Le proprietà chimiche e fisiche del litio o elemento 3

Il litio, classificato come metallo alcalino, fu scoperto da Johan August Arfwedson nel 1817. Accadde mentre osservava che quando bruciava un minerale petalite, emanava una fiamma rosso vivo. Incuriosito da ciò che vide, fece diverse indagini in cui si scoprì che una sostanza si comportava come un metallo alcalino. Tuttavia, questo metallo, a quel tempo, era più leggero del sodio.

Successivamente, nel 1821, il chimico inglese William Brande ottenne un piccolo campione di litio puro, ma questo non fu sufficiente per effettuare ulteriori misurazioni. Fu solo nel 1855 che si poterono produrre grandi quantità di litio puro. Questi progressi sono stati raggiunti grazie ai chimici Robert Bunsen e Augustus Matthiessen, rispettivamente tedeschi e britannici.

Informazioni di base sul litio

Arfwedson ha chiamato il suo metallo alcalino dopo una pietra (dal greco lithos ) per riflettere la sua origine.

1. Numero atomico : 3
2. Simbolo : Li
3. Massa atomica : 6.941 g.mol ^-1
4. Peso atomico : [6.938; 6.997]
5. Densità : 0,53 g.cm ^-3 a 20°C
6. Configurazione elettronica : 1s ² 2s ¹ o [He]2s ¹
7. Riferimento : IUPAC 2009
8. È il primo degli alcali nella tavola periodica e in natura si trova in una miscela di isotopi Li6 e Li7.

Proprietà del litio

Tra le proprietà più significative che possiede il litio spiccano: la sua elevata capacità termica, avendo il più alto calore specifico di qualsiasi elemento solido. Il suo ampio intervallo di temperatura allo stato liquido; la sua grande conduttività termica. Il litio è il metallo solido più leggero, avendo circa la metà della densità dell’acqua. Ha un basso punto di fusione (180,54 C) e un punto di ebollizione di 1342 C.

D’altra parte, il peso specifico del litio è 0,534 (20 C) e la sua valenza è 1. Il litio metallico ha un aspetto argenteo, è solubile nelle ammine alifatiche a catena corta ed è insolubile negli idrocarburi. Questo metallo ha un gran numero di reazioni, reagisce con l’acqua, ma non così vigorosamente come il sodio. Allo stesso modo, reagisce con l’ossigeno per formare monossido e perossido ed è l’unico metallo alcalino in grado di reagire con l’azoto a temperatura ambiente. Pertanto, questo metallo deve essere conservato in olio minerale. Il litio elementare è estremamente infiammabile, tuttavia è meno reattivo ed esplosivo degli altri metalli alcalini.

Usi o applicazioni del litio

Sia il litio che i suoi componenti sono stati utilizzati negli anni per diverse attività. Ne citeremo alcuni:

1. Come già accennato, il litio metallico ha il più alto calore specifico di tutti gli elementi solidi. Per questo motivo, questo metallo ha elevate applicazioni nel trasferimento di calore.
2. Lo stearato di litio viene miscelato con oli per produrre lubrificanti multiuso. Inoltre, per generare alte temperature.
3. L’idrossido di litio viene utilizzato per assorbire l’anidride carbonica nei veicoli spaziali.
4. Il litio può essere legato con alluminio, rame, manganese e cadmio per realizzare leghe aeronautiche ad alte prestazioni.
5. Il litio viene talvolta utilizzato come materiale per gli anodi delle batterie a causa del suo elevato potenziale elettrochimico. I suoi composti sono utilizzati nelle celle a secco e negli accumulatori.
6. Il cloruro di litio e il bromuro di litio sono altamente igroscopici, motivo per cui vengono utilizzati come agenti essiccanti.
7. Il litio è utilizzato anche nella fabbricazione di vetri e ceramiche speciali ad alta resistenza. I composti a base di litio (come il carbonio di litio Li2CO3) sono talvolta utilizzati per i prodotti farmaceutici. In effetti, il litio è approvato dalla Food and Drug Administration (FDA) statunitense come farmaco da prescrizione per l’uso nel disturbo bipolare.

fonti di litio

Il litio non è un metallo che si trova libero in natura. Tuttavia, si trova in piccole quantità praticamente in tutte le rocce ignee e nelle acque sorgive minerali. Detto questo, i minerali che contengono litio sono lepidolite, petalite, amblygonite e spodumene. D’altra parte, il litio metallico viene prodotto elettroliticamente dal cloruro fuso.

Dati fisici del litio

1. Isotopi :  8 isotopi [da Li _-4 a Li- ₁₁ ]. Li-6 (7,59% di abbondanza) e Li-7 (92,41% di abbondanza) sono entrambi stabili.
2. Raggio atomico (pm):  155
3. Volume atomico (cc/mol):  13.1
4. Raggio covalente (pm):  163
5. Raggio ionico :  68 (+1e)
6. Calore: Specifico (@ 20°CJ/g mol):  3,489; fusione (kJ/mol):  2,89; velocità di evaporazione (kJ/mol):  148
7. Temperatura di Debye (°K):  400,00
8. Numero di negatività di Pauling:  0,98
9. Prima energia ionizzante (kJ/mol):  519,9
10. Stati di ossidazione:  1
11. Struttura reticolare:  cubica a corpo centrato
12. Costante reticolare (Å):  3.490
13. Ordine magnetico:  paramagnetico
14. Resistività elettrica (20°C):  92,8 nΩ·m
15. Conduttività termica (300 K):  84,8 W m−1 K−1
16. Espansione termica (25°C):  46 µm·m−1 K−1
17. Velocità del suono (asta sottile) (20°C):  6000 m/s
18. Modulo : Young:  4,9 GPa; limite:  4,2 GPa; sfuso:  11 GPa.
19. Durezza Mohs:  0,6

Fonti

1. Laboratorio nazionale di Los Alamos (2001)
2. IUPAC 2009
3. Società chimica crescente (2001)
4. Manuale di chimica di Lange (1952)