Cena lithia, historie, výskyt, těžba a použití

Lithium (odvozené od starořeckého λίθος líthos 'stone', výslovnosti [liːti̯ʊm] nebo také [liːʦi̯ʊm]) je chemický prvek se symbolem Li a atomovým číslem 3. Je to prvek 1. Skupina IUPAC, skupina alkalických kovů, a patří do druhé periody periodické tabulky prvků. Lithium je lehký kov a má nejnižší hustotu pevných prvků za standardních podmínek.

Nebylo zjištěno, že by lithium mělo svou vysokou reaktivitu elementární povahu. Při pokojové teplotě je dlouhodobě stabilní pouze ve zcela suchém vzduchu, ale pomalu reaguje na nitrid lithia. Ve vlhkém vzduchu se na povrchu rychle vytvoří matná šedá vrstva hydroxidu lithného. Stejně jako všechny alkalické kovy i elementární lithium reaguje s vlhkostí pokožky a způsobuje vážné popáleniny a popáleniny. Mnoho sloučenin lithia, které ve vodném roztoku tvoří ionty lithia, je na rozdíl od odpovídajících sodných a draselných sloučenin charakterizováno jako zdraví škodlivé.

Jako stopový prvek je lithium běžnou součástí minerální vody ve formě jejích solí. V lidském těle je malé množství lithia; prvek však není nezbytný a nemá žádnou známou biologickou funkci. Některé soli lithia však mají léčivé vlastnosti a používají se při terapii lithiem pro bipolární poruchy, mánie, depresi a klastrové bolesti hlavy (viz lékařství).

 

Historie

Objevitelem lithia je Švéd Johan August Arfwedson, který ve společnosti 1817 objevil přítomnost cizího prvku v Petalitu a brzy poté také v spodumenu a lepidolitu, když analyzoval minerální nálezy z ostrova Utö ve Švédsku. Jeho akademický učitel Jöns Jakob Berzelius navrhl Lithion, odvození řeckého λίθος líthos 'kámen', jako jméno, které, podle názvů dalších dvou známých alkalických kovů sodíku a draslíku, označuje materiál, ze kterého byl získán Konečně lithium převládalo ve své latinizované formě.

1818 byl německý chemik Christian Gottlob Gmelin, který poznamenal, že lithiové soli dávají červené zbarvení plamene. Oba vědci v následujících letech selhali při pokusech izolovat tento prvek. Toho poprvé dosáhli William Thomas Brande a Sir Humphry Davy v roce 1818 pomocí elektrolytického procesu oxidu lithného (Li2O). Robert Bunsen a Augustus Matthiessen vyráběli 1855 elektrolýzou chloridu lithného (LiCl) většího množství čistého lithia. V roce 1917 syntetizoval Wilhelm Schlenk první organolithiové sloučeniny z organických sloučenin rtuti.

S první komerční výrobou 1923 založil německou kovovýrobu v Hans-Heinrich-Hütte v Langelsheimu v Harzu, kde byla elektrolyzována tavenina lithia a chloridu draselného (KCl).

Až krátce po druhé světové válce neexistovaly téměř žádné aplikace pro lithium kromě aplikace jako maziva (minerální olej, zahuštěné stearátem lithným) a ve sklářském průmyslu (uhličitan lithný nebo oxid lithný). To se změnilo, když ve Spojených státech bylo pro konstrukci vodíkových bomb zapotřebí tritium, které lze získat z lithia. Začalo to širokou propagací, zejména v Kings Mountain v Severní Karolíně. Kvůli krátkému poločasu lithia tritium bylo zapotřebí velké množství lithia mezi 1953 a 1963, velká zásoba lithia, která byla přinesena až po skončení studené války od 1993 na trhu. Kromě těžby byla nyní důležitá levnější těžba ze solanek. Větší množství lithia se nyní používá pro baterie, pro polymeraci elastomerů, ve stavebnictví a pro organickou syntézu léčiv a agrochemikálií. Protože primární baterie a akumulátory 2007 (sekundární baterie) jsou nejdůležitějším segmentem.

 

Výskyt a degradace

Lithium představuje asi 0,006% zemské kůry. To je tak méně obyčejné než zinek, měď a wolfram a mírně více obyčejné než kobalt, cín a olovo v zemské kůře. I když je lithium hojnější než olovo, je obtížné jej získat jeho větší distribucí. Pitná voda a některé potraviny, jako je maso, ryby, vejce a mléčné výrobky, obsahují lithium. Například maso 100 g obsahuje asi 100 μg lithia. Různé rostliny, jako je tabák nebo pryskyřník, shromažďují sloučeniny lithia z půdy a hromadí je. Průměrný obsah sušiny rostlin je mezi 0,5 ppm a 3 ppm. Ve vodách oceánů je průměrná koncentrace 180 ppb a v říční vodě pouze asi 3 ppb.

