Prezzo al litio, storia, occorrenza, estrazione e uso

Il litio (derivato dal greco antico λίθος líthos 'stone', pronuncia [liːti̯ʊm] o anche [liːʦi̯ʊm]) è un elemento chimico con il simbolo Li e il numero atomico 3. È un elemento di 1. Gruppo IUPAC, il gruppo di metalli alcalini, e appartiene al secondo periodo della tavola periodica degli elementi. Il litio è un metallo leggero e presenta la più bassa densità di elementi solidi in condizioni standard.

Il litio non è considerato di natura elementare a causa della sua elevata reattività. A temperatura ambiente, è stabile a lungo nell'aria completamente secca, ma reagisce lentamente al nitruro di litio. In aria umida, sulla superficie si forma rapidamente uno strato di idrossido di litio grigio opaco. Come tutti i metalli alcalini, il litio elementare già reagisce con l'umidità della pelle, causando gravi ustioni e ustioni. Molti composti di litio che formano ioni di litio in soluzione acquosa sono caratterizzati come dannosi per la salute, a differenza dei corrispondenti composti di sodio e potassio.

Come oligoelemento, il litio è un costituente comune di acqua minerale sotto forma di suoi sali. Ci sono piccole quantità di litio nel corpo umano; tuttavia, l'elemento non è essenziale e non ha alcuna funzione biologica nota. Tuttavia, alcuni sali di litio hanno proprietà medicinali e sono usati nella terapia del litio per disturbi bipolari, mania, depressione e mal di testa a grappolo (vedere Medicina).

 

Storia

Lo scopritore del litio è lo svedese Johan August Arfwedson, che ha scoperto in 1817 la presenza di un elemento estraneo in Petalit e subito dopo anche in spodumene e lepidolite, quando ha analizzato i reperti minerali dell'isola di Utö in Svezia. Il suo insegnante accademico Jöns Jakob Berzelius suggerì Lithion, una derivazione della "pietra" greca λίθος líthos, come un nome, che, secondo i nomi degli altri due noti metalli alcalini, sodio e potassio, indica il materiale da cui è stato ottenuto Infine, il litio ha prevalso nella sua forma latinizzata.

1818 è stato il chimico tedesco Christian Gottlob Gmelin, che ha notato che i sali di litio danno una colorazione a fiamma rossa. Entrambi gli scienziati hanno fallito negli anni seguenti con tentativi di isolare questo elemento. Ciò è stato ottenuto per la prima volta da William Thomas Brande e Sir Humphry Davy nell'anno 1818 mediante un processo elettrolitico di ossido di litio (Li2O). Robert Bunsen e Augustus Matthiessen hanno prodotto 1855 per elettrolisi di cloruro di litio (LiCl) in grandi quantità di litio puro. Nell'anno 1917, Wilhelm Schlenk ha sintetizzato i primi composti organolitici da composti organici di mercurio.

Con la prima produzione commerciale 1923 ha avviato la società tedesca di metallo nella Hans-Heinrich-Hütte a Langelsheim, nell'Harz, dove è stata elettrolizzata una fusione di litio e cloruro di potassio (KCl).

Fino a poco dopo la seconda guerra mondiale non c'erano quasi applicazioni per il litio oltre all'applicazione come lubrificante (olio minerale, addensato con stearato di litio) e nell'industria del vetro (carbonato di litio o ossido di litio). Questo cambiò quando il trizio, che può essere ottenuto dal litio, era necessario negli Stati Uniti per la costruzione di bombe all'idrogeno. È iniziato con un'ampia promozione, in particolare a Kings Mountain, nella Carolina del Nord. A causa della breve emivita di litio e trizio richiesta tra 1953 e 1963 si accumulavano grandi quantità di litio una grande quantità di litio, che era stata introdotta sul mercato solo dopo la fine della Guerra Fredda da 1993. Oltre all'estrazione mineraria, l'estrazione più economica dalle salamoie era ora importante. Grandi quantità di litio sono ora utilizzate per le batterie, per la polimerizzazione di elastomeri, nel settore edile e per la sintesi organica di prodotti farmaceutici e agrochimici. Poiché le batterie e gli accumulatori primari 2007 (batterie secondarie) rappresentano il segmento più importante.

