Литий

Ли́тий (химический символ — Li, от Шаблон:Lang-la) — химический элемент 1-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы первой группы, IA), второго периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 3. Щелочной металл.

Простое вещество литий — очень лёгкий (обладает наименьшей плотностью среди всех металлов — 0,534 г/см³), мягкий металл серебристо-белого цвета, тускнеющий на воздухе.Шаблон:Clear

История и происхождение названия

Литий был открыт в 1817 году шведским химиком и минералогом Иоганном Арфведсоном сначала в минерале петалите Li[AlSi₄O₁₀], а затем в сподумене 2LiAl[Si₂O₆] и в лепидолите K₂Li₃Al₅[Si₆O₂₀](F,OH)₄. Металлический литий впервые получил Гемфри Дэви в 1818 году.

Своё название литий получил из-за того, что был обнаружен в «камнях» (Шаблон:Lang-grc — камень). Первоначально назывался «литион», современное название было предложено Берцелиусом.

Физические свойства

Литий — серебристо-белый металл, мягкий и пластичный, твёрже натрия, но мягче свинца. Его можно обрабатывать прессованием и прокаткой.

При комнатной температуре металлический литий образует кристаллы Шаблон:Крист, координационное число 8. Ниже 78 К устойчивой кристаллической формой является плотноупакованная структура Шаблон:Крист; в ней каждый атом лития имеет 12 ближайших соседей, расположенных в вершинах кубооктаэдра.

Из всех щелочных металлов литий характеризуется самыми высокими температурами плавления и кипения (180,54 и 1340 °C, соответственно), у него самая низкая плотность при комнатной температуре среди всех металлов (0,533 г/см³, почти в два раза меньше плотности воды). Вследствие своей низкой плотности литий всплывает не только в воде, но и, например, в керосине.

Малые размеры атома лития приводят к появлению особых свойств металла. Например, он смешивается с натрием только при температуре ниже 380 °C и не смешивается с расплавленными калием, рубидием и цезием, в то время как другие па́ры щелочных металлов смешиваются друг с другом в любых соотношениях.

Карминово-красное окрашивание пламени солями лития

Химические свойства

Литий является щелочным металлом, однако относительно устойчив на воздухе. Литий является наименее активным щелочным металлом, с сухим воздухом (и даже с сухим кислородом) при комнатной температуре практически не реагирует. По этой причине литий является единственным щелочным металлом, который не хранят в керосине (к тому же плотность лития столь мала, что он будет в нём плавать); он может непродолжительное время храниться на воздухе.

Во влажном воздухе медленно реагирует с азотом и другими газами, находящимися в воздухе, превращаясь в нитрид Li₃N, гидроксид LiOH и карбонат Li₂CO₃.

$6\mathrm{L}\mathrm{i}+\mathrm{N}{\phantom{A}}_2⟶2\mathrm{L}\mathrm{i}{\phantom{A}}_3\mathrm{N}$

$2\mathrm{L}\mathrm{i}+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶2\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{O}\mathrm{H}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2$

Поэтому длительно литий хранят в петролейном эфире, парафине, газолине и/или минеральном масле в герметически закрытых жестяных коробках.

В кислороде при нагревании горит, превращаясь в оксид Li₂O.

$4\mathrm{L}\mathrm{i}+\mathrm{O}{\phantom{A}}_2⟶2\mathrm{L}\mathrm{i}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

Интересная особенность лития в том, что в интервале температур от 100 °C до 300 °C он покрывается плотной оксидной плёнкой и в дальнейшем не окисляется. В отличие от остальных щелочных металлов, дающих стабильные надпероксиды и озониды, надпероксид и озонид лития — нестабильные соединения.

В 1818 году немецкий химик Леопольд Гмелин установил, что литий и его соли окрашивают пламя в карминово-красный цвет, это является качественным аналитическим признаком для определения лития.

Температура самовоспламенения находится в районе 300 °C. Продукты горения раздражают слизистую оболочку носоглотки.

Спокойно, без взрыва и возгорания, реагирует с водой, образуя LiOH и H₂.

