Lityum Fiziksel Özellikleri

Lityum fiyatı, tarihçesi, oluşumu, çıkartılması ve kullanılması

Lityum (eski Yunan λίθος líthos 'stone', telaffuz [liːti̯ʊm] veya ayrıca [liːʦi̯ʊm] den türetilmiştir), Li sembolüne ve 3 atom numarasına sahip kimyasal bir elementtir. 1'in bir elemanıdır. IUPAC grubu, alkali metal grubu ve Elementlerin Periyodik Tablosunun ikinci dönemine aittir. Lityum hafif bir metaldir ve standart koşullar altında en düşük katı element yoğunluğuna sahiptir.

Lityum, yüksek reaktivitesinden dolayı doğada temel olarak bulunmamıştır. Oda sıcaklığında, tamamen kuru havada uzun süre stabil kalır, ancak yavaşça lityum nitrile reaksiyona girer. Nemli havada, donuk gri bir lityum hidroksit tabakası yüzeyde hızla oluşur. Tüm alkali metaller gibi, temel lityum zaten cildin nemiyle reaksiyona girerek ciddi yanıklara ve yanıklara neden olur. Sulu çözelti içinde lityum iyonları oluşturan birçok lityum bileşiği, karşılık gelen sodyum ve potasyum bileşiklerinin aksine, sağlığa zararlı olarak karakterize edilir.

Bir eser element olarak, lityum, tuzları şeklinde mineral suyun ortak bir bileşenidir. İnsan vücudunda az miktarda lityum vardır; Bununla birlikte, element gerekli değildir ve bilinen hiçbir biyolojik işlevi yoktur. Bununla birlikte, bazı lityum tuzları tıbbi özelliklere sahiptir ve bipolar bozuklukları, mani, depresyon ve küme baş ağrısını etkileyen lityum tedavisinde kullanılır (bkz. Tıp).

Tarih

Lityumun keşfi, 1817'te Petalit'te yabancı bir elementin varlığını keşfeden İsveçli August August Arfwedson, daha sonra İsveç'teki Utö adasındaki mineral kalıntılarını analiz ederken spodumen ve lepidolitte de bulundu. Akademik öğretmeni Jöns Jakob Berzelius, bilinen diğer iki alkali metalin sodyum ve potasyum adlarına göre elde edildiği malzemeyi belirten bir isim olan Yunan λίθος líthos 'taş' ın bir türevi olan Lithion'u önerdi. Son olarak, lityum latinleştirilmiş formunda hakim olmuştur.

1818, lityum tuzlarının kırmızı bir alev rengi verdiğini belirten Alman kimyager Christian Gottlob Gmelin'di. Her iki bilim adamı da bu öğeyi izole etme girişimleriyle sonraki yıllarda başarısız oldu. Bu, ilk olarak 1818 yılında William Thomas Brande ve Sir Humphry Davy tarafından elektrolitik bir lityum oksit işlemi (Li2O) ile sağlandı. Robert Bunsen ve Augustus Matthiessen, lityum klorürün (LiCl) daha büyük miktarlarda saf lityumun elektrolizi ile 1855'i üretti. 1917 yılında, Wilhelm Schlenk ilk organolityum bileşiklerini organik cıva bileşiklerinden sentezledi.

İlk ticari üretim olan 1923, Harz'daki Langelsheim'deki Hans-Heinrich-Hütte'deki Alman metal şirketine, erimiş bir lityum ve potasyum klorür (KCl) ile elektroliz edildi.

İkinci Dünya Savaşı'ndan kısa bir süre sonra, kayganlaştırıcı (lityum stearat ile kalınlaştırılmış mineral yağ) ve cam endüstrisinde (lityum karbonat veya lityum oksit) yapılan başvurunun dışında lityum uygulamaları için neredeyse hiç bir uygulama yoktu. Bu, Amerika Birleşik Devletleri'nde hidrojen bombalarının inşası için lityumdan alınabilecek trityum gerektiğinde değişti. Özellikle Kuzey Carolina'daki Kings Mountain'da geniş bir tanıtımla başladı. Kısa lityum trityum yarı ömrü gerektirdiğinden, 1953 ve 1963 arasında büyük miktarlarda lityum birikmiştir, ancak pazardaki 1993'ten Soğuk Savaşın bitiminden sonra getirilen büyük bir lityum kaynağıdır. Madenciliğe ek olarak, brinlerden daha ucuz çıkma şimdi önemliydi. Pillerde, elastomerlerin polimerizasyonunda, inşaat endüstrisinde ve eczacılık ve tarım kimyasallarının organik sentezi için artık daha büyük miktarlarda lityum kullanılmaktadır. 2007'ten bu yana birincil piller ve aküler (ikincil piller) en önemli bölümdür.

Oluşumu ve bozulması

Lityum, Dünya kabuğunun% 0,006'ini oluşturur. Bu nedenle çinko, bakır ve tungstenten daha az yaygındır ve yer kabuğunda kobalt, kalay ve kurşuntan biraz daha yaygındır. Lityum kurşuntan daha fazla olmasına rağmen, örneğin, daha fazla dağıtarak elde edilmesi zordur. İçme suyu ve et, balık, yumurta ve süt ürünleri gibi bazı yiyecekler lityum içerir. Örneğin, 100 g eti, yaklaşık 100 μg lityum içerir. Tütün veya düğün çiçeği gibi çeşitli bitkiler topraktan lityum bileşikleri toplar ve biriktirir. Bitkilerin ortalama kuru madde içeriği 0,5 ppm ve 3 ppm arasındadır. Okyanusların sularında ortalama konsantrasyon 180 ppb ve nehir suyunda sadece 3 ppb'dir.

