ลิเธียม: ประวัติโครงสร้างคุณสมบัติความเสี่ยงและการใช้งาน - เคมี - 2025

ลิเธียมเป็นองค์ประกอบโลหะที่มีสัญลักษณ์ทางเคมีคือ Li และเลขอะตอม 3. มัน เป็นองค์ประกอบที่สามของตารางธาตุและนำไปสู่กลุ่ม 1 โลหะอัลคาไล โลหะทั้งหมดเป็นโลหะที่มีความหนาแน่นต่ำที่สุดและมีความร้อนจำเพาะสูงสุด มันเบามากจนสามารถลอยน้ำได้

ชื่อของมันมาจากคำภาษากรีก 'lithos' ซึ่งแปลว่าหิน พวกเขาให้ชื่อนี้เนื่องจากถูกค้นพบอย่างแม่นยำโดยเป็นส่วนหนึ่งของแร่ธาตุบางชนิดในหินอัคนี นอกจากนี้ยังแสดงคุณสมบัติที่คล้ายคลึงกับโลหะโซเดียมและแคลเซียมซึ่งพบในขี้เถ้าผัก

ชิ้นส่วนโลหะลิเธียมเคลือบด้วยชั้นไนไตรด์ที่เก็บไว้ในอาร์กอน ที่มา: ภาพความละเอียดสูงขององค์ประกอบทางเคมี

มันมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนตัวเดียวสูญเสียมันไปกลายเป็น Li ⁺ไอออนบวกในปฏิกิริยาส่วนใหญ่ หรือใช้ร่วมกันในพันธะโควาเลนต์กับคาร์บอน Li-C ในสารประกอบออร์กาโนลิเธียม (เช่นลิเธียมอัลคิล)

ลักษณะของมันเช่นเดียวกับโลหะอื่น ๆ คือเป็นของแข็งสีเงินซึ่งสามารถเปลี่ยนเป็นสีเทาได้หากสัมผัสกับความชื้น สามารถแสดงชั้นสีดำ (ภาพบน) เมื่อมันทำปฏิกิริยากับไนโตรเจนในอากาศเพื่อสร้างไนไตรด์

ในทางเคมีมันเหมือนกันกับ congeners ของมัน (Na, K, Rb, Cs, Fr) แต่มีปฏิกิริยาน้อยกว่าเนื่องจากอิเล็กตรอนตัวเดียวสัมผัสกับแรงดึงดูดที่มากขึ้นเนื่องจากอยู่ใกล้มันมากขึ้นรวมถึงผลการคัดกรองที่ไม่ดีของทั้งสอง อิเล็กตรอนภายใน ในทางกลับกันมันจะทำปฏิกิริยาเช่นเดียวกับแมกนีเซียมเนื่องจากผลของอคติ

ในห้องปฏิบัติการเกลือลิเธียมสามารถระบุได้โดยการให้ความร้อนด้วยไฟแช็ก การปรากฏตัวของเปลวไฟสีแดงเข้มจะเป็นการรับรองว่ามีอยู่ ในความเป็นจริงมักใช้ในห้องปฏิบัติการสอนสำหรับการวิเคราะห์

การใช้งานแตกต่างกันไปตั้งแต่การใช้เป็นสารเติมแต่งสำหรับเซรามิกแก้วโลหะผสมหรือสารผสมสำหรับหล่อไปจนถึงสื่อทำความเย็นและการออกแบบแบตเตอรี่ที่มีประสิทธิภาพสูงและมีขนาดเล็ก แม้ว่าจะระเบิดได้เนื่องจากลักษณะปฏิกิริยาของลิเธียม เป็นโลหะที่มีแนวโน้มมากที่สุดในการออกซิไดซ์ดังนั้นจึงเป็นโลหะที่ยอมแพ้อิเล็กตรอนได้ง่ายที่สุด

ประวัติศาสตร์

การค้นพบ

การปรากฏตัวครั้งแรกของลิเธียมในเอกภพเกิดขึ้นไม่กี่นาทีหลังจากบิ๊กแบงเมื่อนิวเคลียสของไฮโดรเจนและฮีเลียมหลอมรวมกัน อย่างไรก็ตามมนุษย์ต้องใช้เวลาทางโลกในการระบุว่ามันเป็นองค์ประกอบทางเคมี