$2\mathrm{L}\mathrm{i}+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶2\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{O}\mathrm{H}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2$

Реагирует также с абсолютным этиловым спиртом (с образованием этилата):

$2\mathrm{L}\mathrm{i}+2\mathrm{C}{\phantom{A}}_2\mathrm{H}{\phantom{A}}_5\mathrm{O}\mathrm{H}⟶2\mathrm{C}{\phantom{A}}_2\mathrm{H}{\phantom{A}}_5\mathrm{O}\mathrm{L}\mathrm{i}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2$

Этилат лития полностью разлагается водой, с образованием гидроксида лития и этилового спирта, аналогично гидролизуется этилат натрия.

Вступает в реакцию с водородом (при 500—700 °C) с образованием гидрида лития:

$2\mathrm{L}\mathrm{i}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2⟶2\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{H}$

Реагирует с аммиаком при нагревании, при этом сначала образует амид лития (220 °C), а затем имид лития (400 °C):

$2\mathrm{L}\mathrm{i}+2\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3⟶2\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2$

$2\mathrm{L}\mathrm{i}+\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3⟶\mathrm{L}\mathrm{i}{\phantom{A}}_2\mathrm{N}\mathrm{H}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2$

Реагируя с галогенами (с иодом — только при нагревании, выше 200 °C) образует соответствующие галогениды:

$2\mathrm{L}\mathrm{i}+\mathrm{F}{\phantom{A}}_2⟶2\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{F}$

$2\mathrm{L}\mathrm{i}+\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2⟶2\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{C}\mathrm{l}$

$2\mathrm{L}\mathrm{i}+\mathrm{B}\mathrm{r}{\phantom{A}}_2⟶2\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{B}\mathrm{r}$

$2\mathrm{L}\mathrm{i}+\mathrm{I}{\phantom{A}}_2⟶2\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{I}$

При 130 °C реагирует с серой с образованием сульфида:

$2\mathrm{L}\mathrm{i}+\mathrm{S}⟶\mathrm{L}\mathrm{i}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}$

В вакууме при температуре выше 200 °C реагирует с углеродом (образуется ацетиленид):

$2\mathrm{L}\mathrm{i}+2\mathrm{C}⟶\mathrm{L}\mathrm{i}{\phantom{A}}_2\mathrm{C}{\phantom{A}}_2$

При 600—700 °C литий реагирует с кремнием с образованием силицида:

$4\mathrm{L}\mathrm{i}+\mathrm{S}\mathrm{i}⟶\mathrm{L}\mathrm{i}{\phantom{A}}_4\mathrm{S}\mathrm{i}$

Химически растворим в жидком аммиаке (−40 °C), образуется синий раствор.

В водном растворе ион лития имеет самый низкий стандартный электродный потенциал (−3,045 В) из-за малого размера и высокой степени гидратации иона лития.

Металлический литий вызывает ожоги при попадании на влажную кожу, слизистые оболочки и в глаза.

Нахождение в природе

Геохимия лития

Литий по геохимическим свойствам относится к крупноионным литофильным элементам, в числе которых калий, рубидий и цезий. Содержание лития в верхней континентальной коре составляет 21 г/т, в морской воде — Шаблон:Nobr.

Основные минералы лития — слюда лепидолит — KLi_1,5Al_1,5[Si₃AlO₁₀](F, OH)₂ и сподумен — 2LiAl[Si₂O₆] либо Li₂O·Al₂O₃·4SiO₂. Когда литий не образует самостоятельных минералов, он изоморфно замещает калий в широко распространённых породообразующих минералах.

Месторождения лития приурочены к редкометалльным гранитным интрузиям, в связи с которыми развиваются литиеносные пегматиты или гидротермальные комплексные месторождения, содержащие также олово, вольфрам, висмут и другие металлы. Стоит особо отметить специфические породы онгониты — граниты с магматическим топазом, высоким содержанием фтора и воды и исключительно высокими концентрациями различных редких элементов, в том числе и лития.

Другой тип месторождений лития — рассолы некоторых сильносолёных озёр и древних озёр, ставших солончаками.