Madencilik ve rezervler

Hacim açısından, 2015 ABD dışındaki 35.000 ton lityum kaynaklı ve esas olarak lityum karbonat (Li2CO3); Mevcut madenlerde rezervlerin yaklaşık 16 milyon ton olduğu tahmin edilmektedir (Mart 2018 itibariyle). Dünya kıtasal tuzlu su, jeotermal tuzlu su, hektorit mineral, petrol sahası tuzlu su ve magma kaya pegmatit yataklarının 53,8 milyon ton olduğu tahmin edilmektedir.

Lityum bazı minerallerde lityum pegmatitlerde ortaya çıkar. En önemli mineraller ambliygonit, lepidolit, petalit ve spodümendir. Bu mineraller% 9'e kadar olan bir lityum içeriğine sahiptir (ambliygonit). Diğer, daha az yaygın olan lityum cevherleri, tüm minerallerin, triphilin ve teneke ormanitinin en büyük lityum içeriğine sahip olan cryolite iyonudur (Li3Na3 [AlF6] 2). Lityum mineralleri birçok silikatta bulunur, fakat genellikle düşük konsantrasyonlarda bulunur. Büyük depozito yok. Lityumun bu minerallerden çıkarılması büyük bir masrafla ilişkilendirildiğinden, artık lityum veya lityum bileşiklerinin üretiminde küçük bir rol oynamaktadır, ancak bu beklenen yüksek talep nedeniyle değişebilir. Madencilik sahaları öncelikle Greenbushes ve Mt. Cattlin madenleridir; pegmatit kayalarında yüksek lityum konsantrasyonu vardır ve lityumun tantal geri kazanımının bir yan ürünüdür. Ayrıca Kanada ve Rusya gibi diğer bazı ülkelerde, Kuzey Carolina'da Bassemer City'de bulunan 1998'e kadar spodumen, lityum üretimi için mayınlı.

Avrupa, Österbotten Fin bölgesinde, Ore Dağları'nda ve Ore Dağları'nda ve İspanya (Almendra) ile Portekiz (Guarda bölgesi, Boticas) arasında Wolfsberg ilçesindeki Karintiya Weinebene'de Li bakımından zengin pegmatit alanlarına sahiptir.

Avusturya ve Finlandiya'daki mevduatlar sırasıyla Global Strategic Metals ve Keliber tarafından geliştirilmekte ve 2021 tarafından işletilebilmektedir. Zgewald’de Erzgebirge’deki oluşumları SolarWorld tarafından araştırılıyor.

İkincil mevduat

Lityum tuzları, özellikle lityum klorür, tuzlu sularda, çoğunlukla tuzlu göllerde de yaygındır. Konsantrasyon yüzde bir kadar olabilir. Lityum konsantrasyonuna ek olarak, tuzlu suyun kalitesi için magnezyumun lityuma oranı önemlidir. Halen, lityum çoğunlukla Şili'de (bilinen en yüksek lityum içeriğine sahip% 0,16 olan Salar de Atacama), Arjantin (Salar de Hombre Muerto), Amerika Birleşik Devletleri (Silver Peak, Nevada) ve Çin Halk Cumhuriyeti (Chabyêr Caka) 'da kullanılmaktadır. , Tibet, Taijinaier Gölü, Qinghai). Tahminen 5,4 milyon ton lityumla Bolivya'nın tuz gölü olan Salar de Uyuni, en büyük kaynakların kaynağı olabilir. Devlete ait Yacimientos de Litio Bolivianos, 2018'tan bu yana Çinli ve Alman ortaklarla komşu Salar de Coipasa ve Laguna Pastos Grandes dahil sanayileşmeye yoğun yatırım yapıyor. Çin, Arjantin ve Afganistan gibi Nisan 2019'ta endüstriyel madencilik için henüz kullanılmamış başka lityum içeren tuz gölleri var. 2016, Utah (ABD) 'de, 1700'lerde petrol arama sondajının zaten yapıldığı 1960 mg / L Li olarak bilinir.

Potasyum karbonat (potas), boraks, sezyum ve rubidyum, lityum üretiminde ortak ürünler olarak sıklıkla elde edilir.

Elektrikli araç aküleri için lityum için beklenen güçlü talep nedeniyle, bazı şirketler şu anda Avrupa da dahil olmak üzere dünyanın çeşitli bölgelerinde lityum mineralleri ve tuzlu su madenciliğini araştırıyor. Ayrıca araştırılmış olan deniz suyundan lityum üretimidir. Okyanuslarda yaklaşık 230 milyar ton lityum çözülmüştür. 2018 araştırmacıları güneş enerjili elektroliz yoluyla deniz suyundan lityum elde edilebilecek bir ekstraksiyon yöntemi sundu. Geleneksel geri kazanıma göre bir avantaj olarak, işlemin doğrudan metalik lityum ürettiğinden ve bu nedenle geleneksel lityum cevheri madenciliğinin gerektirdiği (karmaşık ve enerji yoğun) işlemden vazgeçebileceğinden bahsetmişlerdir.

