Készítette: Tóth Krisztián. Web: http://krissz.hu

Lítium

3
6.939
1
Li
2s1
Lítium
Alapadatok
Név, vegyjel, rendszám lítium, Li, 3
Elemi sorozat alkálifémek
Csoport, periódus, mező 1, 2, s
Megjelenés ezüstfehér, szürke
Atomtömeg 6,941 g/mol
Elektronszerkezet [He] 2s1
Elektronok héjanként 2, 1
Fizikai tulajdonságok
Halmazállapot szilárd
Sűrűség (szobahőm.) 0,535 g/cm³
Sűrűség (folyadék) az o.p.-on 0,512 g/cm³
Olvadáspont 453,69 K
(180,54 °C, 356,97 °F)
Forráspont 1615 K
(1342 °C, 2448 °F)
Olvadáshő 3,00 kJ/mol
Párolgáshő 147,1 kJ/mol
Moláris hőkapacitás (25 °C) 24,860 J/(mol·K)
Atomi tulajdonságok
Kristályszerkezet köbös tércentrált
Oxidációs állapotok 1
(erősen bázikus oxid)
Elektronegativitás 0,98 (Pauling-skála)
Ionizációs energia 1.: 520,2 kJ/mol
Atomsugár 145 pm
Atomsugár (számított) 167 pm
Kovalens sugár 134 pm
Van der Waals-sugár 182 pm
Egyéb jellemzők
Mágnesség nem mágneses
Fajlagos ellenállás 1,68·10-8 Ω·m
Hővezetési tényező (300 K) 84,8 W/(m·K)
Hőtágulási tényező (25 °C) 46 µm/(m·K)
Hangsebesség (vékony rúd) (20 °C) 6000 m/s
Young-modulus 4,9 GPa
Nyírási modulus 4,2 GPa
Bulk modulusz 11 GPa
Mohs-keménység 0,6
Brinell-keménység - HB
CAS-szám 7439-93-2

A Lítium bővebb leírása

A lítium (nyelvújításkori magyar nevén: lavany) a periódusos rendszer egy kémiai eleme. Vegyjele Li, rendszáma 3. Az I. főcsoportba, az alkálifémek közé tartozik. Elemi állapotban ezüstfehér színű, lágy, jól nyújtható könnyűfém, nedves levegő vagy víz hatására felületén sárga oxid- és nitridbevonat képződik. A legkönnyebb szilárd halmazállapotú elem. Főként hővezető ötvözetekben, akkumulátorokban, és hangulatbefolyásoló gyógyszerekben alkalmazzák.

Története

A lítiumot (görögül lithos, jelentése „kő”) 1817-ben fedezte fel Johann Arfvedson. Arfvedsonnak a svéd Utö szigeten talált petalit ércben (LiAl(Si2O5)2) lévő szpodumen és lepidolit ásványban sikerült megtalálnia az új elemet. 1818-ban Christian Gmelin figyelte meg először, hogy a lítium sói a lángot élénkvörösre színezik. Egyiküknek sem sikerült azonban a lítiumot sóiból elkülönítenie.

Az izoláció először W.T. Brande-nak és Sir Humphrey Davy-nek sikerült, akik elektrolízist alkalmaztak lítium-oxidon (Li2O). Kereskedelmi mennyiségben először 1923-ban állította elő a német Metallgesellschaft AG, megolvasztott lítium-klorid (LiCl) és kálium-klorid (KCl) elektrolízisével.

A „lítium” név a lithion=kőszerű szóból származik, mert ásványban mutatták ki először, míg a többi alkálifémet először növényi szövetben.

A lítium lángfestése

Jellemzői

A lítium ezüstfehér, puha fém; a legkönnyebb a fémek között, sűrűsége mindössze fele a vízének. Más alkálifémekhez hasonlóan egy vegyértékű elem. A vízzel azonnal kölcsönhatásba lép, noha még mindig nehezebben lép reakcióba, mint a kémiai szempontból hasonló nátrium. Aktivitása miatt szabad formában nem is található meg a természetben. Az alkálifémek között a legkevésbé aktív. Hidrogénnel 500 C°-on egyesül. A száraz levegővel nem lép kölcsönhatásba, de meggyújtva elég. A tiszta nitrogén már szobahőmérsékleten egyesül vele. Ha szénnel hevítjük Li2C2 keletkezik.