Изотопы лития

Шаблон:Main Природный литий состоит из двух стабильных изотопов: ⁶Li (7,5 %) и ⁷Li (92,5 %); в некоторых образцах лития изотопное соотношение может быть сильно нарушено вследствие природного или искусственного фракционирования изотопов. Это следует иметь в виду при точных химических опытах с использованием лития или его соединений. У лития известны 7 искусственных радиоактивных изотопов (⁴Li — ¹²Li) и два ядерных изомера (^10m1Li и ^10m2Li). Все они короткоживущи, наиболее устойчивый из них, ⁸Li, имеет период полураспада 0,8403 с. Экзотический изотоп ³Li (трипротон), по-видимому, не существует как связанная система.

⁷Li является одним из немногих изотопов, возникших при первичном нуклеосинтезе (то есть в период от 1 секунды до 3 минут после Большого Взрыва) в количестве не более 10⁻⁹ от всех нуклидов первичного нуклеосинтеза. Некоторое количество изотопа ⁶Li, как минимум в десять тысяч раз меньшее, чем ⁷Li, также образовано в первичном нуклеосинтезе.

Примерно в десять раз больше ⁷Li образовались в звёздном нуклеосинтезе. Литий является промежуточным продуктом на одном из путей протон-протонного цикла, являющегося основным источником энергии Солнца и других не слишком горячих звёзд главной последовательности. При высоких температурах литий-7, взаимодействуя с протонами, активно преобразуется в два ядра гелия-4 (через ⁸Be).

В космосе

Аномально высокое содержание лития наблюдается в звёздных образованиях, состоящих из красного гиганта (или сверхгиганта), внутри которого находится нейтронная звезда — объектах Ландау — Торна — Житков.

Также имеется большое количество звёзд-гигантов с необычно высоким содержанием лития, что объясняется попаданием лития в атмосферу звёзд при поглощении ими экзопланет-гигантов.

Получение

Исходным сырьём для лития служат два источника: минеральное сырьё (например, сподумен), а также солевые растворы из соляных озёр, богатые солями лития. В обоих случаях результатом работы является карбонат лития Li₂CO₃ (LCE). Большая часть добывается из естественных водных линз в толще соляных озёр, в насыщенных соляных растворах которых концентрируется хлорид лития. Раствор выкачивается и выпаривается на солнце, полученная смесь солей перерабатывается. Содержание лития в растворе колеблется от 0,01 % до 1 %. Также значительная доля добычи приходится на минеральное сырьё (например, минерал сподумен).

Сподумен (силикат лития и алюминия) можно перерабатывать несколькими способами. Например, спеканием с сульфатом калия получают растворимый сульфат лития, который осаждают из раствора карбонатом натрия (кальцинированной содой):

$\mathrm{L}\mathrm{i}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3⟶\mathrm{L}\mathrm{i}{\phantom{A}}_2\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3\downarrow +\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4$

Солевые растворы предварительно выпаривают. В солевых растворах содержится хлорид лития LiCl. Однако вместе с ним содержатся большие количества других хлоридов. Для увеличения концентрации лития из выпаренного раствора осаждают карбонат лития Li₂CO₃, например по схеме

$2\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{C}\mathrm{l}+\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3⟶\mathrm{L}\mathrm{i}{\phantom{A}}_2\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3\downarrow +2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}$

В РФ разработан «бисульфатный процесс» получения карбоната лития из руды (сподумена) с использованием сульфата аммония.

Получение металла

Металлический литий чаще всего получают электролизом расплава солей или восстановлением из оксида.

Электролиз

При электролизе используется хлорид лития. Его получают из карбоната по схеме:

$\mathrm{L}\mathrm{i}{\phantom{A}}_2\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+2\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}⟶2\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{C}\mathrm{l}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}+\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\uparrow$

Поскольку температура плавления хлорида лития близка к температуре кипения лития, применяют эвтектическую смесь с хлоридом калия или бария, что понижает температуру расплава и позволяет избавиться от необходимости улавливать пары металла. Электролиз расплава ведут при 400—460 °C. Железные кожуха электролизных ванн футеруются материалами, устойчивыми к расплавленному электролиту. Анодом служат графитовые, а катодом — железные стержни. Расход электроэнергии до 14 кВт∙ч на 1 кг лития. На другом электроде получают газообразный хлор.