Dünya dışında oluşumu

Büyük patlamadan sonra, hidrojen ve helyum izotoplarının yanı sıra, kayda değer miktarda izotop 7Li de oluştu. Bununla birlikte, çoğu zaman, bu artık mevcut değildir, çünkü lityumdaki yıldızlar proton-proton reaksiyonu II işleminde hidrojenle kaynaşmış ve böylece tüketilmiştir. Kahverengi cücelerde ise kütle ve sıcaklık hidrojen füzyonu için yeterince yüksek değildir; kütleleri, yaklaşık 75 Jüpiter kütlesinin gerekli boyutuna ulaşmamaktadır. Büyük Patlama sırasında üretilen lityum böylece sadece kahverengi cücelerde daha büyük miktarlarda kalmıştır. Bu nedenle, lityum da dünya dışı formda nispeten nadir bir elementtir, ancak kahverengi cüceleri tespit etmek için kullanılabilir.

Yaş, kütle ve metaliklik benzer olsa da, lityumun farklı yıldızlardaki dağılımı çok değişkendir. Gezegenlerin bir yıldızın lityum içeriği üzerinde bir etkisi olduğu düşünülmektedir. Bir yıldızın gezegenleri yoksa, lityum içeriği yüksektir; gezegenlerle çevrili güneş gibi yıldızlar, aynı zamanda lityum daldırma olarak da bilinen düşük bir lityum içeriğine sahiptir. Bunun nedeni, gezegenlerin gelgit kuvvetlerinin yıldızlarda dış ve iç katmanların daha fazla karışmasına katkıda bulunduğu, böylece daha fazla lityumun kaynaşacak kadar sıcak bir alana girmesi olduğu düşünülmektedir.

üretim süreci

Lityum, esas olarak tuzlu sudan (yer altı suyu, tuz gölleri) buharlaşma yoluyla elde edilir. Nadir, açık ocak madenciliğinde kayaların çıkarılmasıdır.

Tuzlu sudan

Lityum ekstraksiyonu için, tuzlu yeraltı suyu yüzeye pompalanır ve güneşte birkaç ay boyunca buharlaşmanın gerçekleştiği bir buharlaşma havuzları zincirinden geçirilir. Havuzlardaki lityum klorür gerekli konsantrasyona ulaştığında, çözelti istenmeyen bor veya magnezyumun ekstrakte edildiği ve filtrelendiği bir arıtma tesisine pompalanır. Sonra sodyum karbonatla tedavi edilir. Çöken lityum karbonat süzülür ve kurutulur. Kalan tuzlu suyla fazla tekrar tuz gölüne pompalanır. Şili gibi kurak bölgelerde, yeraltı sularının kullanılması peyzajın kurumasını teşvik eder.

Darstellung

Lityum içeren tuz çözeltilerinde, suyun buharlaşması ve sodyum karbonat (soda) lityum karbonat ilavesiyle çökeltilir. Bu amaçla, tuzlu su önce lityum içeriği% 0,5'i geçinceye kadar havada konsantre edilir. Az miktarda çözünür lityum karbonat, sodyum karbonat ilavesiyle bundan çökelir:

Metalik lityum elde etmek için, lityum karbonat ilk önce hidroklorik asit ile reaksiyona sokulur. Bu, gaz olarak kaçan karbondioksit ve çözünmüş lityum klorit üretir. Bu çözelti, klorür kristalleşene kadar vakumlu bir buharlaştırıcıda konsantre edilir:

Salamura çok aşındırıcı bir etkiye sahip olduğundan, lityum klorür ekstraksiyonu için aparat ve ekipman özel çeliklerden veya nikel alaşımından yapılmalıdır. Metalik lityum, bir 450-500 ° C eriyen ötektik 52 kütle% lityum klorür ve 48 kütle% potasyum klorür karışımının kaynaşık tuz elektroliziyle üretilir:

Potasyum elektrolizde birikmez, çünkü klorid eriyiğinde daha düşük elektrot potansiyeline sahiptir. Bununla birlikte, sodyum izleri biriktirilir ve lityumun özellikle reaktif olmasını sağlar (organik kimyada faydalı, Li piller için kötüdür). Sıvı lityum elektrolit yüzeyinde birikir ve elektroliz hücresinden nispeten kolayca boşaltılabilir. Lityumun piridin içerisinde lityum klorürün elektrolizi ile geri kazanılması da mümkündür. Bu yöntem özellikle laboratuar ölçeğinde uygundur.

Fiziksel özellikleri

Lityumun kristal yapısı, a = 351 pm Lityum gümüş-beyaz, yumuşak, hafif bir metaldir. Oda sıcaklığında tüm katı elementlerin en hafif olanıdır (yoğunluk 0,534 g / cm3). Sadece -260 ° C'de katı hidrojen, 0,0763 g / cm3 yoğunluğunda daha hafiftir.