 

Těžba a rezervy

Pokud jde o objem, byl 2015 získáván 35.000 tun lithia mimo USA a obchodoval se především jako uhličitan lithný (Li2CO3); rezervy ve stávajících dolech se odhadují na přibližně 16 milionů tun (k březnu 2018). Globální ložisko kontinentálního solného roztoku, geotermálního solného roztoku, hektoritového minerálu, ropného nálevu a magmatického pegmatitu se odhaduje na 53,8 milionů tun.

Lithium se vyskytuje v některých minerálech v lithium pegmatitech. Nejdůležitějšími minerály jsou amblygonit, lepidolit, petalit a spodumen. Tyto minerály mají obsah lithia až 9% (amblygonit). Jinými méně obvyklými lithiovými rudami jsou kryolitový ion (Li3Na3 [AlF6] 2), který má největší obsah lithia ze všech minerálů, triphylinu a cínového lesitu. Lithiové minerály jsou přítomny v mnoha silikátových horninách, ale obvykle pouze v nízkých koncentracích. Nejsou žádné velké vklady. Protože extrakce lithia z těchto minerálů je spojena s velkými náklady, nyní hrají při výrobě lithia nebo sloučenin lithia menší roli, ale to se může změnit v důsledku očekávané vysoké poptávky. Těžební lokality jsou především doly Greenbushes a Cattlin v západní Austrálii, kde je vysoká koncentrace lithia v jejich pegmatitových horninách a kde lithium je vedlejší produkt obnovy tantalu. Také v některých dalších zemích, jako je Kanada a Rusko, se až do 1998 také v Bassemer City v Severní Karolíně těží spodumen pro výrobu lithia.

Evropa má pegmatitová pole bohatá na Li na korutanském Weinebene v okrese Wolfsberg, ve finském regionu Österbotten, v Krušných horách a mezi Španělskem (Almendra) a Portugalskem (okres Guarda, Boticas).

Vklady v Rakousku a Finsku jsou vyvíjeny Global Strategic Metals a Keliber, v daném pořadí, a mohly by být funkční od 2021. Událost ve Zinnwaldu v Erzgebirge je zkoumána společností SolarWorld.

 

Sekundární vklady

Soli lithia, zejména chlorid lithný, jsou také běžné v solankách, většinou slaných jezerech. Koncentrace může být až jedno procento. Kromě koncentrace lithia je pro kvalitu solanky důležitý také poměr hořčíku k lithiu. V současné době se lithium používá hlavně v Chile (Salar de Atacama, který má 0,16% s nejvyšším známým obsahem lithia), Argentině (Salar de Hombre Muerto), Spojených státech amerických (Silver Peak, Nevada) a Čínské lidové republice (Chabyêr Caka) , Tibet, jezero Taijinaier, Qinghai). Salar de Uyuni, bolivijské slané jezero s odhadovanými 5,4 miliony tun lithia, může být zdrojem největších zdrojů. Státní Yacimientos de Litio Bolivianos investoval do své industrializace velké investice, včetně sousedních Salar de Coipasa a Laguna Pastos Grandes, od čínských a německých partnerů od 2018. Existují další lithná ložiska, která se v dubnu 2019 nepoužívají pro průmyslovou těžbu, například Čína, Argentina a Afghánistán. 2016 se stal známým v solu v Utahu (USA) jako 1700 mg / l Li, kde se v 1960ech již provádělo vrtání ropy.

Uhličitan draselný (potaš), borax, cesium a rubidium se často získávají jako vedlejší produkty při výrobě lithia.

Vzhledem k očekávané silné poptávce po lithiu po bateriích elektrických vozidel některé společnosti v současnosti zkoumají těžbu lithiových minerálů a solného roztoku v různých regionech světa, včetně Evropy. Zkoumá se také výroba lithia z mořské vody. V oceánech se rozpustí asi 230 miliard tun lithia. Vědci společnosti 2018 představili metodu extrakce, při které lze lithium získat z mořské vody pomocí solární elektrolýzy. Jako výhodu oproti konvenčnímu využití uvedli, že tento proces přímo produkuje kovové lithium, a proto se může upustit od (komplexního a energeticky náročného) zpracování, které vyžaduje tradiční těžba lithiové rudy.

