Литий

Муниципальное бюджетное общеобразовательное         учреждение

Кесовогорская средняя общеобразовательная школа

имени дважды Героя Советского Союза А.В.Алелюхина

                                        Реферат

             на тему «Литий(Li)»

                                                                                                     Ученицы 11  класса        

                                                           Патрошкиной Валерии

ПГТ. Кесова Гора 2017 г.  

1. Характеристика элемента по плану        

Литий ― это элемент 2 периода главной подгруппы I группы периодической системы Д. И. Менделеева, элемент IA или подгруппы щелочных металлов.
Строение атома лития можно отразить так: 3Li ― 2ē, 1ē. Атомы лития будут проявлять сильные восстановительные свойства: легко отдадут свой единственный внешний электрон и получат в результате степень окисления (с. о.) +1. Эти свойства атомов лития будут слабее выражены, чем у атомов натрия, что связано с увеличением радиусов атомов: Rат (Li) < Rат (Na). Восстановительные свойства атомов лития выражены сильнее, чем у бериллия, что связано и с числом внешних электронов, и с расстоянием от ядра до внешнего уровня.
Литий ― простое вещество, представляет собой металл, а, следовательно, имеет металлическую кристаллическую решетку и металлическую химическую связь. Заряд иона лития: не Li+1 (так указывают с. о.), а Li+. Общие физические свойства металлов, вытекающие из их кристаллического строения: электро- и теплопроводность, ковкость, пластичность, металлический блеск и т. д.
Литий образует оксид с формулой Li2O ― это солеобразующий, основной оксид. Это соединение образовано за счет ионной химической связи Li2+O2-, взаимодействуют с водой, образуя щелочь.
Гидроксид лития имеет формулу LiOH. Это основание ― щелочь. Химические свойства: взаимодействие с кислотами, кислотными оксидами и солями.
В подгруппе щелочных металлов отсутствует общая формула "Летучие водородные соединения". Эти металлы не образуют летучих водородных соединений. Соединения металлов с водородом ― бинарные соединения ионного типа с формулой M+H-.

        2.История открытия.

 Литий был открыт в 1817 году шведским химиком А. Арфведсоном в минерале петалите; название от греч. lithos - камень. Металлический Литий впервые получен в 1818 году английским химиком Г. Дэви.

                            3.Нахождение в природе

Литий - типичный элемент земной коры (содержание 3,2·10-3% по массе), он накапливается в наиболее поздних продуктах дифференциации магмы - пегматитах. В мантии мало Лития - в ультраосновных породах всего 5·10-5% (в основных 1,5·10-3%, средних - 2·10-3%, кислых 4·10-3%). Близость ионных радиусов Li+, Fe2+ и Mg2+ позволяет Литию входить в решетки магнезиально-железистых силикатов - пироксенов и амфиболов. В гранитоидах он содержится в виде изоморфной примеси в слюдах. Только в пегматитах и в биосфере известно 28 самостоятельных минералов Лития (силикаты, фосфаты и другие). Все они редкие. В биосфере Литий мигрирует сравнительно слабо, роль его в живом веществе меньше, чем остальных щелочных металлов. Из вод он легко извлекается глинами, его относительно мало в Мировом океане (1,5·10-5%).В гранидах он содержится в виде изоморфной примеси в слюдах. Только в биосфере известно 28 минералов лития и силикаты, фасфаты и другие. Все они редкие. В биосфере литий мигрирует сравнительно слабо, роль его в живом веществе меньше, чем остальных щелочных металлов. Промышленные месторождения лития связаны как с магматическими породами (пегматиты), так и с биосферной(соленые) .

                  4. Получение

Соединения Лития получаются в результате гидрометаллургической переработки концентратов - продуктов обогащения литиевых руд. Основной силикатный минерал - сподумен перерабатывают по известковому, сульфатному и сернокислотному методам. В основе первого - разложение сподумена известняком при 1150- 1200 °С:

Li2O·Al2O3·4SiO2 + 8CaCO3 = Li2O·Al2O3 + 4(2CaO· SiO2) + 8CO2

При выщелачивании спека водой в присутствии избытка извести алюминат Лития разлагается с образованием гидрооксида Лития:

Li2O·Al2O3 + CaOH2 = 2LiOH + CaO·Al2O3

По сульфатному методу сподумен (и другие алюмосиликаты) спекают с сульфатом калия:

Li2O·Al2O3·4SiO2 + K2SO4 = Li2SO4 + K2O·Al2O3·4SiO2

Сульфат Лития растворяют в воде и из его раствора содой осаждают карбонат Лития:

Li2SO4+Na2CO3=Li2CO3 + Na2SO4.