Diğer alkali metaller gibi lityum da, kafes parametresi a = 3 pm ve birim hücre başına iki formül ünitesi ile im229m uzay grubundaki bir kübik vücut merkezli küre şeklinde kristalize olur. Düşük 351 K sıcaklıklarında, kristal yapısı kendiliğinden a = 78 pm ve c = 311 pm kafes parametreleriyle birlikte magnezyum tipinin altıgen bir yapısına dönüşür veya kafes tipi ile bakır tipinin (kübik yüz merkezli) kübik yapısına dönüştürüldükten sonra a = 509 pm um. Yapısının oluştuğu kesin nedenler bilinmemektedir.

Lityum, alkali metaller arasında en yüksek erime ve kaynama noktasına ve en yüksek özgül ısı kapasitesine sahiptir. Lityum tüm alkali metallerin en yüksek sertliğine sahip olmasına rağmen, yine de Mohs 0,6 sertliğinde bir bıçakla kesilebilir. Tipik bir metal olarak, iyi bir akımdır (iletkenlik: bakırın yaklaşık% 18'i) ve ısı iletkenidir.

Lityum, aynı zamanda izodimorfizm denilen heterotipik karışık lityum ve magnezyum kristallerinin ortaya çıkması gerçeğine de yansıyan magnezyum ile büyük ölçüde benzerdir. Magnezyum altıgen yoğun olarak kristalleşse de, lityum kübik gövde merkezli küresel ambalajda kristalleşirken, her iki metal de büyük ölçüde hetero-karışabilir. Bununla birlikte, bu, diğerinin kristal örgüsünü "iten" bileşenin fazla bileşeni ile birlikte sınırlı bir konsantrasyon aralığında meydana gelir.

Lityum iyon, -520 kJ / mol ile tüm alkali metal iyonlarının en yüksek hidrasyon entalpisine sahiptir. Sonuç olarak, suda tamamen hidratlanır ve su moleküllerini kuvvetle çeker. Lityum iyonu, iki atomizasyon kabuğunu, oksijen atomları yoluyla lityum iyonuna kuvvetli bir şekilde bağlı dört su molekülüne sahip bir iç kısım ve diğer hidrojen moleküllerinin, hidrojen bağlanması yoluyla Li [H2O] 4 + iyonuna bağlandığı bir dış kabuk oluşturur. Sonuç olarak, hidratlanmış iyonun iyonik yarıçapı çok büyüktür, sulu çözeltide bu kadar güçlü hidrasyon kabuklarına sahip olmayan ağır alkali metaller rubidyum ve sezyumdan bile büyüktür.

Lewis dilityum formülü

Bir gaz olarak, lityum sadece tek atomlarda değil, aynı zamanda dilityum Li2 olarak da bulunur. Tek değerli lityum böylece tam bir s-atomik yörünge ve dolayısıyla enerjisel olarak elverişli bir durum elde eder. Dilityum, 267,3 pm bağ uzunluğuna ve 101 kJ / mol bağlanma enerjisine sahiptir. Gaz halinde, lityumun yaklaşık% 1'i (kütleye kadar), dilityum olarak bulunur.

Kimyasal özellikleri

Lityum - tüm alkali metalleri gibi - çok reaktiftir ve ısı salınımlı birçok element ve bileşikle (su gibi) kolayca reaksiyona girer. Ancak, alkali metaller arasında en az reaktif olanıdır. Lityumu diğer alkali metallerden ayıran bir özellik, oda sıcaklığında yavaşça meydana gelen moleküler azotla lityum nitrile tepkimesidir:

Bu, Li + iyonunun yüksek yük yoğunluğu ve dolayısıyla lityum nitrürün yüksek kafes enerjisi ile mümkün olmaktadır. -3,04 V ile, lityum periyodik tablodaki en düşük normal potansiyele sahiptir ve bu nedenle tüm elementlerin en az asildir.

Tüm alkali metaller gibi, lityum da petrol veya parafin yağı altında depolanır, aksi takdirde havadaki oksijen ve azot ile reaksiyona girer.

Li + ve Mg2 + iyonlarının iyon yarıçapları nispeten büyük olduğundan, lityum veya lityum bileşikleri ile magnezyum veya magnezyum bileşikleri özelliklerinde de benzerlikler vardır. Periyodik tablonun bitişik gruplarından iki elementin özelliklerinde görülen bu benzerlik, periyodik tablodaki eğik bir ilişki olarak bilinir. Dolayısıyla, sodyumun aksine, lityum butillityum veya metillityum gibi birçok organometalik bileşik (organolityum bileşikleri) oluşturur. Berilyum ve alüminyum arasında olduğu gibi bor ve silikon arasında da benzer ilişkiler vardır.

izotop

Doğada, iki kararlı izotop 6Li (% 7,6) ve 7Li (% 92,4) oluşur. Ek olarak, 4Li ile 8Li ila 12Li ile başlayan dengesiz izotoplar, sadece yapay olarak üretilebilecekleri bilinmektedir. Yarı ömürleri milisaniye aralığındadır.

6Li nükleer füzyon teknolojisinde önemli bir rol oynar. Nükleer füzyon reaktöründe ve hidrojen bombalarında döteryum ile enerji sağlayan füzyon için gerekli olan trityum üretimi için bir başlangıç ​​malzemesi olarak kullanılır. Trityum füzyon reaktörünün battaniyesinde ya da nükleer reaksiyondan sonra füzyon sırasında üretilen nötronlarla 6Li'nin bombardımanı ile helyumun yanındaki hidrojen bombasında oluşturulur

Aynı şekilde olası reaksiyon

daha az uygundur (bkz. Battaniye). Ayırma, örneğin, izotopik bir lityum amalgam değişimi ve çözülmüş bir lityum bileşiği (etanol içindeki lityum klorür gibi) yoluyla gerçekleştirilebilir. Yaklaşık% 50 verimi elde edilir.