 

Výskyt mimo Zemi

Po velkém třesku se kromě izotopů vodíku a helia vytvořilo také značné množství izotopu 7Li. Z velké části to však dnes již není, protože hvězdy v lithiu byly v procesu proton-protonové reakce II kondenzovány s vodíkem, a proto byly spotřebovány. U hnědých trpaslíků však hmotnost a teplota nejsou dostatečně vysoké pro fúzi vodíku; jejich hmotnost nedosáhne potřebné velikosti asi 75 Jupiterů. Lithium produkované během velkého třesku tak zůstalo ve větším množství pouze v hnědých trpaslících. Z tohoto důvodu je lithium také relativně vzácným prvkem v mimozemské formě, ale lze jej použít k detekci hnědých trpaslíků.

Distribuce lithia v různých hvězdách se velmi liší, ačkoli věk, hmotnost a metalicita jsou podobné. Předpokládá se, že planety mají vliv na obsah lithia ve hvězdě. Pokud hvězda nemá planety, je obsah lithia vysoký, zatímco hvězdy jako slunce, které jsou obklopeny planetami, mají nízký obsah lithia, který je také známý jako lithium dip. Příčinou je myšlenka, že přílivové síly planet přispívají k většímu promísení vnějších a vnitřních vrstev ve hvězdách, takže se více lithia dostane do oblasti, která je dostatečně horká, aby ho roztavila.

 

výrobní proces

Lithium se získává hlavně ze slané vody (podzemní vody, slaná jezera) odpařováním. Vzácná je těžba hornin v povrchové těžbě.

Ze slané vody

Pro extrakci lithia se slaná podzemní voda čerpá na povrch a prochází řetězcem odpařovacích rybníků, kde se na slunci několik měsíců odpaří. Jakmile chlorid lithný v rybnících dosáhne požadované koncentrace, roztok se přečerpá do čistírny odpadních vod, kde se nežádoucí bor nebo hořčík extrahuje a filtruje. Poté je ošetřena uhličitanem sodným. Vysrážený uhličitan lithný se filtruje a suší. Nadbytek zbytkového solného roztoku se čerpá zpět do solného jezera. V suchých oblastech, jako je Chile, podporuje využití podzemních vod vysychání krajiny.

znázornění

Z roztoků solí obsahujících lithium se vysráží odpařením vody a přidáním uhličitanu sodného (sody) uhličitanu lithného. Za tímto účelem se solanka nejprve koncentruje na vzduchu, dokud obsah lithia nepřesáhne 0,5%. Mírně rozpustný uhličitan lithný se z toho vysráží přidáním uhličitanu sodného:

Pro získání kovového lithia se uhličitan lithný nejprve nechá reagovat s kyselinou chlorovodíkovou. To produkuje oxid uhličitý, který uniká jako plyn, a rozpuštěný chlorid lithný. Tento roztok se koncentruje ve vakuové odparce, dokud chlorid nekrystalizuje:

Přístroje a zařízení pro extrakci chloridu lithného musí být vyrobeny ze speciálních ocelí nebo slitin niklu, protože solanka má velmi korozivní účinek. Kovové lithium se vyrábí elektrolýzou tavené eutektické směsi 450-500 ° C tající eutektickou směsí 52% hmotnostních chloridu lithného a 48% hmotnostních chloridu draselného:

Draslík není ukládán při elektrolýze, protože má nižší elektrodový potenciál v chloridové tavenině. Stopy sodíku se však usazují a způsobují, že lithium je zvláště reaktivní (prospěšné v organické chemii, špatné pro Li baterie). Kapalné lithium se hromadí na povrchu elektrolytu a může být relativně snadno vypouštěno z elektrolytického článku. Je také možné získat lithium elektrolýzou chloridu lithného v pyridinu. Tato metoda je zvláště vhodná v laboratorním měřítku.

Fyzikální vlastnosti

Krystalická struktura lithia, a = 351 pm Lithium je stříbro-bílý, měkký lehký kov. Je to nejlehčí ze všech pevných prvků při pokojové teplotě (hustota 0,534 g / cm3). Pouze pevný vodík při -260 ° C je ještě lehčí s hustotou 0,0763 g / cm3.

Lithium, stejně jako ostatní alkalické kovy, krystalizuje ve sférickém balení se středem krychlového těla ve skupině prostorů Im3m (číslo skupiny prostorů 229) s parametrem mřížky a = 351 pm a dvěma jednotkami vzorce na jednotku buňky. Při nízkých teplotách 78 K se krystalová struktura spontánně mění na hexagonální strukturu hořčíkového typu s parametry mřížky a = 311 pm a c = 509 pm nebo po deformaci do krychlové struktury typu mědi (krychlový povrch vystředěný) s mřížkovým parametrem a = 438 pm um. Přesné příčiny vzniku struktury nejsou známy.