По сернокислотному методу также получают сначала раствор сульфата Лития, а затем карбонат Лития; сподумен разлагают серной кислотой при 250-300 °С (реакция применима только для β-модификации сподумена):

β-Li2O·Al2O3·4SiO2 + H2SO4 = Li2SO4 + H2O·Al2O3·4SiO2

Метод используется для переработки руд, необогащенных сподуменом, если содержание в них Li2O не менее 1%. Фосфатные минералы Лития легко разлагаются кислотами, однако по более новым методам их разлагают смесью гипса и извести при 950-1050 °С с последующей водной обработкой спеков и осаждением из растворов карбоната Лития.

Металлический Литий получают электролизом расплавленной смеси хлоридов Лития и калия при 400-460 °С (весовое соотношение компонентов 1:1). Электролизные ванны футеруются магнезитом, алундом, муллитом, тальком, графитом и других материалами, устойчивыми к расплавленному электролиту; анодом служат графитовые, а катодом - железные стержни. Черновой металлический Литий содержит механические включения и примеси (К, Mg, Ca, Аl, Si, Fe, но главным образом Na). Включения удаляются переплавкой, примеси - рафинированием при пониженном давлении. В настоящее время большое внимание уделяется металлотермическим методам получения Лития.

                          5.Физические свойства

Компактный Литий- серебристо-белый металл, быстро покрывающийся темно-серым налетом, состоящим из нитрида LiaN и оксида Li2O. При обычной температуре Литий кристаллизуется в кубической объемно-центрированной решетке, а = 3,5098 Å. Атомный радиус 1,57 Å, ионный радиус Li+ 0,68 Å. Ниже -195 °С решетка Лития гексагональная плотноупакованная. Литий - самый легкий металл; плотность 0,534 г/см3 (20 °С); tпл 180,5°С, tкип. 1317°С. Удельная теплоемкость (при 0-100 °С) 3,31·103 Дж/(кг·К), то есть 0,790 кал/(г·град); термический коэффициент линейного расширения 5,6·10-5. Удельное электрическое сопротивление (20 °С) 9,29·10-4 ом·м (9,29 мком·см); температурный коэффициент электрического сопротивления (0-100 °С) 4,50·10-3. Литий парамагнитен. Металл весьма пластичен и вязок, хорошо обрабатывается прессованием и прокаткой, легко протягивается в проволоку. Твердость по Моосу 0,6 (тверже, чем Na и К), легко режется ножом. Давление истечения (15-20 °С) 17 Мн/м2 (1,7 кгс/мм2). Модуль упругости 5 Гн/м2 (500 кгс/мм2), предел прочности при растяжении 116 Мн/м2 (11,8 кгс/мм2), относительное удлинение 50-70% . Пары Лития окрашивают пламя в карминово-красный цвет.

                          6.Химические свойства.

Конфигурация внешней электронной оболочки атома Лития 2s1; во всех известных соединениях он одновалентен. При взаимодействии с кислородом или при нагревании на воздухе (горит голубым пламенем) Литий образует оксид Li2О (пероксид Li2O2 получается только косвенным путем). С водой реагирует менее энергично, чем другие щелочные металлы, при этом образуются гидрооксид LiOH и водород. Минеральные кислоты энергично растворяют Li (стоит первым в ряду напряжений, его нормальный электродный потенциал - 3,02 в).

Литий соединяется с галогенами (с иодом при нагревании), образуя галогениды (важнейший - хлорид лития). При нагревании с серой Литий дает сульфид Li2S, а с водородом - гидрид лития. С азотом Литий медленно реагирует уже при комнатной температуре, энергично - при 250 °С с образованием нитрида Li2N. С фосфором Литий непосредственно не взаимодействует, но в специальных условиях могут быть получены фосфиды. Нагревание Лития с углеродом приводит к получению карбида Li2C2, скремнием- силицида Лития. Бинарные соединения Литий - Li2О, LiH, Li3N, Li2C2, LiCl и другие, а также LiOH весьма реакционноспособны; при нагревании или плавлении они разрушают многие металлы, фарфор, кварц и другие материалы. Карбонат, фторид LiF, фосфат Li3PO4 и другие соединения Лития по условиям образования и свойствам близки к соответствующим производным магния и кальция.

Литий образует многочисленные литийорганические соединения, что определяет его большую роль в органическом синтезе.

Литий - компонент многих сплавов. С некоторыми металлами (Mg, Zn, Al) он образует твердые растворы значительной концентрации, со многими - интерметаллиды (LiAg, LiHg, LiMg2, LiAl и мн. других). Последние часто весьма тверды и тугоплавки, незначительно изменяются на воздухе; некоторые из них - полупроводники. Изучено ряд бинарных и тройных систем с участием Лития; соответствующие им сплавы уже нашли применение в технике.