6Li, 7Li'nin yanındaki (örneğin, Bravo Kalesi'nde olduğu gibi) üç aşamalı bir bombada mevcutsa, birleşme sırasında ortaya çıkan bazı hızlı nötronlarla reaksiyona girer. Bu yine nötronlar, helyum ve ek trityum yaratır. Sonuç olarak, 7Li nötron reaksiyonu başlangıçta enerji tüketse de, bu, ilave füzyonlardan artan enerji salınımı ve uranyumdan daha fazla nükleer fisyon bombardımanı ile sonuçlanır. Bu nedenle patlayıcı kuvvet, izotopik karışımın sadece 6Li kısmının bombaya dönüştürülmesinden daha yüksektir. Castle Bravo testinden önce 7Li'nin nötronlarla tepkimeye girmeyeceği varsayıldığı için, bomba 2,5'in beklendiği kadar güçlüydü.

Lityum izotop 7Li, nükleer santrallerde (nötron emici olarak kullanılır) Borisotops 10B'nin nötronlarla nükleer bir reaksiyonu ile üretilir.

6Li, 7Li izotoplarının her ikisi de soğuk kuantum gazlarıyla yapılan deneylerde kullanılır. Böylece, ilk Bose-Einstein yoğuşma maddesi (boson) 7Li izotopuyla üretildi. Öte yandan, 6Li bir fermantasyondur ve yıl içinde, 2003 bu izotopun moleküllerini bir süper akışkan haline getirmeyi başarmıştır.

Kullanım

• lityum pil
• Lityum iyon pil
• Lityum pil ve lityum iyon pil.

Bugün lityum için en önemli ve en hızlı büyüyen uygulama, lityum-iyon pillerde (genellikle şarj edilebilir piller olarak adlandırılır), z. Akıllı telefonlarda olduğu gibi, dizüstü bilgisayarlar, akülü aletler veya hibrit arabalar, elektrikli arabalar veya e-bisikletler gibi elektrikle çalışan araçlar kullanılır (sağdaki çizime bakın). Üretilen lityum tuzlarının çoğu metale indirgenmez, ancak doğrudan lityum karbonat, lityum hidroksit, lityum klorür, lityum bromür olarak kullanılır veya diğer bileşiklere dönüştürülür. Metal sadece bazı uygulamalarda gereklidir. Lityum bileşiklerinin ana kullanım alanları "Bileşikler" bölümünde bulunabilir.

Maden

Üretilen lityum metalinin bir kısmı, doğrudan lityum karbonattan yapılamayan lityum bileşiklerini geri kazanmak için kullanılır. Bunlar temel olarak butillityum gibi organik lityum bileşikleri, lityum hidrit (LiH) gibi lityum-hidrojen bileşikleri veya lityum alüminyum hidrit ve lityum amiddir.

Lityum, nitrojenle doğrudan reaksiyona girme kabiliyetinden dolayı onu gazlardan uzaklaştırmak için kullanılır.

Metalik lityum çok güçlü bir indirgeyici ajandır; Diğer indirgeyici ajanlarla reaksiyona girmeyen birçok maddeyi azaltır. Aromatiklerin kısmi hidrojenasyonunda kullanılır (Huş azaltma). Metalurjide, erimiş metallerin kükürt gidermesi, deoksidasyonu ve dekarbürizasyonu için kullanılır.

Lityumun normal potansiyeli çok düşük olduğu için, bataryalarda anot olarak kullanılabilir. Bu lityum piller yüksek enerji yoğunluğuna sahiptir ve özellikle yüksek voltaj üretebilir. Akıl karıştırılmaması gereken, katod ve grafit gibi lityum kobalt oksit ve grafit veya diğer lityum iyon depolayan bileşiklerin bir anot olarak bağlandığı, yeniden şarj edilebilir lityum-iyon pillerle şarj edilebilir lityum pillerdir.

alaşım bileşeni

Lityum, özelliklerini geliştirmek için bazı metallerle alaşımlıdır. Çoğu zaman bunun için az miktarda lityum bile yeterlidir. Bir katkı maddesi olarak, birçok kumaşın çekme dayanımını, sertliğini ve elastikiyetini arttırır. Bir lityum alaşımının bir örneği, demiryollarında taşıyıcı bir malzeme olarak kullanılan yaklaşık% 0,04 lityum içeren bir kurşun alaşım olan metal levhadır. Magnezyum-lityum alaşımları ve alüminyum-lityum alaşımları ile bile, mekanik özellikler lityum ilavesiyle geliştirilmiştir. Aynı zamanda, lityum alaşımları çok hafiftir ve bu nedenle havacılık ve uzay mühendisliğinde çok kullanılırlar.