Lithium má nejvyšší bod tání a varu a nejvyšší měrnou tepelnou kapacitu mezi alkalickými kovy. Přestože lithium má nejvyšší tvrdost ze všech alkalických kovů, lze jej i nadále řezat nožem v Mohsově tvrdosti 0,6. Jako typický kov je to dobrý proud (vodivost: asi 18% mědi) a tepelný vodič.

Lithium je do značné míry podobné hořčíku, což se odráží také ve skutečnosti, že se vyskytují heterotypní smíšené krystaly lithia a hořčíku, tzv. Izodimorfismus. Ačkoli hořčík krystalizuje v hexagonálně husté, zatímco lithium krystalizuje v kulovém kulovém balení zaměřeném na tělo, oba kovy jsou do značné míry hetero-mísitelné. K tomu však dochází pouze v omezeném koncentračním rozmezí, přičemž nadbytek složky druhého „pohání“ jeho krystalovou mřížku.

Lithium iont má nejvyšší entalpii hydratace všech iontů alkalických kovů s -520 kJ / mol. Výsledkem je, že je zcela hydratován ve vodě a silně přitahuje molekuly vody. Lithium iont tvoří dvě hydratační skořápky, vnitřní se čtyřmi molekulami vody silně vázanými k lithiovému iontu prostřednictvím atomů kyslíku a vnější skořepinu, ve které jsou další molekuly vodíku spojeny s iontem Li [H2O] 4 + vodíkovou vazbou. V důsledku toho je iontový poloměr hydratovaného iontu velmi velký, dokonce větší než poloměr těžkých alkalických kovů rubidium a cesium, které ve vodném roztoku nemají tak silně vázané hydratační skořepiny.

Lewisův vzorec dilithia

Jako plyn je lithium přítomno nejen v jednotlivých atomech, ale také molekulárně jako dilithium Li2. Monovalentní lithium tak dosahuje úplného s-atomového orbitálu a tedy energeticky příznivé situace. Dilithium má délku vazby 267,3 pm a vazebnou energii 101 kJ / mol. V plynném stavu je asi 1% (do hmotnosti) lithia přítomno jako dilithium.

Chemické vlastnosti

Lithium je - stejně jako všechny alkalické kovy - velmi reaktivní a snadno reaguje s mnoha prvky a sloučeninami (jako je voda) s uvolňováním tepla. Mezi alkalickými kovy je však nejméně reaktivní. Zvláštností, která odlišuje lithium od ostatních alkalických kovů, je jeho reakce s molekulárním dusíkem na nitrid lithia, ke kterému dochází pomalu při pokojové teplotě:

To je možné díky vysoké hustotě náboje iontů Li +, a tím i vysoké mřížkové energii nitridu lithného. S -3,04 V má lithium nejnižší normální potenciál v periodické tabulce, a je proto nejméně ušlechtilý ze všech prvků.

Stejně jako všechny alkalické kovy je lithium skladováno pod ropou nebo parafínovým olejem, jinak ve vzduchu reaguje s kyslíkem a dusíkem.

Protože iontové poloměry iontů Li + a Mg2 + jsou srovnatelně velké, existují také podobnosti ve vlastnostech lithia nebo sloučenin lithia a sloučenin hořčíku nebo hořčíku. Tato podobnost ve vlastnostech dvou prvků ze sousedních skupin periodické tabulky je v periodické tabulce známa jako šikmý vztah. Na rozdíl od sodíku tedy lithium tvoří mnoho organokovových sloučenin (organolithných sloučenin), jako je butyllithium nebo methyllithium. Podobné vztahy také existují mezi beryliem a hliníkem, jakož i mezi borem a křemíkem.

izotop

V přírodě se vyskytují dva stabilní izotopy 6Li (7,6%) a 7Li (92,4%). Kromě toho jsou známy nestabilní izotopy počínaje 4Li přes 8Li až 12Li, které lze vyrobit pouze uměle. Jejich poločasy jsou v milisekundovém rozmezí.

6Li hraje důležitou roli v technologii jaderné fúze. Používá se v jaderném fúzním reaktoru i ve vodíkové bombě jako výchozí materiál pro výrobu tritia, což je nutné pro fúzi s deuteriem dodávající energii. Tritium se tvoří v přikrývce fúzního reaktoru nebo ve vodíkové bombě vedle helia bombardováním 6Li neutrony generovanými během fúze po jaderné reakci

Podobně možná reakce

je méně vhodný (viz přikrývka). Separaci lze provést například izotopovou výměnou lithia amalgamu a rozpuštěné sloučeniny lithia (jako je chlorid lithný v ethanolu). Bylo dosaženo výtěžků asi 50%.

