Lithium - co to je? Atom, jádro, energie lithia. Lítiové iontové baterie

Lithium - co to je? V tomto článku se pokusíme odpovědět na tuto otázku. Zde definujeme jak atom lithia, tak kov, který tvoří. Budeme také zvažovat jeho fyzikální a chemické vlastnosti, jeho použití a přítomnost v přírodě, metody extrakce a některé historické údaje.

Úvod

Li je prvek chemické tabulky DI Mendelejeva. Patří do první skupiny (podle zastaralé klasifikace) 2. období. Atomové číslo - №3. Jednoduchá látka, která je tvořena atomy lithia, je prezentována ve formě alkalických a měkkých kovů stříbrně bílé barvy.

Historická data

Lithium se otevřelo v roce 1817. To udělal švédský chemik Johann Arfvedson. Nejprve se Li nacházel ve složení minerálního petalitu a pak byl nalezen v spodumene a lepidolitu. Kovová forma obdržela první Humphry Davy v roce 1818.

Jméno bylo dáno vzhledem k tomu, že Li byla poprvé nalezena v kamenech, které v překladu z řečtiny mají souhlasnou strukturu slova samotným lithiem. Zpočátku to bylo nazýváno lithiem, ale J. Berzelius navrhl změnit jméno.

Fyzický počet charakteristik

– что это такое? Lithium - co to je? Při zodpovězení této otázky je důležité si uvědomit její fyzikální a chemické vlastnosti.

Li je kov se stříbřitě bílou barvou, je spíše měkký a tvárný. Tato jednoduchá látka může být zpracována lisováním a / nebo válcováním.

V podmínkách pokojové teploty je toto tělo charakterizováno mřížkou středem těla a jeho prostorová skupina je m3m. Za podmínek pod teplotou pod 78 K se stává stabilní a mřížová krystalická forma se stává hexagonální hustou strukturou, ve které všechny atomy lithia mají dvanáct "blízkých sousedů", které se nacházejí na vrcholu cuboktandu.

Mezi všemi alkalických kovů jako je lithium, má nejvyšší teplotu, při které začíná vařit (1340 ° C) nebo tavit (180,54 ° C). Při pokojové teplotě je hustota lithia mezi stejnou skupinou kovů nejnižší a dokonce nižší než hustota H ₂ O.

Něco o chemických vlastnostech

Li je alkalický kov, ale je relativně odolný proti vodě. Je nejméně aktivní mezi svou skupinou kovů. Například téměř nereaguje se suchými molekulami kyslíku při pokojové teplotě. Z tohoto důvodu není lithium nikdy uloženo v kerosenu. Ve vzduchu s mírným množstvím vlhkosti může reagovat s různými plyny. Příklady zahrnují nitridové, hydroxidové a uhličitanové plyny. Atomová hmotnost lithia je 6,941a. m.

Z tohoto důvodu se Li uchovává v petroletherech, parafínu, minerálních olejích nebo benzinu. Současně musí být plechová krabička vzduchotěsná. Jedním ze zajímavých vlastností lithia je jeho schopnost pokrýt oxidovou fólii s vysokou hustotou při teplotě 100 až 300 ° C.

Získání

Lithium - co to je? Dalším bodem při zvažování této otázky je identifikace způsobů její výroby a výroby.

Dnes je tento kov vyroben z přírodních minerálů. Rozklad kyseliny sírové, slinování s CaO nebo CaCO ₃ jsou také široce používány. Mezi méně běžně používané metody je rozlišováno ošetření K ₂ SO ₄ , následovaným loužením vodou. Bez ohledu na způsob získání nakonec vznikl uhličitan lithný, který je ve vodě špatně rozpustný. Pak se tato látka převede na chlorid (LiCl). Chlorid lithný se elektrolýzuje za použití směsí KCl nebo BaCl2, které snižují teplotu tání. Čištění lithia probíhá pomocí vakuové destilace.

Největší produkce Li se vyskytuje v Austrálii, Chile a Argentině. V roce 2015 bylo těženo asi 32,5 tisíc tun tohoto kovu. Kolaps SSSR vedl k úplné ztrátě výroby lithia na území Ruské federace, avšak v roce 2017 bylo zahájeno experimentální zařízení, které umožňuje jeho těžbu z chudých rud a vynaložení malého množství peněz na to.

Provoz

Při zodpovězení otázky o tom, co je - lithium, bude nesmírně důležité se seznámit s způsoby jeho použití.