Araştırma (atom fiziği)

Lityum, atom fiziğinde sıklıkla kullanılır, çünkü stabil fermiyonik izotoplu tek alkali metaldir ve ultracold fermiyonik kuantum gazlarındaki etkilerini incelemek için uygundur (BCS teorisine bakınız). Aynı zamanda çok geniş bir Feshbach rezonansına sahiptir, bu da atomların arasındaki saçılma uzunluğunun istediği gibi ayarlanmasını mümkün kılar, rezonansın genişliğinden dolayı manyetik alanların çok hassas tutulması gerekmez.

Tıp

Zaten 1850 ilk olarak batı tıbbında gut ilacı olarak kullanıldı. Ancak etkisiz olduğu kanıtlandı. Bulaşıcı hastalıklara çare olarak dahil olmak üzere lityum tuzlarının tıbbi kullanımına yönelik diğer yaklaşımlar başarısız olmuştur.

Yalnızca 1949, Avustralya psikiyatrı John Cade'yi (1912-1980), lityum tuzları için olası bir uygulamayı tanımladı. Gine domuzu içine lityum tuzları da dahil olmak üzere çeşitli kimyasal bileşikler enjekte etmiş, dış uyaranlara daha az tepki vermesine, sakinleşmesine, ancak uykulu olmamasına neden olmuştur. Geçmişe bakıldığında, deney hayvanlarında gözlenen etkinin sarhoşluktan kaynaklandığı bulundu. Cade tarafından yapılan bir deneyden sonra, 1952-1954, Risskov, Danimarka'daki Psikiyatri Hastanesinde çift kör bir çalışmada manik-depresif hastaları tedavi etmek için bir ilaç olarak lityum karbonatın kullanımını araştırdı. Bu lityum terapisinin temelini attı.

Bu lityumda bipolar bozuklukları, mani, depresyon ve küme baş ağrısını etkilemesine karşı lityum karbonat gibi tuzlar şeklinde kullanılır. 0,6 mmol / 1 ve 1,1 mmol / 1 arasında kalan küçük terapötik aralık dikkate alınmalıdır. Zaten lityum kan seviyesi terapötik genişliğin üst sınırında hareket ettiğinde, hassas kişilerde yönetilebilir, geri dönüşümlü yan etkiler görülebilir. Bununla birlikte, eğer lityum kan seviyesi terapötik aralığın çok üstünde ise - yani 1,1 mmol / l'nin üstünde - titreme, sertlik, bulantı, kusma, kalp ritmi ve lökositoz gibi ciddi yan etkilerin ortaya çıkma riski hızla artar. 3,0 mmol / l'nin üzerinde hayati tehlike vardır. Bunun nedeni, lityum ve sodyum metabolizmasının benzer olmasıdır. Aşırı lityum seviyeleri, terleme veya sodyum boşaltan ilaçlardan (natriüretik diüretikler) azalan sodyum seviyelerinden kaynaklanabilir. Vücut, böbreklerdeki primer idrardan sodyum çıkarıp tekrar kana taşıyarak sodyum kaybını telafi etmeye çalışır (sodyum tutma). Sodyumun yanı sıra, normal olarak böbrekler tarafından atılan lityum da içerir. Sonuç, lityum ile alındığında, düzenli olarak lityum seviyesini belirleyen ve dozu buna göre ayarlayan ilaç izleme ile sonuçlanan yüksek bir lityum seviyesidir. Doğru dozajda bile, lityum ile uzun süreli tedavi, su ve sodyum kayıplarına (diabetes insipidus), kanın hiperasiditesine (asidoz) ve renal fonksiyon bozukluğu ile lityum nefropatiye yol açabilir.

ABD'de 1990 tarafından yayınlanan bir çalışmada, içme suyunda yüksek lityum seviyesine sahip bölgelerde suç ve intiharlarda belirgin bir azalma olduğu açıklanmaktadır.

Psikotropik bir madde olarak lityumun etki şekli henüz yeterince araştırılmamıştır. Özellikle, miyo-inositol 1 fosfataz (enzim sınıfı 3.1.3.25) ve glikojen sentaz kinaz 3'in (GSK-3) inhibe edilmesi yoluyla inositol metabolizmasının etkilenmesi, şu anda olası mekanizmalar olarak tartışılmaktadır. Lityumun antidepresan etkisi muhtemelen serotonerjik nörotransmisyondaki bir artıştan, yani sinapslarda artan serotonin salgılanmasından, antimanik etki ise dopaminerjik reseptörlerin inhibisyonu ile açıklanmaktadır. Lityum tuzlarının fareler ve insanlar gibi memeliler üzerindeki bir başka ilginç etkisi sirkadiyen ritmdeki ilgili değişikliktir. Bu etki Kalanchoe gibi bitkilerde bile tespit edilebilir. LSD, meskalin ve psilosibin gibi diğer serotonerjik maddeler de insanlarda bu etkileri gösterir. Lityum, Alzheimer hastalığının semptomlarıyla (unutkanlık gibi) mücadelede Drosophila melanogaster ile yapılan hayvan deneylerinde kullanılmıştır.