Восстановление

Поскольку литий — активный металл, его восстановление из оксидов или галогенидов возможно только при немедленном удалении лития из зоны реакции. В противном случае невозможно сместить баланс реакции в нужную сторону. Литий удаляют из зоны реакции путём поддержания температур, при которых литий испаряется и покидает зону реакции в виде паров. Другие реагенты при этом должны оставаться в расплаве. Для восстановления используются кремний или алюминий, например:

$2\mathrm{L}\mathrm{i}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}+\mathrm{S}\mathrm{i}⟶4\mathrm{L}\mathrm{i}\uparrow +\mathrm{S}\mathrm{i}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2$

Рафинирование

Полученный литий очищают методом вакуумной дистилляции, последовательно выпаривая разные металлы из сплава при определённых температурах.

Месторождения

По данным Геологической службы США на 2023 год, выявленные ресурсы (недобытые запасы) лития во всем мире значительно выросли и составляют около 98 миллионов тонн; помимо этого примерно 26 млн тонн лития уже извлечено из месторождений и хранится по всему миру.

Основным центром добычи металла на сегодня является «Литиевый треугольник» в Южной Америке (около 54 % мировых запасов), охватывающий территории Чили, Боливии и Аргентины. Весь экспорт лития из Треугольника идёт через обогатительные предприятия чилийской Шаблон:Iw и чилийский порт Антофагаста.

Месторождения лития, помимо Треугольника (Солончак Уюни — крупнейшее в мире), известны в США, Конго, Китае (озеро Чабьер-Цака), Бразилии, Сербии, Австралии, Афганистане. В сентябре 2023 сообщено об открытии в США (штаты Невада и Орегон) крупнейшего месторождения: от 20 до 40 млн тонн лития .

В России большая часть запасов сосредоточена в редкометалльных (рудных) месторождениях Мурманской области (только в Колмозерском месторождении содержится почти 19 % всех запасов лития на территории России, на этом месторождении планируется добывать до 50 тыс тонн карбоната лития в год). Месторождения лития есть также в Дагестане, самые крупные из которых — Южно-Сухокумское, Тарумовское и Берикейское. В Южно-Сухокумском месторождении прогнозный объём производства соединений лития оценивается в 5-6 тыс. тонн в год и планируется рассмотреть возможность создания производства карбоната лития. Также существуют месторождения в Восточной Сибири и Якутии. На всех проектах добычи лития из руды к 2030 году в РФ планируют выпускать по 68 тыс. тонн карбоната лития.
Рассматривается возможность добычи карбоната лития из подземных рассолов нефтегазовых скважин:

• Иркутская нефтяная компания (ИНК) планирует начать промышленную добычу лития из литийсодержащих попутных вод Ярактинского нефтегазоконденсатного месторождения в 2024 г. и выбирать порядка 1000 тонн карбоната лития в год.
• пилотный проект будет запущен Газпромом на Ковыткинском месторождении (Иркутская область) в 2025, себестоимость добычи прогнозируется меньше себестоимости добычи из руд в Мурманской области;
• аналитики «Выгон Консалтинг» отмечают, что подобная ресурсная литиевая база сосредоточена в Лено-Тунгусской нефтегазовой провинции, в Урало-Поволжье и на Северном Кавказе. Суммарно из нефтегазового конденсата в России можно добывать к 2030 г. 56 тыс. тонн, к 2035 до 206 тыс. тонн, а к 2040 397 тыс. тонн лития в год.

Геологоразведка продолжается и ежегодно разведанные запасы основных стран добычи лития растут, несмотря на увеличивающиеся объёмы добычи, на очереди оценка запасов лития в подземных рассолах нефтегазовых скважин. Так, в 2023 году в Иране сообщили об обнаружении в остане Хамадан первого в этой стране месторождения лития, запасы которого оцениваются в 8,5 млн тонн руды.