ในปี 1800 เมื่อนักวิทยาศาสตร์ชาวบราซิลJoséBonifácio de Andrada e Silva ได้ค้นพบแร่ธาตุ spodumene และ Petalite บนเกาะUtöของสวีเดน ด้วยเหตุนี้เขาจึงพบแหล่งแรกอย่างเป็นทางการของลิเทียม แต่ก็ยังไม่มีใครรู้เกี่ยวกับเขา

ในปีพ. ศ. 2360 โยฮันออกัสต์อาร์ฟเวดสันนักเคมีชาวสวีเดนสามารถแยกเกลือแร่ทั้งสองนี้ออกจากแร่ธาตุที่มีองค์ประกอบอื่นที่ไม่ใช่แคลเซียมหรือโซเดียม เมื่อถึงเดือนสิงหาคมโยฮันทำงานในห้องทดลองของJöns Jacob Berzelius นักเคมีชื่อดังชาวสวีเดน

Berzelius เป็นผู้เรียกองค์ประกอบใหม่นี้ซึ่งเป็นผลมาจากการสังเกตและการทดลองของเขาว่า 'lithos' ซึ่งแปลว่าหินในภาษากรีก ดังนั้นในที่สุดลิเธียมจึงสามารถรับรู้ได้ว่าเป็นองค์ประกอบใหม่ แต่ก็ยังจำเป็นต้องแยกมันออกไป

การแยกตัว

เพียงหนึ่งปีต่อมาในปี พ.ศ. 2364 William Thomas Brande และ Sir Humphry Davy ประสบความสำเร็จในการแยกลิเธียมเป็นโลหะโดยใช้อิเล็กโทรลิซิสกับลิเธียมออกไซด์ แม้ว่าจะมีปริมาณน้อยมาก แต่ก็เพียงพอที่จะสังเกตปฏิกิริยาของมันได้

ในปีพ. ศ. 2397 Robert Wilhelm Bunsen และ Augustus Matthiessen สามารถผลิตโลหะลิเธียมได้ในปริมาณที่มากขึ้นจากการอิเล็กโทรลิซิสของลิเธียมคลอไรด์ จากที่นี่การผลิตและการค้าได้เริ่มขึ้นและความต้องการจะเพิ่มขึ้นเมื่อพบการใช้งานเทคโนโลยีใหม่ ๆ อันเป็นผลมาจากคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์

โครงสร้างและการกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์

โครงสร้างผลึกของลิเทียมเมทัลลิกเป็นลูกบาศก์ที่มีร่างกายเป็นศูนย์กลาง (bcc) จากโครงสร้างลูกบาศก์ขนาดกะทัดรัดทั้งหมดนี้มีความหนาแน่นน้อยที่สุดและสอดคล้องกับลักษณะของมันในฐานะโลหะที่เบาที่สุดและมีความหนาแน่นน้อยที่สุดในบรรดาทั้งหมด

ในนั้นอะตอม Li ล้อมรอบด้วยเพื่อนบ้านแปดคน นั่นคือ Li อยู่ตรงกลางของลูกบาศก์โดยมีสี่ Li อยู่ที่มุมด้านบนและด้านล่าง เฟส bcc นี้เรียกอีกอย่างว่าα-Li (แม้ว่าชื่อนี้จะไม่แพร่หลายมากนัก)

ขั้นตอน

เช่นเดียวกับโลหะหรือสารประกอบที่เป็นของแข็งส่วนใหญ่พวกมันสามารถผ่านการเปลี่ยนเฟสได้เมื่อสัมผัสกับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิหรือความดัน ตราบใดที่ยังไม่ก่อตั้ง ดังนั้นลิเธียมจะตกผลึกด้วยโครงสร้างรูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูนที่อุณหภูมิต่ำมาก (4.2 K) อะตอมของ Li เกือบจะแข็งตัวและสั่นสะเทือนน้อยลงในตำแหน่ง

เมื่อความดันเพิ่มขึ้นจะได้รับโครงสร้างหกเหลี่ยมที่กะทัดรัดมากขึ้น และเมื่อเพิ่มมากขึ้นลิเธียมจะต้องผ่านการเปลี่ยนรูปแบบอื่น ๆ ที่ไม่ได้มีลักษณะสมบูรณ์โดยการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์

ดังนั้นคุณสมบัติของ "ลิเธียมอัด" นี้จึงยังอยู่ในระหว่างการศึกษา ในทำนองเดียวกันยังไม่เข้าใจว่าอิเล็กตรอนสามตัวซึ่งหนึ่งในนั้นเป็นวาเลนซ์เข้ามาแทรกแซงพฤติกรรมของมันในฐานะเซมิคอนดักเตอร์หรือโลหะที่สภาวะความดันสูงเหล่านี้ได้อย่างไร