Yaş araştırmacısı Michael Ristow, 2011'in çevredeki lityum içeriği ile bir insanın yaşam beklentisi arasında olası bir ilişki olduğunu göstermiştir: Japon nüfus araştırmasında, iz elementin içeriği ile daha uzun bir yaşam beklentisi arasında istatistiksel olarak anlamlı bir ilişki vardı; Ayrıca, yüksek lityum konsantrasyonları model organizmanın Caenorhabditis elegans'ın yaşam süresini uzattı.

kanıt

Lityum bileşikleri kıpkırmızı bir alev rengi gösterir, karakteristik spektral çizgiler 670,776 ve 670,791 nm'deki ana çizgilerdir; daha küçük çizgiler 610,3 nm'dedir Ek olarak, alev fotometrisi ile lityum tespit edilebilir.

Islak kimyasal yöntemlerle kantitatif tespit zordur, çünkü çoğu lityum tuzu kolaylıkla çözünürdür. Bir olasılık, zayıf şekilde çözünür lityum fosfatın çökelmesidir. Bu amaçla, incelenecek numune, örneğin sodyum hidroksit çözeltisi ile alkali hale getirildi ve bir miktar disodyum hidrojen fosfat Na2HPO4 ile karıştırıldı. Isıtmanın ardından beyaz bir çökelti Li + varlığında çökelir:

Bir başka olasılık, demir periyodik reaktifin kullanılmasıdır.

tablolar

Metal tozu şeklindeki elementel lityum normal sıcaklıkta bile havada tutuşur. Bu nedenle, metalik lityum da genellikle petrol olmak üzere havanın dışarıda bırakılması altında depolanmalıdır. 190 ° C'den yüksek sıcaklıklarda hava ile temasında derhal ağırlıklı olarak lityum oksit oluşur. Saf oksijende, lityum yaklaşık 100 ° C'den ateşlenir. Saf bir azot atmosferinde, lityum sadece daha yüksek sıcaklıklarda lityum nitrire daha hızlı tepki verir. Lityum, oksijen veya halojen içeren maddelerle temas ettiğinde patlayıcı reaksiyona girebilir.

Lityum, su, karbondioksit, azot veya şimdi yasak karbon traklorür gibi yaygın yangın söndürme maddeleri ile güçlü bir şekilde ekzotermik reaksiyon gösterdiğinden, inert gazlarla yanar. Argon veya tuz gibi diğer metal yangın söndürme ajanları (örneğin NaCl).

Elementel lityum, tüm alkali metaller gibi, cildin yanmasına veya alkalin yanıklarına neden olur; çünkü, yüksek ısı salımlı su ile lityum hidroksit oluşturur; cilt nemi için yeterli.

Bağlantıları

Lityum çok reaktif ve çoğu zaman metal olmayan metalleri içeren bileşikler oluşturur. Bunlar genellikle yapı olarak iyoniktir, ancak diğer alkali metallerin bileşiklerinin aksine yüksek kovalent bir paya sahiptir. Bu, diğerlerinin yanı sıra, birçok lityum tuzunun - karşılık gelen sodyum ya da potasyum tuzlarının aksine - aseton ya da etanol gibi organik çözücülerde kolayca çözünür olduğu gerçeğine yansır. Kovalent organik lityum bileşikleri de vardır. Birçok lityum bileşiği, karşılık gelen magnezyum bileşiklerinin benzer iyonik yarıçapları nedeniyle özelliklerinde benzerdir (periyodik tablodaki eğik ilişki).

Lityumun önemli reaksiyonları

Hidrojen bileşikleri

Hidrojen, lityum ile hidritler oluşturur. En basit lityum-hidrojen bileşiği lityum hidrit LiH, 600-700 ° C'deki elementlerden oluşur. Roket yakıtı olarak ve örneğin can yeleklerini şişirmek için hızlı hidrojen geri kazanımı için kullanılır. Ayrıca lityum borohidrit LiBH4 veya lityum alüminyum hidrid LiAlH4 gibi daha karmaşık hidritler de vardır. Sonuncusu organik kimyada, örneğin karbonil ve nitro bileşiklerinin indirgenmesi için seçici bir hidrojen vericisi olarak büyük önem taşır.

Lityum döteryum (LiD) ve lityum tritid (LiT) nükleer füzyon araştırmalarında önemli bir rol oynamaktadır. Saf lityum döteryum hidrojen bombasının enerjisini azalttığından, LiD ve LiT karışımı kullanılır. Bu katı maddelerin kullanımı, yüksek efüzyon hızı ile trityumdan daha kolaydır.

oksijen bileşikleri

Oksijenle, lityum hem lityum oksit Li2O hem de lityum peroksit Li2O2 oluşturur.

Lityum suyla reaksiyona girdiğinde, lityum hidroksit güçlü bir baz oluşturur. Lityum hidroksit, otomobillerde yağ olarak kullanılan lityum yağlarının yapımında kullanılır. Lityum hidroksit ayrıca karbondioksiti de bağladığından, denizaltılardaki havanın yenilenmesine hizmet eder.