Pokud je 6Li přítomen ve třífázové bombě vedle 7Li (jako tomu bylo například u Castle Bravo), bude reagovat s některými rychlými neutrony generovanými během fúze. Tím se opět vytvoří neutrony, helium a další tritium. Výsledkem je, že ačkoli neutronová reakce 7Li zpočátku spotřebovává energii, má to za následek zvýšené uvolňování energie z dalších fúzí a další bombardování jaderným štěpením z uranu. Výbušná síla je tedy vyšší, než kdyby v bombě byla přeměněna pouze část izotopické směsi 6Li. Protože se před zkouškou Castle Bravo předpokládalo, že 7Li nebude reagovat s neutrony, byla bomba asi 2,5 krát silnější, než se očekávalo.

Izotop lithia 7Li je vyráběn v malých množstvích v jaderných elektrárnách jadernou reakcí (používanou jako absorbér neutronů) Borisotops 10B s neutrony.

Izotopy 6Li, 7Li se používají při experimentech se studenými kvantovými plyny. Tak byl vytvořen první kondenzát Bose-Einstein s (bosonovým) izotopem 7Li. 6Li je naproti tomu fermion a v roce 2003 se podařilo proměnit molekuly tohoto izotopu v superfluid.

Verwendung

• lithiová baterie
• Lithium-iontová baterie
• Lithiová baterie a lithium-iontová baterie.

Nejdůležitější a nejrychleji rostoucí aplikací lithia v dnešní době je použití v lithium-iontových bateriích (často označovaných jako dobíjecí baterie), z. Stejně jako v chytrých telefonech se používají notebooky, bezdrátové nástroje nebo elektricky poháněná vozidla, jako jsou hybridní automobily, elektromobily nebo e-kola (viz obrázek vpravo). Většina vyrobených lithných solí není redukována na kov, ale je použita buď přímo jako uhličitan lithný, hydroxid lithný, chlorid lithný, bromid lithný nebo převedena na jiné sloučeniny. Kov je potřebný pouze v některých aplikacích. Hlavní použití sloučenin lithia lze nalézt v sekci „Sloučeniny“.

Kov

Část vyrobeného kovového lithia se používá k získání sloučenin lithia, které nelze vyrobit přímo z uhličitanu lithného. Jedná se především o organické sloučeniny lithia, jako je butyllithium, sloučeniny lithia a vodíku, jako je hydrid lithný (LiH) nebo lithiumaluminiumhydrid a lithný amid.

Lithium se používá k jeho odstranění z plynů kvůli jeho schopnosti přímo reagovat s dusíkem.

Kovové lithium je velmi silné redukční činidlo; Snižuje mnoho látek, které nereagují s jinými redukčními činidly. Používá se při částečné hydrogenaci aromatických látek (Birchova redukce). V metalurgii se používá pro odsiřování, deoxidaci a oduhličování roztavených kovů.

Protože lithium má velmi nízký normální potenciál, může být použit v bateriích jako anoda. Tyto lithiové baterie mají vysokou hustotu energie a mohou generovat zvláště vysoké napětí. Nesmí se zaměňovat za nenabíjecí lithiové baterie s dobíjecími lithium-iontovými bateriemi, ve kterých jsou jako anoda spojeny oxidy lithného kovu, jako je oxid kobaltu lithného jako katoda, a grafit nebo jiné sloučeniny lithium-iontové.

 

Alloy komponenta

Lithium je legováno s některými kovy, aby se zlepšily jejich vlastnosti. K tomu často stačí i malé množství lithia. Jako přísada zlepšuje pevnost v tahu, tvrdost a elasticitu mnoha tkanin. Příkladem lithiové slitiny je plech, olovnatá slitina obsahující asi 0,04% lithia, která se používá jako nosný materiál v železnicích. I u slitin hořčíku a lithia a slitin hliníku a lithia se mechanické vlastnosti zlepšují přidáním lithia. Současně jsou lithiové slitiny velmi lehké, a proto se v leteckém inženýrství často používají.

Výzkum (atomová fyzika)

Lithium je často používáno v atomové fyzice, protože je to jediný alkalický kov se stabilním fermionickým izotopem, díky čemuž je vhodný pro zkoumání účinků v ultracold fermionických kvantových plynech (viz teorie BCS). Současně má velmi širokou Feshbachovu rezonanci, která umožňuje upravit délku rozptylu mezi atomy podle přání, magnetická pole kvůli šířce rezonance nemusí být udržována velmi přesná.