อิเล็กตรอนสามตัวแทนที่จะเป็นหนึ่ง

ดูเหมือนว่าลิเธียม ณ จุดนี้ยังคงเป็น "หนังสือทึบแสง" สำหรับผู้ที่มีส่วนร่วมในการวิเคราะห์เชิงผลึก

เนื่องจากแม้ว่าโครงร่างอิเล็กทรอนิกส์จะเป็น 2 วินาที¹แต่มีอิเล็กตรอนเพียงไม่กี่ตัว แต่ก็แทบจะไม่สามารถโต้ตอบกับรังสีที่ใช้ในการอธิบายผลึกโลหะของมันได้

นอกจากนี้ยังมีทฤษฎีว่าวงโคจร 1s และ 2s ทับซ้อนกันที่แรงกดดันสูง นั่นคือทั้งอิเล็กตรอนภายใน (1s ² ) และเวเลนซ์อิเล็กตรอน(2s ¹ ) ควบคุมคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์และทางแสงของลิเธียมในเฟสซุปเปอร์คอมแพคเหล่านี้

เลขออกซิเดชัน

กล่าวว่าการกำหนดค่าอิเล็กตรอนของลิเธียมคือ 2s ¹มันสามารถสูญเสียอิเล็กตรอนตัวเดียวได้ อีกสองวงจากวงโคจรภายใน 1s ²จะต้องใช้พลังงานมากในการกำจัด

ดังนั้นลิเธียมจึงมีส่วนร่วมในสารประกอบเกือบทั้งหมด (อนินทรีย์หรืออินทรีย์) โดยมีเลขออกซิเดชัน +1 ซึ่งหมายความว่าในพันธะ Li-E ที่ E มาเป็นองค์ประกอบใด ๆ จะถือว่าการดำรงอยู่ของ Li ⁺ไอออนบวก(ไม่ว่าพันธะนี้จะเป็นไอออนิกหรือโควาเลนต์)

เลขออกซิเดชัน -1 ไม่น่าเป็นไปได้สำหรับลิเธียมเนื่องจากจะต้องจับกับองค์ประกอบที่มีอิเล็กโทรเนกาติวิตีน้อยกว่ามันมาก ความจริงที่ว่าในตัวของมันเองนั้นเป็นเรื่องยากที่จะเป็นโลหะชนิดนี้

เลขออกซิเดชันเชิงลบนี้จะแสดงถึงโครงร่างอิเล็กทรอนิกส์²วินาที(เพื่อให้ได้อิเล็กตรอนหนึ่งตัว) และจะเป็นไอโซอิเล็กโทรนิกส์เป็นเบริลเลียมด้วย ตอนนี้การมีอยู่ของ Li ^- anion จะถูกสันนิษฐานและเกลือที่ได้มาจะถูกเรียกว่า lithuros

เนื่องจากมีศักยภาพในการออกซิเดชั่นที่ดีสารประกอบของมันส่วนใหญ่มี Li ⁺ไอออนบวกซึ่งเนื่องจากมีขนาดเล็กมากจึงสามารถทำให้เกิดผลโพลาไรซ์กับแอนไอออนขนาดใหญ่เพื่อสร้างพันธะโควาเลนต์ Li-E

คุณสมบัติ

เปลวไฟสีแดงเข้มของสารประกอบลิเธียม ที่มา: Antti T. Nissinen (https://www.flickr.com/photos/veisto/2128261964)

ลักษณะทางกายภาพ

โลหะสีขาวเงินที่มีพื้นผิวเรียบซึ่งพื้นผิวจะเปลี่ยนเป็นสีเทาเมื่อออกซิไดซ์หรือมืดลงเมื่อทำปฏิกิริยาโดยตรงกับไนโตรเจนในอากาศเพื่อสร้างไนไตรด์ที่สอดคล้องกัน มันเบามากจนลอยในน้ำหรือน้ำมัน

มันเนียนมากจนสามารถหั่นด้วยมีดหรือแม้แต่ใช้เล็บซึ่งไม่แนะนำเลย

มวลโมลาร์

6.941 ก. / โมล.