Крупнейшие запасы лития:

Страна	Разведанные запасы	Извлечённые резервы
Шаблон:Флаг Боливия	21 млн тонн
Шаблон:Флаг Аргентина	19 млн тонн	2,7 млн тонн
Шаблон:Флаг Чили	11 млн тонн	9,3 млн тонн
Шаблон:Флаг Австралия	7,9 млн тонн	6,2 млн тонн
Шаблон:Флаг США	9,1 млн тонн	1 млн тонн
Шаблон:Флаг Иран	8,5 млн тонн
Шаблон:Флаг Китай	6,8 млн тонн	2 млн тонн
Шаблон:Флаг Германия	3,2 млн тонн
Шаблон:Флаг ДР Конго	3 млн тонн
Шаблон:Флаг Канада	2,9 млн тонн	0,93 млн тонн
Шаблон:Флаг Мексика	1,7 млн тонн
Шаблон:Флаг Бразилия	0,47 млн тонн	0,25 млн тонн
Шаблон:Флаг Чехия	1,3 млн тонн
Шаблон:Флаг Сербия	1,2 млн тонн
Шаблон:Флаг Россия	1 млн тонн
Шаблон:Флаг Перу	0,88 млн тонн
Шаблон:Флаг Зимбабве	0,69 млн тонн	0,31 млн тонн
Шаблон:Флаг Мали	0,84 млн тонн
Шаблон:Флаг Португалия	0,27 млн тонн	0,06 млн тонн
Шаблон:Флаг Испания	0,32 млн тонн
Шаблон:Флаг Украина	0,30 млн тонн
Шаблон:Флаг Намибия	0,23 млн тонн
Шаблон:Флаг Гана	0,18 млн тонн
Шаблон:Флаг Австрия	0,06 млн тонн
Шаблон:Флаг Финляндия	0,068 млн тонн
Шаблон:Флаг Казахстан	0,05 млн тонн
Прочие		3,3 млн тонн

Добыча и производство

В основном литий используется в виде двух соединений — карбоната (Li₂CО₃) и гидроксида (LiOH), для удобства в экономической статистике используется карбонатный эквивалент.

Мировой рынок лития в основном состоит из американских, азиатских и австралийских производителей. Крупнейшими производителями соединений лития являются Шаблон:Iw (Виргиния, США), Шаблон:Iw (Чили), Tianqi Lithium, Ganfeng Lithium (КНР) и Шаблон:Iw (Пенсильвания, США). Конкуренция на мировом литиевом рынке существует по качеству, ассортименту, надёжности поставок и дополнительным услугам покупателю (например, по утилизации использованных элементов питания).

В России собственная добыча лития была полностью утрачена после распада СССР, но в 2017 году Россия запустила экспериментальную установку, позволяющую добывать литий из бедных руд с небольшими затратами. В 2004 году 1 т карбонатного эквивалента стоила чуть больше 2 тыс. долл., к 2015 году цена выросла до 6 тыс. долл. В 2015 году в мире добыли Шаблон:Nobr лития и его соединений в пересчёте на металл. Крупнейшие страны по добыче — Австралия, Чили и Аргентина.

По состоянию на конец 2007 — начало 2008 года, цены на металлический литий (чистота 99 %) составляли 6,3—6,6 тыс. долларов за 1 т. Цена в 2018 году составила 16,5 долларов за 1 кг.

В 2018 году спотовые цены достигли исторического максимума — 20 тыс. долл./т, после чего начали снижаться (по отрасли сильно ударил кризис, вызванный пандемией COVID-19).

В 2019 году добыли 315 тыс. тонн лития, цена на середину 2020 г. составляла $6750/т.

В апреле 2022 г. года стоимость LiOH на бирже достигала $86 600/т; в ноябре — $84,5 тыс./т, в декабре — $85 000/т, снижаясь с января 2023 г. и упав к маю на треть, до $41 300/т.