                      7.Важные соединения и применения

Литий  органические соединения , соединения, содержащие связь углерод-литий. Алифатические соединения Li-бесцветные кристаллические вещества вязкие неперегонные жидкости или низкоплавкие воскообразные вещества. Ароматические соединения Li- белые или нерастворимые в углеводороде, растворимые в эфирах. LiH (гидрид лития) устойчивее гидридов других щелочных и щелочноземельных Me, служит такие для получения гидридов многих Me и в органическом синтезе- как сильный восстановитель. Важнейшая область применения Лития - ядерная энергетика. Изотоп 6Li - единственный промышленный источник для производства трития по реакции:

63Li + 10n = 31H + 42He

Сечения захвата тепловых нейтронов (σ) изотопами Лития резко различаются: 6Li 945,7Li 0,033; для естественной смеси 67 (в барнах); это важно в связи с техническим применением Лития - при изготовлении регулирующих стержней в системе защиты реакторов. Жидкий Литий (в виде изотопа 7Li) используется в качестве теплоносителя в урановых реакторах. Расплавленный 7LiF применяется как растворитель соединений U и Th в гомогенных реакторах. Крупнейшим потребителем соединений Лития является силикатная промышленность, в которой используют минералы Лития, LiF, Li2CO3 и многие специально получаемые соединения. В черной металлургии Литий, его соединения и сплавы широко применяют для раскисления, легирования и модифицирования многих марок сплавов. В цветной металлургии литием обрабатывают сплавы для получения хорошей структуры, пластичности и высокого предела прочности. Хорошо известны алюминиевые сплавы, содержащие всего 0,1% Лития,- аэрон и склерон; помимо легкости, они обладают высокой прочностью, пластичностью, стойкостью против коррозии и очень перспективны для авиастроения. Добавка 0,04% Лития к свинцово-кальциевым подшипниковым сплавам повышает их твердость и понижает трение. Соединения Лития используются для получения пластичных смазок. По значимости в современной технике Литий- один из важнейших редких элементов.

        8. Химологический прогноз.

Человек под знаком лития- интересная личность, индивидуальность, всегда со своей точкой зрения. Он, как немногие другие по праву нужен обществу и заслуживает со стороны других уважение.

Здоровье: человек- литий может иметь серьезные заболевания ,в плоть до рака ,и легко заражаться от других людей болезнями, с большим инкубационным периодом. Стоек к простудам, но подвержен к стрессам и депрессиям больше, чем другие элементы.

Темперамент и характер: человек под этим знаком стремиться занять первое место, хотя впереди много сложных препятствий, он будет их преодолевать не любыми способами, а с честью и достоинством. Основная черта характера лития –большая стойкость, выносливость, выдержка и упрямость. Li- скала, противостоящая трудным ситуациям. Этот человек может быть и хладнокровным, умеющий вести сделки, но в это же время терпеливым, любящим и справедливым во всех отношениях. В спорах человек-Li всегда остаётся при своей тоске зрения, даже если он не прав и это понимает.Li проявляет себя слабее, чем другие организационных моментах, но не всегда. Он преимущественно присутствует в горячих, ярких ,интересных , порой опасных ситуаций , иногда свидетелем , а иногда участником. Не все литии отличаются силой воли. Они очень доверчивы и не всегда защищены,Li легко обидеть  острым высказыванием в его адрес, чем поступком. Любимый цвет: оттенки красного, голубого, зеленого и пастельные тона.

Род профессий: человек-Li может работать  и в области творчества и в области «черных работ». Но и в том и в другом случае он трудолюбив , терпелив , корректив , внушает уважением относиться к начальству и другим людям. Не редко Li становится незаменимым работником.

Отношение с людьми: Литий лёгок в общении, необременённый  обязательствами. Он со всеми и во всех вопросах искренен и открыт. В компанию Li приносит что то новое для других. Плохая компания для Li азот и кислород, они могут надавить и испортить Li, оставив в его жизни свой след. В союзе лития с литием может быть страстная любовь на протяжении многих лет, а в союзе с кислородом будет присутствовать привязанность и привычка больше, чем любовь, это будет стабильная пара.

Друзья Li: на 1-ом месте сера и водород

                   на 2-ом азот и углерод

                   на 3-ем фосфор        

Вместе с друзьями литий может принести переустройство в монотонность жизни. Человек- литий не довольствуется малым, ведут не умеренную, а яркую, разнообразную, полную неожиданностей жизнь.