จุดหลอมเหลว

180.50 องศาเซลเซียส

จุดเดือด

1330 องศาเซลเซียส

ความหนาแน่น

0.534 g / mL ที่ 25 ° C

การละลาย

ใช่มันลอยอยู่ในน้ำ แต่มันเริ่มทำปฏิกิริยากับมันทันที มันละลายได้ในแอมโมเนียซึ่งเมื่อมันละลายอิเล็กตรอนจะถูกละลายเพื่อให้เกิดสีฟ้า

ความดันไอ

0.818 mm Hg ที่ 727 ° C; นั่นคือแม้จะไม่ได้อยู่ที่อุณหภูมิสูงก็ตามอะตอมของมันก็แทบจะไม่สามารถหลุดเข้าไปในเฟสของก๊าซได้

อิเล็ก

0.98 ในระดับ Pauling

พลังงานไอออไนเซชัน

แรก: 520.2 kJ / mol

วินาที: 7298.1 kJ / mol

ที่สาม: 11815 kJ / mol

ค่าเหล่านี้สอดคล้องกับพลังงานที่จำเป็นในการได้รับไอออนของก๊าซ Li ⁺ , Li ²⁺และ Li ³⁺ตามลำดับ

อุณหภูมิการสลายตัวอัตโนมัติ

179 องศาเซลเซียส

แรงตึงผิว

398 mN / m ที่จุดหลอมเหลว

ความเหนียว

ในสภาพของเหลวจะมีความหนืดน้อยกว่าน้ำ

ความร้อนของฟิวชั่น

3.00 กิโลจูล / โมล

ความร้อนของการกลายเป็นไอ

136 กิโลจูล / โมล

ความจุความร้อนกราม

24,860 J / mol · K. ค่านี้สูงเป็นพิเศษ สูงสุดขององค์ประกอบทั้งหมด

ความแข็ง Mohs

0.6

ไอโซโทป

ตามธรรมชาติลิเธียมเกิดขึ้นในรูปของไอโซโทปสองไอโซโทป: ⁶ Li และ⁷ Li มวลอะตอม 6.941 u เพียงอย่างเดียวบ่งชี้ว่าทั้งสองชนิดใดมากที่สุด: ⁷ Li อย่างหลังคิดเป็น 92.4% ของอะตอมลิเทียมทั้งหมด ในขณะที่⁶ Li ประมาณ 7.6%

ในสิ่งมีชีวิตสิ่งมีชีวิตชอบ⁷ Li ถึง⁶ Li; อย่างไรก็ตามในเมทริกซ์แร่วิทยาไอโซโทป⁶ Li จะได้รับดีกว่าดังนั้นเปอร์เซ็นต์ความอุดมสมบูรณ์จึงเพิ่มขึ้นสูงกว่า 7.6%

การเกิดปฏิกิริยา

แม้ว่าจะมีปฏิกิริยาน้อยกว่าโลหะอัลคาไลอื่น ๆ แต่ก็ยังคงเป็นโลหะที่มีการใช้งานอยู่พอสมควรดังนั้นจึงไม่สามารถสัมผัสกับบรรยากาศได้โดยไม่ต้องผ่านกระบวนการออกซิเดชัน ขึ้นอยู่กับเงื่อนไข (อุณหภูมิและความดัน) มันทำปฏิกิริยากับองค์ประกอบที่เป็นก๊าซทั้งหมด: ไฮโดรเจนคลอรีนออกซิเจนไนโตรเจน และมีของแข็งเช่นฟอสฟอรัสและกำมะถัน

ศัพท์เฉพาะ

ไม่มีชื่ออื่นสำหรับโลหะลิเธียม เกี่ยวกับสารประกอบของมันส่วนใหญ่ถูกตั้งชื่อตามระบบการตั้งชื่อแบบดั้งเดิมหรือหุ้น สถานะออกซิเดชั่นของ +1 นั้นไม่มีการเปลี่ยนแปลงในทางปฏิบัติดังนั้นในระบบการตั้งชื่อหุ้นจึงไม่เขียน (I) ไว้ท้ายชื่อ

ตัวอย่าง

ตัวอย่างเช่นพิจารณาสารประกอบ Li ₂ O และ Li ₃ N

Li ₂ O ได้รับชื่อดังต่อไปนี้:

- ลิเธียมออกไซด์ตามระบบการตั้งชื่อหุ้น

- ลิติกออกไซด์ตามระบบการตั้งชื่อแบบดั้งเดิม

- ไดลิเธียมมอนอกไซด์ตามระบบการตั้งชื่อ

ในขณะที่ Li ₃ N เรียกว่า:

- ลิเธียมไนไตรด์ระบบการตั้งชื่อหุ้น

- ลิติกไนไตรด์ศัพท์ดั้งเดิม

- ไตรลิเธียมโมโนไนไตรด์ระบบการตั้งชื่อ

บทบาททางชีวภาพ

ไม่ทราบขอบเขตที่ลิเทียมอาจจำเป็นหรือไม่จำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิต ในทำนองเดียวกันกลไกที่สามารถเผาผลาญได้นั้นไม่แน่นอนและยังอยู่ในระหว่างการศึกษา

ดังนั้นจึงไม่มีใครรู้ว่าอาหารที่“ อุดม” ด้วยลิเทียมมีผลดีอย่างไร แม้ว่าจะพบได้ในทุกเนื้อเยื่อของร่างกาย โดยเฉพาะในไต

ตัวควบคุมระดับ seratonin

ทราบผลทางเภสัชวิทยาของเกลือลิเธียมบางชนิดในร่างกายโดยเฉพาะในสมองหรือระบบประสาท ตัวอย่างเช่นมันควบคุมระดับของเซโรโทนินซึ่งเป็นโมเลกุลที่รับผิดชอบด้านเคมีของความสุข ที่กล่าวมาจึงไม่ใช่เรื่องแปลกที่จะคิดว่ามันเปลี่ยนแปลงหรือปรับเปลี่ยนอารมณ์ของผู้ป่วยที่บริโภคพวกเขา

อย่างไรก็ตามพวกเขาไม่แนะนำให้บริโภคลิเธียมร่วมกับยาที่ต่อสู้กับภาวะซึมเศร้าเนื่องจากมีความเสี่ยงที่จะเพิ่มเซโรโทนินมากเกินไป

ไม่เพียง แต่ช่วยต่อสู้กับภาวะซึมเศร้าเท่านั้น แต่ยังรวมถึงโรคสองขั้วและโรคจิตเภทรวมถึงความผิดปกติทางระบบประสาทอื่น ๆ อีกด้วย

ข้อบกพร่อง

โดยวิธีการคาดเดาบุคคลที่รับประทานอาหารที่มีลิเธียมไม่ดีจะถูกสงสัยว่ามีแนวโน้มที่จะเป็นโรคซึมเศร้าหรือฆ่าตัวตายหรือฆาตกรรม อย่างไรก็ตามผลของการขาดอย่างเป็นทางการยังไม่ทราบแน่ชัด

หาและผลิตได้ที่ไหน

ลิเทียมไม่สามารถพบได้ในเปลือกโลกน้อยกว่ามากในทะเลหรือในชั้นบรรยากาศในสภาพบริสุทธิ์เป็นโลหะสีขาวมันวาว แต่มันได้รับการเปลี่ยนแปลงเป็นเวลาหลายล้านปีโดยมีตำแหน่งเป็น Li ⁺ ion (ส่วนใหญ่) ในแร่ธาตุและกลุ่มหินบางชนิด

คาดว่าความเข้มข้นในเปลือกโลกอยู่ระหว่าง 20 ถึง 70 ppm (ส่วนต่อล้านส่วน) ซึ่งเทียบเท่ากับประมาณ 0.0004% ของมัน ในขณะที่อยู่ในน่านน้ำทางทะเลความเข้มข้นอยู่ในลำดับ 0.14 และ 0.25 ppm; นั่นคือลิเธียมมีมากในหินและแร่ธาตุมากกว่าในน้ำเกลือหรือเตียงทะเล

แร่ธาตุ

Spodumene quartz หนึ่งในแหล่งลิเธียมตามธรรมชาติ ที่มา: Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0

แร่ธาตุที่พบโลหะนี้มีดังต่อไปนี้:

- Spodumene, LiAl (SiO ₃ ) ₂

- Petalite, LiAlSi ₄ O ₁₀

- Lepidolite, K (Li, Al, Rb) ₂ (Al, Si) ₄ O ₁₀ (F, OH) ₂

แร่ธาตุทั้งสามนี้มีเหมือนกันคือลิเทียมอะลูมิโนซิลิเกต ยังมีแร่ธาตุอื่น ๆ ที่สามารถดึงโลหะออกมาได้เช่นแอมบลิโกไนต์เอลบาไนต์ไตรปิลไลต์ยูคริปไทต์หรือดินเหนียวเฮคเตอร์ อย่างไรก็ตามสโปดูมีนเป็นแร่ธาตุที่ผลิตลิเทียมได้มากที่สุด แร่ธาตุเหล่านี้ประกอบขึ้นเป็นหินอัคนีเช่นหินแกรนิตหรือเพ็กมาไทต์