Спрос на литий начал расти с начала 2010-х годов, первотолчком в этом процессе стал спрос на ёмкие и лёгкие батареи к гаджетам (мобильным телефонам и т. п.). К процессу подключилась автомобильная отрасль, выпустившая гибридные автомобили (способных двигаться как при помощи ДВС, так и электромотора). Позднее спрос на литий стал разгоняться программой электрификации транспорта . Так, Евросоюз с его программой энергоперехода, предписывающей удалить легковые автомобили с рынка ТС к 2035 году, а грузовые — к 2050 г., подстегнул спрос, который на изделия с применением лития будет огромным и долгосрочным. Потребление эквивалента карбоната лития с 2000 году по 2019 год увеличилось в 4 с лишним раза — с 68 тыс. т до 315 тыс. т (для сравнения, мировое потребление нефти за тот же период выросло менее чем на треть). Литиевая индустрия стала одной из самых быстрорастущих в области добычи полезных ископаемых. Максимальная стоимость этого металла была зафиксирована в апреле 2022 года — $86 600/т.

В 2022 г. производство лития выросло на 43 % (до 737 000 т), в сравнении с 2021 годом. Цены на него устойчиво снижались с января 2023 года: в декабре 2022 литий стоил $85 тыс./т, в январе цена опустилась до $83,8 тыс./т; к осени цены упали до минимума более чем за 1,5 года (до $33,15 тыс./т, за месяц подешевление на 23 %), это произошло на фоне резкого роста числа новых проектов добычи металла. В 2024 г. цены на литий упали на 80 % (до $13,2 тыс./т), из-за падения спроса на электромобили в Китае (темпы роста электромобильного рынка замедлились на фоне экономической неопределенности и глобального роста процентных ставок).

Применение

Оценка использования лития в мире в 2011 году: Шаблон:Legend Шаблон:Legend Шаблон:Legend Шаблон:Legend Шаблон:Legend Шаблон:Legend Шаблон:Legend Шаблон:Legend Шаблон:Legend

Термоэлектрические материалы

Сплав сульфида лития и сульфида меди — эффективный полупроводник для термоэлектропреобразователей (ЭДС около Шаблон:Nobr).

Химические источники тока

Из лития изготовляют аноды химических источников тока (аккумуляторов, например, литий-хлорных аккумуляторов) и гальванических элементов с твёрдым электролитом (например, литий-хромсеребряный, литий-висмутатный, литий-окисномедный, литий-двуокисномарганцевый, литий-иодсвинцовый, литий-иодный, литий-тионилхлоридный, литий-оксидванадиевый, литий-фторомедный, литий-двуокисносерный элементы), работающих на основе неводных жидких и твёрдых электролитов (тетрагидрофуран, пропиленкарбонат, метилформиат, ацетонитрил).

Кобальтат лития и молибдат лития показали лучшие эксплуатационные свойства и энергоёмкость в качестве положительного электрода литиевых аккумуляторов.

Гидроксид лития используется как один из компонентов щелочного электролита для аккумуляторов. Добавление гидроксида лития к электролиту тяговых железо-никелевых, никель-кадмиевых, никель-цинковых аккумуляторных батарей повышает их срок службы в 3 раза и ёмкость на 21 % (за счёт образования никелатов лития).

Алюминат лития — наиболее эффективный твёрдый электролит (наряду с цезий-бета-глинозёмом).

Лазерные материалы

Монокристаллы фторида лития используются для изготовления высокоэффективных (КПД 80 %) лазеров на центрах окраски и для изготовления оптики с широкой спектральной полосой пропускания.

Окислители

Перхлорат лития используют в качестве окислителя.

Дефектоскопия

Сульфат лития используют в дефектоскопии.

Пиротехника

Нитрат лития используют в пиротехнике для окрашивания огней в красный цвет.

Сплавы

Сплавы лития с серебром и золотом, а также медью являются очень эффективными припоями. Сплавы лития с магнием, скандием, медью, кадмием и алюминием — новые перспективные материалы в авиации и космонавтике (из-за своей лёгкости). На основе алюмината и силиката лития создана керамика, затвердевающая при комнатной температуре и используемая в военной технике, металлургии и, в перспективе, в термоядерной энергетике. Огромной прочностью обладает стекло на основе литий-алюминий-силиката, упрочняемого волокнами карбида кремния. Литий очень эффективно упрочняет сплавы свинца и придаёт им пластичность и стойкость против коррозии.