A lángot ragyogó vörösre festi, de ha erősen ég, a láng briliáns fehérre változik.[1]

Felhasználása

Fajhője a szilárd elemek közül a legnagyobb, ezért a lítiumot hőcserélőkben használják. Magas elektrokémiai potenciálja miatt akkumulátorokban is alkalmazzák anódként. Egyéb felhasználási területei:

  • sói közül a lítium-karbonát (Li2CO3) és a lítium-citrát (Li3C6H5O7) mániás-depressziós zavarok gyógyszere
  • a lítium-klorid és a lítium-bromid (LiBr) erősen nedvszívó hatásúak, például alumínium és magnézium hegesztésénél alkalmazzák
  • a lítium-sztearát általános célú, magas hőmérsékleten is használható kenőanyag
  • felhasználják szerves vegyületek gyártása során, és az atomenergia-iparban is
  • üvegekben, kerámiákban alkalmazzák, például a Palomar-hegyi 5 méteres teleszkópban is
  • lítium-hidroxiddal (LiOH) vonják ki a szén-dioxidot az űrhajók és tengeralattjárók levegőjéből
  • alumíniummal, kadmiummal, rézzel, mangánnal képzett ötvözeteit felhasználják a repülőgépgyártásban

Izotópjai

A természetben a lítiumnak két stabil izotópja fordul elő, a 6Li és a 7Li, ezek közül a 7Li a gyakoribb (92,5%-os előfordulási arány). Hat radioaktív izotópja van, közülük legstabilabb a 8Li, 838 ms-os felezési idővel és a 9Li, 178,3 ms-os felezési idővel. A többi radioaktív izotóp felezési ideje 8,5 ms-nál kisebb, illetve nem ismert.

A lítium izotópjainak relatív atomtömege 4,027 u 4Li és 11,0438 u 11Li közé esik. A leggyakoribb stabil izotóp, 7Li előtti izotópok elsősorban proton-emisszióval bomlanak (egy esetben alfa-bomlással), a 7Li utániak pedig béta-bomlással (némelyik neutron-emisszióval). A 7Li előtti bomlás termékei elsősorban hélium-izotópok, a 7Li utániak esetében pedig berillium-izotópok.

A 7Li egyike a legősibb kémiai elemeknek (jó része még az ősrobbanásban keletkezett). A lítium izotópjai számos természeti folyamatban részt vesznek, köztük az ércképződésben (üledékképződés), anyagcserében, ioncserében (a lítium a magnéziumot és vasat lecseréli az oktahedrális helyekről agyagásványokban, a 6Li könnyebben mint a 7Li), a hiperfiltrációban (fordított ozmózis, ivóvíz előállításában).

Előfordulása

Lítium-granulátum

A lítium széles körben elterjedt elem, de a természetben elemi formájában nem fordul elő. Nagy reakciókészsége miatt mindig más elemekhez kötődve vagy vegyületekben fordul elő. Megtalálható a tengervízben, és csaknem minden vulkanikus kőzetben.

A II. világháború óta a lítium kitermelése jelentősen megnőtt. Vulkáni kőzetek többi alkotóelemétől különítik el, vagy ásványvizekből vonják ki. Lepidolit (lítiumcsillám), szpodumen, petalit és ambligonit (LiAl[PO4F]) a legfontosabb kőzetek amik tartalmazzák.

Az USA-ban a lítiumot kiszáradt tavak medréből vonják ki, Kaliforniában, Nevadában és még néhány helyen. Az ezüstös fényű fémet elektrolízissel vonják ki olvadt lítium és kálium-klorid elegyéből.

katód: \mathrm{Li^+ + e^- \rightarrow Li}
anód: \mathrm{2Cl^- \rightarrow Cl_2 + 2e^-}

Óvintézkedések

Ahogy más alkálifémek, úgy a lítium is elemi formában erősen gyúlékony és kismértékben robbanásveszélyes, ha levegőnek, de főleg ha víznek van kitéve. Korrozív hatású, és különleges kezelést igényel a bőrrel való érintkezés elkerülése végett. Tárolása kémiailag kevéssé reakcióképes folyékony szénhidrogénben, például benzinben történik. A lítium a természetes élettani folyamatokban nem játszik szerepet, és enyhén mérgezőnek tartják. Ezért ha gyógyszerként használják, a vérben lévő koncentrációját rendszeresen ellenőrizni kell.