น่านน้ำทางทะเล

ในความสัมพันธ์กับทะเลสกัดจากน้ำเกลือเป็นลิเธียมคลอไรด์ไฮดรอกไซด์หรือคาร์บอเนต LiCl LiOH และ Li ₂ CO ₃ตามลำดับ ในทำนองเดียวกันสามารถหาได้จากทะเลสาบหรือทะเลสาบหรือในน้ำเกลือที่แตกต่างกัน

โดยรวมแล้วลิเธียมอยู่ในอันดับที่ 25 ขององค์ประกอบบนโลกซึ่งมีความสัมพันธ์อย่างดีกับความเข้มข้นต่ำทั้งในบกและในน้ำดังนั้นจึงถือว่าเป็นองค์ประกอบที่ค่อนข้างหายาก

ดาว

ลิเทียมพบในดาวฤกษ์อายุน้อยในปริมาณที่มากขึ้นกว่าในดาวฤกษ์ที่มีอายุมาก

ในการได้มาหรือผลิตโลหะนี้ในสภาพบริสุทธิ์มีสองทางเลือก (โดยไม่สนใจด้านเศรษฐกิจหรือความสามารถในการทำกำไร): แยกออกจากการขุดหรือรวบรวมในน้ำเกลือ หลังเป็นแหล่งที่โดดเด่นในการผลิตโลหะลิเธียม

การผลิตลิเทียมโลหะด้วยกระแสไฟฟ้า

จากน้ำเกลือจะได้ส่วนผสมที่หลอมเหลวของ LiCl ซึ่งสามารถนำไปอิเล็กโทรไลซิสเพื่อแยกเกลือออกเป็นส่วนประกอบของธาตุ:

LiCl (ลิตร) → Li (s) + 1/2 Cl ₂ (g)

ในขณะที่แร่ธาตุถูกย่อยในอาหารที่เป็นกรดเพื่อให้ได้ Li ⁺ไอออนหลังจากกระบวนการแยกและทำให้บริสุทธิ์

ชิลีถูกจัดให้เป็นผู้ผลิตลิเทียมรายใหญ่ที่สุดในโลกโดยได้รับจากแฟลตเกลือ Atacama ในทวีปเดียวกันอาร์เจนตินาตามหลังประเทศที่สกัด LiCl จาก Salar del Hombre Muerto และสุดท้ายคือโบลิเวีย อย่างไรก็ตามออสเตรเลียเป็นผู้ผลิตลิเทียมรายใหญ่ที่สุดจากการใช้ประโยชน์จากสโปดูมีน

ปฏิกิริยา

ปฏิกิริยาที่รู้จักกันดีของลิเทียมคือปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเมื่อสัมผัสกับน้ำ:

2Li (s) + 2H ₂ O (l) → 2LiOH (aq) + H ₂ (g)

LiOH เป็นลิเทียมไฮดรอกไซด์และอย่างที่เห็นได้คือมันผลิตก๊าซไฮโดรเจน

ทำปฏิกิริยากับก๊าซออกซิเจนและไนโตรเจนเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ต่อไปนี้:

4Li (s) + O ₂ (g) → 2Li ₂ O (s)

2Li (s) + O ₂ (g) → 2Li ₂ O ₂ (s)

Li ₂ O คือลิเธียมออกไซด์ซึ่งมีแนวโน้มที่จะก่อตัวขึ้นด้านบนของ Li ₂ O ₂ซึ่งเป็นเปอร์ออกไซด์

6Li (s) + N ₂ (g) → 2Li ₃ N (s)

ลิเธียมเป็นโลหะอัลคาไลชนิดเดียวที่สามารถทำปฏิกิริยากับไนโตรเจนและทำให้เกิดไนไตรด์นี้ ในสารประกอบเหล่านี้สามารถสันนิษฐานได้ว่ามีไอออนบวก Li ⁺มีส่วนร่วมในพันธะไอออนิกที่มีลักษณะโควาเลนต์ (หรือในทางกลับกัน)

นอกจากนี้ยังสามารถตอบสนองโดยตรงและรุนแรงกับฮาโลเจน:

2Li (s) + F ₂ (g) → LiF (s)

ยังทำปฏิกิริยากับกรด:

2Li (s) + 2HCl (conc) → 2LiCl (aq) + H ₂ (g)

3Li (s) + 4HNO ₃ (เจือจาง) → 3LiNO ₃ (aq) + NO (g) + 2H ₂ O (l)