Электроника

Триборат лития-цезия используется как оптический материал в радиоэлектронике. Кристаллические ниобат лития LiNbO₃ и танталат лития LiTaO₃ являются нелинейными оптическими материалами и широко применяются в нелинейной оптике, акустооптике и оптоэлектронике.

Литий также используется при наполнении осветительных газоразрядных металлогалогеновых ламп.

Гидроксид лития добавляют в электролит щелочных аккумуляторов для увеличения срока их службы.

Металлургия

В чёрной и цветной металлургии литий используется для раскисления и повышения пластичности и прочности сплавов. Литий иногда применяется для восстановления методами металлотермии редких металлов.

Металлургия алюминия

Карбонат лития является важнейшим вспомогательным веществом (добавляется в электролит) при выплавке алюминия, и его потребление растёт с каждым годом пропорционально объёму мировой добычи алюминия (расход карбоната лития Шаблон:Nobr на тонну выплавляемого алюминия).

Введение лития в систему легирования позволяет получить новые сплавы алюминия с высокой удельной прочностью.

Добавка лития снижает плотность сплава и повышает модуль упругости. При содержании лития до 1,8 % сплав имеет низкое сопротивление коррозии под напряжением, а при 1,9 % сплав не склонен к коррозионному растрескиванию. Увеличение содержания лития до 2,3 % способствует возрастанию вероятности образования рыхлот и трещин. Механические свойства при этом изменяются: пределы прочности и текучести возрастают, а пластические свойства снижаются.

Наиболее известны системы легирования Al-Mg-Li (пример — сплав 1420, применяемый для изготовления конструкций летательных аппаратов) и Al-Cu-Li (пример — сплав 1460, применяемый для изготовления ёмкостей для сжиженных газов).

Ядерная энергетика

Изотопы ⁶Li и ⁷Li обладают разными ядерными свойствами (сечение поглощения тепловых нейтронов, продукты реакций) и сфера их применения различна. Гафниат лития входит в состав специальной эмали, предназначенной для захоронения высокоактивных ядерных отходов, содержащих плутоний.

Литий-6

Применяется в термоядерной энергетике и в производстве термоядерного оружия.

При облучении нуклида ⁶Li тепловыми нейтронами получается радиоактивный тритий ³H:

${}_3^6\text{Li}+{}_0^1\text{n}\to {}_1^3\text{H}+{}_2^4\text{He}$

Благодаря этому литий-6 может применяться как замена радиоактивного, нестабильного и неудобного в обращении трития как в военных (термоядерное оружие), так и в мирных (управляемый термоядерный синтез) целях. В термоядерном оружии обычно применяется дейтерид лития-6 (⁶Li ²H).

Перспективно также использование лития-6 для получения гелия-3 (через тритий) с целью дальнейшего использования в дейтерий-гелиевых термоядерных реакторах.

Разделение лития-6 и лития-7 практикуется с помощью ряда способов. В частности, до 1960-х годов использовался процесс Шаблон:Iw (от Шаблон:Lang-en — обмен в колонне), основанный на большей растворимости лития-6 в ртути. Другие методы основаны на вакуумной дистилляции, на электромагнитном разделении, электрохимическом разделении и дистилляционной хроматографии

Литий-7

Образуется как побочный продукт при производстве лития-6. Применяется в ядерных реакторах. Благодаря очень высокой удельной теплоёмкости и низкому сечению захвата тепловых нейтронов жидкий литий-7 (часто в виде сплава с натрием или цезием) служит эффективным теплоносителем. Фторид лития-7 в сплаве с фторидом бериллия (66 % LiF + 34 % BeF₂) носит название «флайб» (FLiBe) и применяется как высокоэффективный теплоноситель и растворитель фторидов урана и тория в высокотемпературных жидкосолевых реакторах, а также для производства трития (который возникает в эндотермической ядерной реакции при облучении лития-7 быстрыми нейтронами с энергией выше Шаблон:Nobr).