Diğer lityum bileşikleri

• lityum klorür
• lityum karbonat
• Lityum halojenürlerle LiX formunda tuzlar oluşturur. Bunlar lityum florür, lityum klorür, lityum bromür ve lityum iyodürdür.
• Lityum klorür çok higroskopik olduğundan, lityum üretimi için bir başlangıç ​​materyali haricinde kurutucu olarak da kullanılır. Doğal gaz gibi gazları kurutmadan önce veya nemi azaltmak için (klimalarda% 2'e kadar) nemlendirmek için kullanılır. Lityum klorür ayrıca, kaynak ve lehimleme banyolarında ve alüminyum kaynağı için kaynak elektrot kılıfı olarak erime sıcaklıklarını azaltmaya da hizmet eder. Lityum florür, kızılötesi spektroskopide tek bir kristal olarak kullanılır.
• Teknik olarak en önemli lityum bileşiği, zayıf biçimde çözünür lityum karbonattır. Diğer lityum bileşiklerinin çoğunun geri kazanılmasında kullanılır ve cam endüstrisinde ve emaye üretiminde akı olarak kullanılır. Ayrıca alüminyum üretiminde, eriyiğin iletkenliğini ve viskozitesini arttırmak için eklenir.
• Lityum sabunlar, yağ asitlerinin lityum tuzlarıdır. Esas olarak, yüksek kaliteli mineral yağ bazlı yağlama greslerinde ve mumlarında ve ayrıca kurşun kalem üretiminde kalınlaştırıcılar olarak kullanılırlar.

Diğer lityum tuzları:

• Lityum perklorat LiClO4,
• Lityum sülfat Li2SO4,
• Lityum nitrat LiNO3, kauçuk endüstrisinde vulkanizasyon için potasyum nitrat ile kullanılır,
• Lityumun nitrojenle reaksiyonu sırasında oluşan lityum nitrür Li3N,
• Lityum niyobat LiNbO3, geniş bir dalga boyu aralığında saydamdır ve optiklerde ve lazerlerde kullanılır,
• Lityum amid LiNH2, güçlü bir bazdır ve lityumun sıvı amonyakla reaksiyonunda oluşur.
• Lityum stearat C18H35LiO2, yağlama gresleri olarak kullanılmaları için yağlar için önemli bir katkı maddesidir. Bunlar otomobillerde, valsli değirmenlerde ve tarım makinelerinde kullanılmaktadır. Lityum stearatlar suda çok idareli çözünürdür, bu nedenle yağlama filmi çok az suyla temas ettiklerinde kalır. Elde edilen yağlama gresleri mükemmel sıcaklık stabilitesine (> 150 ° C) sahiptir ve −20 ° C'ye kadar kayganlığını korur.
• Lityum asetat C2H3LiO2
• Lityum sitrat C6H5Li3O7
• Lityum heksaflofosfat LiPF6, lityum-iyon pillerde iletken tuz olarak kullanılır.
• Lityum fosfat Li3PO4, propilen oksidin izomerleştirilmesinde katalizör olarak kullanılır.
• Lityum metaborat LiBO2 ve lityum tetraborat Li2B4O7
• Lityum bromür LiBr, ilaç üretimi için bir reaktiftir, fakat aynı zamanda absorpsiyonlu soğutma sistemlerinde de kullanılır.

Organik lityum bileşikleri

Diğer çoğu alkali metal organillerin aksine, lityum organiller, özellikle organik kimyada önemli bir rol oynamaktadır. Özellikle önemli olan, pentan, heksan, sikloheksan veya isteğe bağlı olarak dietil eter halinde çözeltileri halinde ticari olarak da temin edilebilen n-butillityum, tert-butillityum, metillityum ve fenillityumdur. Buna göre metalik lityumun alkil / aril halojenürlerle doğrudan reaksiyonu ile hazırlanabilir.

veya transmetallasyonla, örneğin cıva organillerinden örneğin

üretim.

Dietil eter içindeki magnezyum yerine tetrahidrofuran (THF) içindeki element lityum ile, alkil halojenürlerin karbonil bileşiklerine Grignard benzeri ekleme reaksiyonları genellikle daha iyi verimlerle gerçekleştirilebilir.

Lityum organillerin yapısının net kovalent yapısından dolayı, nadiren basit bir Li-C bağı ile tarif edilir. Genellikle, dimerik, tetramerik veya heksamerik birimler veya polimerik yapılardan oluşan karmaşık yapılar vardır. Lityum organiller, havada kısmen kendiliğinden tutuşan yüksek oranda reaktif bileşiklerdir. Patlayıcı şekilde suyla reaksiyona girerler. Aşırı bazikliklerinden dolayı, aynı zamanda, bağlı hidrojeni, THF gibi, asidik olan solventlerle reaksiyona girerek, uygun solvent seçimini ciddi şekilde sınırlar. Onlarla reaksiyonlar yalnızca koruyucu gaz altında ve kurutulmuş çözücülerde mümkündür. Bu nedenle, onlarla başa çıkabilmek için biraz tecrübe gerekir ve çok dikkatli olunması gerekir.

Organik lityum türevlerinin bir başka grubu, LiNR2 tipindeki lityum amidlerdir, bunun özellikle lityum diizopropilamid (LDA) ve lityum bis (trimetilsilil) amid (LiHMDS, ayrıca bakınız HMDS) nükleofilik aktivitesi olmayan güçlü bazlar olarak kullanılır.

Lityum organilleri, olefinlerin anyonik polimerizasyonuna yönelik başlatıcılar, metalleştirme, deprotonlama veya alkilasyon ajanları olarak yaygın şekilde kullanılır.

Bazı önemlerinden dolayı R2CuLi tipi Gilman kupa oranları.

Lityum fiyat

Lityum fiyatları -> stratejik metal fiyatları