Medicína

1850 byl poprvé použit v západní medicíně jako lék na dnu. Ukázalo se však, že je neúčinná. Jiné přístupy k lékařskému použití lithných solí, včetně léků na infekční onemocnění, byly neúspěšné.

Pouze 1949 popsal australského psychiatra Johna Cadeho (1912-1980) jako možnou aplikaci pro lithné soli. Do morčat injektoval různé chemické sloučeniny, včetně lithných solí, což přimělo menší reakci na vnější podněty, zklidnění, ale ne ospalost. Při zpětném pohledu bylo zjištěno, že účinek pozorovaný u experimentálních zvířat byl způsoben intoxikací. V návaznosti na vlastní experiment Cade zkoumal 1952-1954 použití uhličitanu lithného jako léčiva k léčbě maniodepresivních pacientů ve dvojitě slepé studii Psychiatrické nemocnice v Risskově v Dánsku. To položilo základy lithiové terapie.

V tomto lithiu se používá ve formě solí, jako je uhličitan lithný, proti bipolárním poruchám, mánii, depresi a klastrovým bolestem hlavy. Je třeba vzít v úvahu malé terapeutické rozmezí, které leží mezi 0,6 mmol / la 1,1 mmol / l. Již když se hladina lithia v krvi pohybuje na horní hranici terapeutické šířky, u citlivých lidí se mohou vyskytnout zvládnutelné reverzibilní vedlejší účinky. Pokud je však hladina lithia v krvi značně nad terapeutickým rozsahem - tj. Nad 1,1 mmol / l -, rychle se zvyšuje riziko významných až závažných vedlejších účinků, jako je třes, rigidita, nauzea, zvracení, srdeční arytmie a leukocytóza. Nad 3,0 mmol / l existuje nebezpečí pro život. Důvod je ten, že metabolismus lithia a sodíku je podobný. Nadměrné hladiny lithia mohou být způsobeny potením nebo drogami vypouštějícími sodík (natriuretická diuretika) se snižující se hladinou sodíku. Tělo se snaží kompenzovat ztrátu sodíku odstraněním sodíku z primární moči v ledvinách a jeho transportem zpět do krve (retence sodíku). Kromě sodíku obsahuje také lithium, které se normálně vylučuje ledvinami. Výsledkem je zvýšená hladina lithia, která, pokud je užívána s lithiem, má za následek monitorování léku, které pravidelně určuje hladinu lithia a podle toho upravuje dávku. I při správném dávkování může dlouhodobá léčba lithiem vést ke ztrátám vody a sodíku (diabetes insipidus), hyperaciditě krve (acidóza) a lithiové nefropatii se zhoršenou funkcí ledvin.

Studie vydaná v USA společností 1990 popisuje významné snížení počtu přestupků a sebevražd v regionech se zvýšenou hladinou lithia v pitné vodě.

Způsob působení lithia jako psychotropní látky dosud nebyl dostatečně prozkoumán. Konkrétně je v současné době diskutováno o možných mechanismech ovlivňování metabolismu inositolu inhibicí myo-inositol 1 fosfatázy (enzymová třída 3.1.3.25) a inhibice glykogen syntázové kinázy 3 (GSK-3) v nervových buňkách. Antidepresivní účinek lithia je pravděpodobně také způsoben zvýšením serotonergní neurotransmise, tj. Zvýšenou sekrecí serotoninu v synapsích, zatímco antimanický účinek je vysvětlen inhibicí dopaminergních receptorů. Dalším zajímavým účinkem lithných solí na lidi a savce, jako jsou krysy, je související změna v cirkadiánním rytmu. Tento účinek lze dokonce detekovat u rostlin, jako je Kalanchoe. Jiné účinky serotonergních látek, jako je LSD, meskalin a psilocybin, také vykazují takové účinky u lidí. Lithium bylo použito při pokusech na zvířatech s Drosophila melanogaster k potlačení příznaků Alzheimerovy choroby - jako je zapomnění.

Vědecký pracovník Michael Ristow ukázal 2011u možný vztah mezi obsahem lithia v životním prostředí a délkou života člověka: v japonské populační studii byl pak statisticky významný vztah mezi vyšším obsahem stopového prvku a delší délkou života; Vysoké koncentrace lithia dále prodloužily délku života modelového organismu Caenorhabditis elegans.

důkaz

Sloučeniny lithia vykazují karmínové zbarvení plamene, charakteristické spektrální čáry jsou hlavní linie v 670,776 a 670,791 nm; menší čáry jsou na 610,3 nm. Navíc může být lithium detekováno plamenovou fotometrií.

