso nell'olio, o in atmosfere asciutte e più inerte dell'azoto; per esempio in argon, come mostrato nella prima immagine.
I composti derivati dal litio, in particolare i suoi sali, come il carbonato o il citrato, sono molto più sicuri. Ciò purché le persone che li ingeriscono rispettino le indicazioni prescritte dai loro medici..
Alcuni dei molti effetti indesiderati che può generare nei pazienti sono: diarrea, nausea, affaticamento, vertigini, vertigini, tremori, minzione eccessiva, sete e aumento di peso.
Gli effetti possono essere ancora più gravi nelle donne in gravidanza, influenzando la salute del feto o aumentando i difetti alla nascita. Allo stesso modo, la sua assunzione è sconsigliata nelle madri che allattano, poiché il litio può passare dal latte al bambino e da lì sviluppare ogni tipo di anomalia o effetti negativi..
Gli usi più noti di questo metallo a livello popolare risiedono nell'area della medicina. Tuttavia, trova applicazione in altri settori, soprattutto nello stoccaggio di energia attraverso l'uso di batterie..
Sali di litio, in particolare LiDueCO3, funge da additivo nei processi di fonderia per diversi scopi:
-Degass
-Desolfora
-Affina grani di metalli non ferrosi
-Aumenta la fluidità delle scorie negli stampi di colata
-Riduce la temperatura di fusione nelle fusioni di alluminio grazie al suo elevato calore specifico.
I composti alchil litio sono usati per alchilare (aggiungere catene laterali R) o arilare (aggiungere gruppi aromatici) strutture molecolari. Si distinguono per la loro buona solubilità in solventi organici e per non essere così reattivi nel mezzo di reazione; pertanto, serve come reagenti o catalizzatori per più sintesi organiche.
Lo stearato di litio (prodotto della reazione tra un grasso e LiOH) viene aggiunto all'olio per creare una miscela lubrificante.
Questo lubrificante al litio è resistente alle alte temperature, non si indurisce quando viene raffreddato ed è inerte all'ossigeno e all'acqua. Pertanto, trova impiego in ambito militare, aerospaziale, industriale, automobilistico, ecc..
Vetri o ceramiche trattate con LiDueOppure acquisiscono viscosità inferiori quando fondono e maggiore resistenza alla dilatazione termica. Ad esempio, gli utensili da cucina sono realizzati con questi materiali e anche il vetro Pyrex ha questo composto nella sua composizione..
Perché è un metallo così leggero, così sono le sue leghe; tra questi, quelli di alluminio-litio. Quando aggiunto come additivo, non solo conferisce loro meno peso, ma anche una maggiore resistenza alle alte temperature..
Il suo elevato calore specifico lo rende ideale per essere utilizzato come refrigerante nei processi in cui viene rilasciato molto calore; ad esempio, nei reattori nucleari. Questo perché "costa" aumentare la sua temperatura e quindi impedisce al calore di essere facilmente irradiato verso l'esterno.
E l'uso più promettente di tutti è nel mercato delle batterie agli ioni di litio. Questi sfruttano la facilità con cui il litio si ossida a Li+ utilizzare l'elettrone rilasciato e attivare un circuito esterno. Pertanto, gli elettrodi sono fatti di litio metallico o di sue leghe, dove il Li+ può intercalare e viaggiare attraverso il materiale elettrolitico.
Come ultima curiosità, il gruppo musicale Evanescense, ha dedicato a questo minerale una canzone dal titolo "Lithium".
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