Litiumin tai alkuaineen 3 kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet

Alkalimetalliksi luokitellun litiumin löysi Johan August Arfwedson vuonna 1817. Se tapahtui hänen tarkkaillessaan, että kun hän poltti petaliittimineraaleja, siitä tuli kirkkaan punainen liekki. Hän kiinnostui näkemästään ja teki useita tutkimuksia, joissa havaittiin, että aine käyttäytyi kuin alkalimetalli. Tämä metalli oli kuitenkin tuolloin kevyempi kuin natrium.

Myöhemmin, vuonna 1821, englantilainen kemisti William Brande sai pienen näytteen puhdasta litiumia, mutta tämä ei riittänyt lisämittausten tekemiseen. Vasta vuonna 1855 pystyttiin valmistamaan suuria määriä puhdasta litiumia. Nämä edistysaskeleet saavutettiin saksalaisten ja brittiläisten kemistien Robert Bunsenin ja Augustus Matthiessenin ansiosta.

Litiumia koskevat perustiedot

Arfwedson nimesi alkalimetallinsa kiven mukaan ( kreikan sanasta lithos ) kuvastaakseen sen alkuperää.

1. Atominumero : 3
2. Symboli : Li
3. Atomimassa : 6,941 g.mol ^-1
4. Atomipaino : [6,938; 6 997]
5. Tiheys : 0,53 g.cm ^-3 20 °C:ssa
6. Elektronikonfiguraatio : 1s ² 2s ¹ tai [He]2s ¹
7. Viite : IUPAC 2009
8. Se on ensimmäinen emäksistä jaksollisessa taulukossa ja luonnossa sitä esiintyy Li6- ja Li7-isotooppien seoksessa.

Litiumin ominaisuudet

Litiumin merkittävimmistä ominaisuuksista erottuvat seuraavat: sen korkea lämpökapasiteetti, jolla on suurin ominaislämpö kaikista kiinteistä elementeistä. Sen laaja lämpötila-alue nestemäisessä tilassa; sen suuri lämmönjohtavuus. Litium on kevyin kiinteä metalli, jonka tiheys on noin puolet veden tiheydestä. Sen alhainen sulamispiste (180,54 C) ja kiehumispiste 1342 C.

Toisaalta litiumin ominaispaino on 0,534 (20 C) ja sen valenssi on 1. Metallinen litium on hopeanhohtoinen, liukenee lyhytketjuisiin alifaattisiin amiineihin ja liukenematon hiilivetyihin. Tällä metallilla on suuri määrä reaktioita, se reagoi veden kanssa, mutta ei niin voimakkaasti kuin natrium. Samoin se reagoi hapen kanssa muodostaen monooksidia ja peroksidia ja on ainoa alkalimetalli, joka pystyy reagoimaan typen kanssa huoneenlämpötilassa. Siksi tätä metallia tulisi varastoida mineraaliöljyssä. Alkuainelitium on erittäin syttyvää, mutta se on vähemmän reaktiivista ja räjähtävää kuin muut alkalimetallit.

Litiumin käyttötarkoitukset tai sovellukset

Sekä litiumia että sen komponentteja on käytetty vuosien varrella erilaisiin toimintoihin. Mainitsemme muutaman:

1. Kuten jo mainittiin, metallilla litiumilla on kaikista kiinteistä alkuaineista suurin ominaislämpö. Tästä syystä tällä metallilla on korkeat sovellukset lämmönsiirrossa.
2. Litiumstearaattia sekoitetaan öljyjen kanssa monikäyttöisten voiteluaineiden valmistamiseksi. Myös korkeiden lämpötilojen tuottamiseksi.
3. Litiumhydroksidia käytetään hiilidioksidin absorboimiseen avaruusajoneuvoissa.
4. Litiumia voidaan seostaa alumiinin, kuparin, mangaanin ja kadmiumin kanssa korkean suorituskyvyn lentokoneseosten valmistamiseksi.
5. Litiumia käytetään joskus materiaalina akun anodeissa sen korkean sähkökemiallisen potentiaalin vuoksi. Sen yhdisteitä käytetään kuivakennoissa ja akuissa.
6. Litiumkloridi ja litiumbromidi ovat erittäin hygroskooppisia, minkä vuoksi niitä käytetään kuivausaineina.
7. Litiumia käytetään myös erikoislasien ja keramiikan valmistuksessa. Litiumpohjaisia ​​yhdisteitä (kuten litiumhiiltä Li2CO3) käytetään joskus lääkkeissä. Itse asiassa Yhdysvaltain elintarvike- ja lääkevirasto (FDA) on hyväksynyt litiumin reseptilääkkeeksi kaksisuuntaisen mielialahäiriön hoitoon.

litiumlähteet

Litium ei ole luonnossa vapaa metalli. Pieniä määriä sitä kuitenkin löytyy käytännöllisesti katsoen kaikista magmakivistä ja mineraalilähdevesistä. Litiumia sisältävät mineraalit ovat kuitenkin lepidoliitti, petaliitti, amblygoniitti ja spodumeeni. Toisaalta metallista litiumia valmistetaan elektrolyyttisesti sulasta kloridista.

Litiumin fyysiset tiedot

1. Isotoopit:  8 isotooppia [Li _-4 – Li- ₁₁ ]. Li-6 (7,59 % runsaus) ja Li-7 (92,41 % runsaus) ovat molemmat stabiileja.
2. Atomisäde (pm):  155
3. Atomitilavuus (cc/mol):  13.1
4. Kovalenttinen säde (pm):  163
5. Ionisäde:  68 (+1e)
6. Lämpö: spesifinen (@ 20 °CJ/g mol):  3,489; sulamispiste (kJ/mol):  2,89; haihtumisnopeus (kJ/mol):  148
7. Debye-lämpötila (°K):  400,00
8. Paulingin negatiivisuusluku:  0,98
9. Ensimmäinen ionisoiva energia (kJ/mol):  519,9
10. Hapetustilat:  1
11. Hilarakenne:  Runkokeskeinen kuutio
12. Hilavakio (Å):  3,490
13. Magneettinen järjestys:  paramagneettinen
14. Sähkövastus (20°C):  92,8 nΩ m
15. Lämmönjohtavuus (300 K):  84,8 W m−1 K−1
16. Lämpölaajeneminen (25°C):  46 µm m−1 K−1
17. Ääninopeus (ohut sauva) (20°C):  6000 m/s
18. Modulus : Youngin:  4,9 GPa; raja:  4,2 GPa; massa:  11 GPa.
19. Mohsin kovuus:  0,6

Lähteet

1. Los Alamos National Laboratory (2001)
2. IUPAC 2009
3. Crescent Chemical Company (2001)
4. Langen kemian käsikirja (1952)