Kvantitativní detekce mokrými chemickými metodami je obtížná, protože většina lithných solí je snadno rozpustných. Jednou z možností je vysrážení špatně rozpustného fosforečnanu lithného. Za tímto účelem se například vzorek, který se má zkoumat, zalkalizuje roztokem hydroxidu sodného a smísí s trochou hydrogenuhličitanu sodného Na2HPO4. Po zahřátí se v přítomnosti Li + vysráží bílá sraženina:

Další možností je použití činidla jodistanu železitého.

prohlášení

Elementární lithium ve formě kovového prachu se ve vzduchu vznítí i při normální teplotě. Z tohoto důvodu musí být kovové lithium také skladováno bez vzduchu, obvykle v ropě. Při vyšších teplotách od 190 ° C při styku se vzduchem se okamžitě tvoří převážně oxid lithný. V čistém kyslíku se lithium zapaluje při teplotě přibližně 100 ° C. V atmosféře čistého dusíku lithium reaguje rychleji na nitrid lithia pouze při vyšších teplotách. Lithium může při kontaktu s látkami obsahujícími kyslík nebo halogen výbušně reagovat.

Protože lithium reaguje silně exotermicky s běžnými hasicími prostředky, jako je voda, oxid uhličitý, dusík nebo nyní zakázaný chlorid uhličitý, dochází k požáru inertními plyny. Argon nebo jiné hasiče kovů, jako je sůl (např. NaCl).

Elementární lithium, stejně jako všechny alkalické kovy, způsobuje poškození kůže popálením nebo alkalické popáleniny, protože vytváří hydroxid lithný s vodou se silným uvolňováním tepla; stačí na vlhkost pokožky.

Připojení

Lithium je velmi reaktivní a tvoří sloučeniny s většinou nekovů, ve kterých vždy existuje v oxidačním stavu + I. Ty mají obvykle iontovou strukturu, ale na rozdíl od sloučenin jiných alkalických kovů mají vysoký kovalentní podíl. To se odráží mimo jiné ve skutečnosti, že mnoho lithných solí - na rozdíl od odpovídajících sodných nebo draselných solí - je snadno rozpustných v organických rozpouštědlech, jako je aceton nebo ethanol. Existují také kovalentní organické sloučeniny lithia. Mnoho sloučenin lithia je ve svých vlastnostech podobné díky podobným iontovým poloměrům odpovídajících sloučenin hořčíku (šikmý vztah v periodické tabulce).

Důležité reakce lithia

sloučeniny vodíku

Vodík tvoří hydridy s lithiem. Nejjednodušší lithium-vodíková sloučenina lithiumhydrid LiH se tvoří z prvků při teplotě 600-700 ° C. Používá se jako raketové palivo a pro rychlé získávání vodíku, například pro nafukování záchranných vest. Existují také složitější hydridy, jako je lithiumborohydrid LiBH4 nebo lithiumaluminiumhydrid LiAlH4. Posledně jmenovaný má v organické chemii velký význam jako selektivní donor vodíku, například pro redukci karbonylových a nitro sloučenin.

Při výzkumu jaderné fúze hrají důležitou roli deuterid lithia (LiD) a tritid lithia (LiT). Protože čistý deuterid lithia snižuje energii vodíkové bomby, používá se směs LiD a LiT. S touto pevnou látkou se snadněji manipuluje než s tritiem s vysokou rychlostí výtoku.

 

kyslíkaté sloučeniny

S kyslíkem tvoří lithium jak oxid lithný Li2O, tak peroxid lithný Li2O2.

Když lithium reaguje s vodou, vytvoří se hydroxid lithný, silná báze. Hydroxid lithný se používá k výrobě lithných tuků, které se používají jako tuky pro automobily. Protože hydroxid lithný také váže oxid uhličitý, slouží k regeneraci vzduchu v ponorkách.