V současné době existuje obrovský počet způsobů, jak používat metal Li. Jedním z takových příkladů je výroba polovodičů ze slitiny mědi a sulfidů lithia, které se používají v tepelných konvertorech.

Lithium vytváří anody pro zdroje chemického proudu a elektrolytické články s pevnými elektrolyty.

Molybdáty kobaltu a lithia vykazují jednu z nejlepších výkonových vlastností a vysokou energetickou náročnost jako lithiové elektrody s kladným nábojem pro baterie. Připojení hydroxid lithný použitý jako prvek při vytváření alkalických baterií typ Přidání stejné látky do trakčních baterií u některých typů baterií může prodloužit trvanlivost zařízení 2-3krát.

Energie lithia se používá k vytvoření laserů s vysokou účinností (asi 80%). Konkrétněji se používají monokrystaly fluoridu lithného. Optická vlákna s širokými spektrálními šířkami pásma se také používají s touto látkou.

Li slitiny s jinými kovy jsou také široce používány lidmi. Například sloučenina stříbra, zlata a lithia je mimořádně účinná spájkovací látka. Stejný kov, ale ve spojení s Mg, Cd, Al a Cu se začal používat v leteckém a kosmickém průmyslu. Alumináty a křemičitany lithia jsou základem pro tvorbu keramiky, která se vytvrzuje v podmínkách pokojové teploty. Používá se ve vojenských řemeslech, metalurgických činnostech. Okuláry na bázi Li jsou extrémně odolné a mohou být tvrzeny vláknem karbidu křemíku. Také tento kov posiluje slitiny olova, zvyšuje jejich plasticitu a odolnost proti korozi.

V elektronice se jako optický materiál pro rádiová zařízení používají triborany lithia-cesia. Niobad a lantum tantalát (LiNbO ₃ a LiTaO ₃ ) se používají také v odvětvích akustikou, optoelektronikou a nelineární optikou. Další lithium se používá pro plnění plynových výbojek kovových halogenových svítidel.

V metalurgickém průmyslu je Li používáno k deoxidaci a / nebo zvýšení indexu tažnosti a síly určité slitiny. Někdy se lithium používá jako redukční činidlo při metodě metalotermie, která se používá k obnově vzácných kovových sérií.

Lithium v ​​biologii

Lidské tělo potřebuje malé množství Li (denní dávka přibližně 100 μg u dospělého). Většina kovu je v tkáních srdce, jater, lymfatických uzlin, krevní plazmě, nadledvin, stejně jako ve štítné žláze.

Lithium se podílí na některých nejdůležitějších biochemických procesech:

• hraje důležitou roli v metabolismu tuků a sacharidů;
• podporuje imunitní systém;
• podílí se na prevenci alergií;
• snižuje nervozitu.

Léčiva na bázi lithia se používají v terapii k odstranění nebo potlačení duševních dysfunkcí vědomí a mozku. Tento kov se vylučuje z těla ledvinami.

O bateriích

Lithium-iontové baterie jsou jedním z typů elektrických zařízení, která slouží k ukládání a využívání zdrojů energie, a proto jim věnujeme trochu zvláštní pozornost.

Takové baterie jsou široce distribuovány v prostředí moderních domácích spotřebičů a používají se například v elektrických vozidlech nebo ukládacích zařízeních instalovaných v energetických systémech. U mobilních telefonů, notebooků, digitálních fotoaparátů, videokamer a výše zmíněných elektrických vozidel je tento typ baterie nejběžnější. První takové zařízení vydala společnost Sony v roce 1991.

Bateriové zařízení

Lithium-iontové baterie se skládají z elektrod, které jsou odděleny separátorem s póry. Současně je impregnován elektrolyty. Elektrodový obal se umístí do uzavřené obálky a do katalázových sběračů se připojí sada katod a anod. Skříň (skříň) může být vybavena pojistnými ventily, které znemožňují vnitřní tlak v případě nouze nebo přerušení provozu. Tyto baterie se vyznačují typem katodových materiálů používaných v zařízení. Lihové jádro v nich má řadu protonů, které se liší od součtu elektronů obklopujících jádro. Proto jsou tato zařízení nazývána iontová. Přenášejte elektrony v iontech akumulátorů s kladným nábojem. Takové částice jsou schopny proniknout do krystalových mřížek jiné série materiálů a tvarů chemické vazby v důsledku toho se vytvářejí oxidy a kovové soli.