Соединения лития, обогащённые по изотопу лития-7 (точнее, обеднённые по литию-6 до 0,01%, чтобы избежать наработки трития под действием тепловых нейтронов), применяются на некоторых типах водо-водяных ядерных реакторов (PWR) для поддержания водно-химического режима (⁷LiOH добавляется в воду первого контура для снижения коррозии трубопроводов, которая вызывается борной кислотой, добавляемой для управления реактивностью реактора), а также в деминерализаторах первого контура. Ежегодная потребность ядерной энергетики США оценивается в Шаблон:Nobr, производством обладают лишь Россия и Китай, хотя в российских водо-водяных реакторах ВВЭР вместо гидроксида лития-7 используется гидроксид калия.

Сушка газов

Высокогигроскопичные бромид LiBr и хлорид лития LiCl применяются для осушения воздуха и других газов.

Медицина

Шаблон:Main Соли лития (в основном, карбонат лития) обладают нормотимическими и другими лечебными свойствами. Поэтому они находят применение в психиатрии.

Смазочные материалы

Стеарат лития («литиевое мыло») используется в качестве загустителя для получения пастообразных высокотемпературных смазок машин и механизмов. См. напр.: Литол, ЦИАТИМ-201.

Регенерация кислорода в автономных аппаратах

Гидроксид лития LiOH, пероксид Li₂O₂ применяются для очистки воздуха от углекислого газа; при этом последнее соединение реагирует с выделением кислорода (например, 2Li₂O₂ + 2CO₂ → 2Li₂CO₃ + O₂), благодаря чему используется в изолирующих противогазах, в патронах для очистки воздуха на подлодках, на пилотируемых космических аппаратах и т. д.

Силикатная промышленность

Литий и его соединения широко применяют в силикатной промышленности для изготовления специальных сортов стекла и покрытия фарфоровых изделий.

Прочие области применения

Соединения лития используются в текстильной промышленности (отбеливание тканей), пищевой (консервирование) и фармацевтической (изготовление косметики).

Весьма перспективно использовать литий в качестве наполнителя поплавка батискафов: этот металл имеет плотность, почти в два раза меньшую, чем вода (534 кг/м³), это значит, что один кубический метр лития может удерживать на плаву почти на 170 кг больше, чем один кубический метр бензина. Однако литий — щелочной металл, активно реагирующий с водой, следует каким-то образом надёжно разделить эти вещества, не допустить их контакта.

Триборат лития-цезия используется как оптический материал в радиоэлектронике. Кристаллические ниобат лития LiNbO₃ и танталат лития LiTaO₃ являются нелинейными оптическими материалами и широко применяются в нелинейной оптике, акустооптике и оптоэлектронике. Литий также используется при наполнении осветительных газоразрядных металлогалогеновых ламп. Гидроксид лития добавляют в электролит щелочных аккумуляторов для увеличения срока их службы.

Металлический литий используется в качестве топлива в паротурбинной силовой установке американской малогабаритной глубоководной торпеды Mark 50. Продукты реакции лития с гексафторидом серы — фторид лития и чистая сера — твёрдые вещества, которые не нужно выбрасывать за борт, так что торпеда лишена демаскирующего пузырькового следа и не имеет потери мощности из-за подпора на выхлопе.

Биологическое значение лития

Шаблон:Нет источников в разделе Основная статья: Литий в живых организмах

Микроэлемент

Литий в умеренных количествах необходим организму человека (порядка 100—200 мкг/день для взрослых). Преимущественно в организме литий находится в щитовидной железе, лимфоузлах, сердце, печени, лёгких, кишечнике, плазме крови, надпочечниках.

Литий принимает участие в важных процессах:

• участвует в углеводном и жировом обменах;
• поддерживает иммунную систему;
• предупреждает возникновение аллергии;
• снижает нервную возбудимость.

Препараты лития широко используются в терапии психических расстройств.

Выводится из организма литий преимущественно почками.

Примечания

Комментарии

Примечания

Литература

• Плющев В. Е., Степин Б. Д. Химия и технология соединений лития, рубидия и цезия. — М.-Л.: Химия, 1970. — 407 с.
• Шаблон:БСЭ3

Ссылки

• Литий на Webelements
• Литий в Популярной библиотеке химических элементов