 

Ostatní sloučeniny lithia

• chlorid lithný
• uhličitan lithný
• Lithium tvoří soli formy LiX s halogenidy. Jedná se o fluorid lithný, chlorid lithný, bromid lithný a jodid lithný.
• Protože chlorid lithný je velmi hygroskopický, používá se také jako vysoušedlo, s výjimkou výchozí látky pro výrobu lithia. Používá se k sušení plynů, jako je zemní plyn, před potrubím nebo v klimatizačních zařízeních ke snížení vlhkosti (na relativní vlhkost 2%). Chlorid lithný také slouží ke snižování teplot tání ve svařovacích a pájecích lázních a jako pouzdro svařovací elektrody pro svařování hliníku. Fluorid lithný se používá jako monokrystal v infračervené spektroskopii.
• Nejvíce technicky důležitou sloučeninou lithia je špatně rozpustný uhličitan lithný. Používá se k regeneraci většiny ostatních sloučenin lithia a používá se jako tavidlo ve sklářském průmyslu a při výrobě smaltu. Také při výrobě hliníku se přidává ke zlepšení vodivosti a viskozity taveniny.
• Lithiová mýdla jsou lithné soli mastných kyselin. Používají se hlavně jako zahušťovadla ve vysoce kvalitních mazacích tucích a voskech na bázi minerálních olejů a při výrobě tužek.

Další lithiové soli jsou:

• Chloristan lithný LiClO4,
• Síran lithný Li2SO4,
• Dusičnan lithný LiNO3 se používá s dusičnanem draselným v gumárenském průmyslu pro vulkanizaci,
• Nitrid lithia Li3N, vznikající při reakci lithia s dusíkem,
• Lithium niobate LiNbO3, je transparentní v širokém rozsahu vlnových délek a používá se v optice a pro lasery,
• Amid lithný LiNH2, je silná báze a tvoří se při reakci lithia s kapalným amoniakem.
• Stearát lithný C18H35LiO2 je důležitou přísadou do olejů, aby se mohl používat jako mazací tuk. Používají se v automobilech, válcovnách a zemědělských strojích. Stearáty lithné jsou velmi málo rozpustné ve vodě, takže mazací film zůstává při kontaktu s malým množstvím vody. Získaná mazací tuky mají vynikající teplotní stabilitu (> 150 ° C) a zůstávají mazací až do -20 ° C.
• Octan lithný C2H3LiO2
• Citrát lithný C6H5Li3O7
• Lithium-hexafluorofosfát LiPF6 se používá jako vodivá sůl v lithium-iontových bateriích.
• Fosforečnan lithný Li3PO4 se používá jako katalyzátor pro izomeraci propylenoxidu.
• Metaboritan lithný LiBO2 a tetraboritan lithný Li2B4O7
• Lithiumbromid LiBr je činidlo pro výrobu léčiv, ale používá se také v absorpčních chladicích systémech.

 

Organické sloučeniny lithia

Na rozdíl od většiny ostatních organylů alkalických kovů hrají lithium organyly významnou roli, zejména v organické chemii. Obzvláště důležité jsou n-butyllithium, terc-butyllithium, methyllithium a fenyllithium, které jsou také komerčně dostupné ve formě svých roztoků v pentanu, hexanu, cyklohexanu nebo případně diethyletheru. Může být připraven přímou reakcí kovového lithia s alkyl / arylhalogenidy podle

nebo transmetalací, například z rtuti organylů podle

výroba.

S elementárním lithiem v tetrahydrofuranu (THF) místo hořčíku v diethyletheru lze Grignardově analogické adiční reakce alkylhalogenidů na karbonylové sloučeniny provádět s obvykle lepšími výtěžky.

Vzhledem k jasné kovalentní struktuře struktury lithiových organylů je zřídka popsána jednoduchá vazba Li-C. Obvykle existují složité struktury konstruované z dimerních, tetramerických nebo hexamerických jednotek nebo polymerních struktur. Organické sloučeniny lithia jsou vysoce reaktivní sloučeniny, které se částečně samovznícují ve vzduchu. Výbušně reagují s vodou. Vzhledem k jejich extrémní zásaditosti reagují také s rozpouštědly, jejichž vázaný vodík je stěží kyselý, jako je THF, což vážně omezuje výběr vhodných rozpouštědel. Reakce s nimi jsou možné pouze pod ochranným plynem a v sušených rozpouštědlech. Při jejich řešení je proto zapotřebí určité zkušenosti a vyžaduje se velká opatrnost.

Další skupinou organických derivátů lithia jsou amidy lithia typu LiNR2, z nichž se zejména jako silné báze bez nukleofilní aktivity používají zejména diisopropylamid lithný (LDA) a lithium bis (trimethylsilyl) amid (LiHMDS, viz také HMDS).

Organické sloučeniny lithia jsou široce používány, jako jsou iniciátory aniontové polymerace olefinů, jako kovová, deprotonační nebo alkylační činidla.

Určitý význam mají tzv. Gilmanovy pohárové sazby typu R2CuLi.

 

Cena lithia

Ceny lithia -> ceny strategických kovů