สารประกอบ LiF, LiCl และ LiNO ₃คือลิเธียมฟลูออไรด์คลอไรด์และไนเตรตตามลำดับ

และเกี่ยวกับสารประกอบอินทรีย์ที่รู้จักกันดีคือลิเธียมบิวทิล:

2 ไล+ C ₄ H ₉ X → C ₄ H ₉ Li + LiX

โดยที่ X คืออะตอมของฮาโลเจนและ C ₄ H ₉ X เป็นอัลคิลเฮไลด์

ความเสี่ยง

โลหะบริสุทธิ์

ลิเธียมทำปฏิกิริยากับน้ำอย่างรุนแรงและสามารถทำปฏิกิริยากับความชื้นบนผิวหนังได้ นั่นคือเหตุผลว่าทำไมถ้ามีคนจัดการมันด้วยมือเปล่าพวกเขาจะถูกไฟไหม้ และถ้าเป็นเม็ดหรือในรูปแบบผงก็จะติดไฟที่อุณหภูมิห้องจึงก่อให้เกิดอันตรายจากไฟไหม้

ควรใช้ถุงมือและแว่นตานิรภัยในการจับโลหะนี้เนื่องจากการสัมผัสกับดวงตาเพียงเล็กน้อยอาจทำให้เกิดการระคายเคืองอย่างรุนแรง

หากสูดดมผลกระทบอาจเลวร้ายยิ่งขึ้นคือการเผาไหม้ทางเดินหายใจและทำให้เกิดอาการบวมน้ำที่ปอดเนื่องจากการก่อตัวของ LiOH ซึ่งเป็นสารกัดกร่อน

โลหะนี้ต้องเก็บไว้ใต้น้ำมันหรือในที่แห้งและเฉื่อยมากกว่าไนโตรเจน ตัวอย่างเช่นในอาร์กอนดังที่แสดงในภาพแรก

สารประกอบ

สารประกอบที่ได้จากลิเธียมโดยเฉพาะเกลือของมันเช่นคาร์บอเนตหรือซิเตรตจะปลอดภัยกว่ามาก ตราบใดที่คนที่กินเข้าไปยังคงเคารพข้อบ่งชี้ที่แพทย์กำหนด

ผลข้างเคียงที่ไม่พึงปรารถนาบางประการที่อาจทำให้เกิดในผู้ป่วย ได้แก่ ท้องร่วงคลื่นไส้อ่อนเพลียเวียนศีรษะมึนงงสั่นปัสสาวะมากเกินไปกระหายน้ำและน้ำหนักตัวเพิ่มขึ้น

ผลกระทบอาจร้ายแรงกว่าในหญิงตั้งครรภ์ส่งผลต่อสุขภาพของทารกในครรภ์หรือเพิ่มความพิการ แต่กำเนิด ในทำนองเดียวกันไม่แนะนำให้บริโภคในมารดาที่ให้นมบุตรเนื่องจากลิเธียมสามารถผ่านจากนมไปยังทารกได้และจากนั้นจะทำให้เกิดความผิดปกติหรือผลเสียทุกชนิด

การประยุกต์ใช้งาน

การใช้โลหะชนิดนี้ที่รู้จักกันดีที่สุดในระดับที่นิยมอาศัยอยู่ในด้านการแพทย์ อย่างไรก็ตามมีการประยุกต์ใช้ในด้านอื่น ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการจัดเก็บพลังงานผ่านการใช้แบตเตอรี่

โลหะวิทยา

เกลือลิเธียมโดยเฉพาะ Li ₂ CO ₃ทำหน้าที่เป็นสารเติมแต่งในกระบวนการหล่อเพื่อวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกัน:

-Degass

-Desulfurizes

- กำหนดธัญพืชของโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก

- เพิ่มความลื่นไหลของตะกรันของแม่พิมพ์หล่อ

- ลดอุณหภูมิการหลอมในการหล่ออลูมิเนียมเนื่องจากมีความร้อนจำเพาะสูง

มีพันธะ

สารประกอบอัลคิลลิเธียมใช้ในการอัลคิเลต (เพิ่มโซ่ด้านข้าง R) หรืออาริลาร์ (เพิ่มกลุ่มอะโรมาติก Ar) โครงสร้างโมเลกุล พวกเขามีความโดดเด่นในเรื่องความสามารถในการละลายที่ดีในตัวทำละลายอินทรีย์และสำหรับการไม่ทำปฏิกิริยาในตัวกลางของปฏิกิริยา ดังนั้นจึงทำหน้าที่เป็นรีเอเจนต์หรือตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับการสังเคราะห์สารอินทรีย์หลายชนิด

น้ำมันหล่อลื่น

ลิเธียมสเตียเรต (ผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาระหว่างจาระบีและ LiOH) ถูกเติมลงในน้ำมันเพื่อสร้างส่วนผสมที่หล่อลื่น

น้ำมันหล่อลื่นลิเธียมนี้ทนต่ออุณหภูมิสูงไม่แข็งตัวเมื่อทำให้เย็นลงและเฉื่อยกับออกซิเจนและน้ำ ดังนั้นจึงพบว่ามีการใช้งานในด้านการทหารการบินอวกาศอุตสาหกรรมยานยนต์ ฯลฯ

สารเติมแต่งเซรามิกและแก้ว

แว่นตาหรือเซรามิกที่ผ่านการบำบัดด้วย Li ₂ O จะมีความหนืดต่ำกว่าเมื่อหลอมละลายและมีความต้านทานต่อการขยายตัวทางความร้อนมากขึ้น ตัวอย่างเช่นเครื่องใช้ในครัวทำจากวัสดุเหล่านี้และแก้ว Pyrex ก็มีสารประกอบนี้อยู่ในองค์ประกอบเช่นกัน

โลหะผสม

เนื่องจากมันเป็นโลหะเบาจึงเป็นโลหะผสมของมัน ในบรรดาอลูมิเนียมลิเธียม เมื่อเพิ่มเป็นสารเติมแต่งไม่เพียง แต่ทำให้มีน้ำหนักน้อยลง แต่ยังทนต่ออุณหภูมิสูงได้ดีขึ้นอีกด้วย

สารทำความเย็น

ความร้อนจำเพาะสูงทำให้เหมาะอย่างยิ่งที่จะใช้เป็นสารทำความเย็นในกระบวนการที่มีการปล่อยความร้อนจำนวนมาก ตัวอย่างเช่นในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ เนื่องจาก "มีค่าใช้จ่าย" ในการเพิ่มอุณหภูมิและป้องกันไม่ให้ความร้อนแผ่ออกสู่ภายนอกได้ง่าย

แบตเตอรี่

และการใช้งานที่มีแนวโน้มมากที่สุดคือแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในตลาด สิ่งเหล่านี้ใช้ประโยชน์จากความสะดวกในการที่ลิเธียมถูกออกซิไดซ์เป็น Li ⁺เพื่อใช้อิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาและเปิดใช้งานวงจรภายนอก ดังนั้นอิเล็กโทรดจึงทำจากลิเธียมโลหะหรือโลหะผสมของมันโดยที่ Li ⁺สามารถแทรกระหว่างกันและเดินทางผ่านวัสดุอิเล็กโทรไลต์ได้

วงดนตรี Evanescense เป็นผู้ที่อยากรู้อยากเห็นในที่สุดจึงได้อุทิศเพลงที่มีชื่อว่า "Lithium" ให้กับแร่ธาตุนี้

อ้างอิง

1. ตัวสั่นและแอตกินส์ (2008) เคมีอนินทรีย์. (พิมพ์ครั้งที่สี่). Mc Graw Hill
2. ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Lawrence Livermore (23 มิถุนายน 2560). มองไปที่โครงสร้างผลึกของลิเธียม สืบค้นจาก: phys.org
3. F. Degtyareva (เอสเอฟ) โครงสร้างที่ซับซ้อนของลิเธียมหนาแน่น: แหล่งกำเนิดอิเล็กทรอนิกส์ สถาบัน Solid State Physics Russian Academy of Sciences, Chernogolovka, Russia
4. Advameg, Inc. (2019). ลิเธียม ดึงมาจาก: chemistryexplained.com
5. ศูนย์ข้อมูลเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ (2019) ลิเธียม ฐานข้อมูล PubChem CID = 3028194 สืบค้นจาก: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. Eric Eason (30 พฤศจิกายน 2553). เวิลด์ลิเธียมซัพพลาย. กู้คืนจาก: large.stanford.edu
7. Wietelmann, U. , & Klett, J. (2018). 200 ปีของลิเธียมและ 100 ปีของเคมีออร์แกโนลิเธียม Zeitschrift ขน anorganische und allgemeine Chemie, 644 (4), 194–204 ดอย: 10.1002 / zaac.201700394