 

Evento e degrado

Il litio rappresenta circa il 0,006% della crosta terrestre. È quindi meno comune di zinco, rame e tungsteno e leggermente più comune di cobalto, stagno e piombo nella crosta terrestre. Sebbene il litio sia più abbondante del piombo, ad esempio, è difficile da ottenere distribuendolo di più. L'acqua potabile e alcuni alimenti come carne, pesce, uova e latticini contengono litio. Ad esempio, 100 g di carne contiene circa 100 μg di litio. Varie piante, come tabacco o ranuncolo, raccolgono i composti di litio dal terreno e li accumulano. Il contenuto medio di sostanza secca delle piante è compreso tra 0,5 ppm e 3 ppm. Nelle acque degli oceani la concentrazione media è 180 ppb e nelle acque fluviali solo circa 3 ppb.

 

Estrazione mineraria e riserve

In termini di volume, 2015 è stato acquistato da 35.000 tonnellate di litio al di fuori degli Stati Uniti e commercializzato principalmente come carbonato di litio (Li2CO3); le riserve nelle miniere esistenti sono stimate in circa 16 milioni di tonnellate (a partire da marzo 2018). Il deposito globale di salamoia continentale, salamoia geotermica, minerale di hectorite, salamoia di giacimenti petroliferi e pegmatite di roccia magmatica è stimato a 53,8 milioni di tonnellate.

Il litio si presenta in alcuni minerali nelle pegmatiti di litio. I minerali più importanti sono amblygonite, lepidolite, petiteite e spodumene. Questi minerali hanno un contenuto di litio fino al 9% (ambliogonite). Altri minerali al litio meno comuni sono gli ioni criolite (Li3Na3 [AlF6] 2), che ha il più grande contenuto di litio di tutti i minerali, triphylin e forestite di stagno. I minerali di litio sono presenti in molte rocce di silicato, ma di solito solo a basse concentrazioni. Non ci sono grandi depositi. Poiché l'estrazione di litio da questi minerali è associata a grandi spese, ora svolgono un ruolo minore nella produzione di litio o composti di litio, ma ciò potrebbe cambiare a causa dell'elevata domanda prevista. I siti minerari sono principalmente le miniere di Greenbushes e Mt. Cattlin nell'Australia occidentale, dove c'è un'alta concentrazione di litio nelle loro rocce pegmatite e dove il litio è un sottoprodotto del recupero del tantalio. Anche in alcuni altri paesi, come il Canada e la Russia, fino a quando 1998 anche a Bassemer City, nella Carolina del Nord, lo spodumene viene estratto per la produzione di litio.

L'Europa ha campi di pegmatite ricchi di Li sul Weinebene carinziano nel distretto di Wolfsberg, nella regione finlandese di Österbotten, nei Monti Metalliferi e tra la Spagna (Almendra) e il Portogallo (distretto di Guarda, Boticas).

I depositi in Austria e Finlandia sono stati sviluppati da Global Strategic Metals e Keliber, rispettivamente, e potrebbero essere operativi da 2021. L'evento a Zinnwald nell'Erzgebirge viene esplorato da SolarWorld.

 

Depositi secondari

I sali di litio, in particolare il cloruro di litio, sono comuni anche nelle salamoie, principalmente nei laghi salati. La concentrazione può arrivare fino all'uno percento. Oltre alla concentrazione di litio, il rapporto magnesio-litio è importante per la qualità della salamoia. Attualmente, il litio viene utilizzato principalmente in Cile (Salar de Atacama, che ha lo 0,16% con il più alto contenuto di litio noto), Argentina (Salar de Hombre Muerto), Stati Uniti d'America (Silver Peak, Nevada) e Repubblica popolare cinese (Chabyêr Caka , Tibet, Lago Taijinaier, Qinghai). Salar de Uyuni, il lago salato boliviano con una stima di 5,4 milioni di tonnellate di litio, può essere la fonte delle maggiori risorse. Lo Yacimientos de Litio Bolivianos, di proprietà statale, ha investito molto nella sua industrializzazione, compresi i vicini Salar de Coipasa e Laguna Pastos Grandes, con partner cinesi e tedeschi da 2018. Ci sono altri laghi salati contenenti litio che non sono ancora utilizzati per l'estrazione industriale ad aprile 2019, come Cina, Argentina e Afghanistan. 2016 è diventato noto nelle soles dello Utah (USA) come 1700 mg / L Li, dove negli 1960 sono già state effettuate trivellazioni di esplorazione petrolifera.

Il carbonato di potassio (potassa), il borace, il cesio e il rubidio sono spesso ottenuti come coprodotti nella produzione di litio.

A causa della forte domanda attesa di litio per le batterie dei veicoli elettrici, alcune aziende stanno attualmente esplorando l'estrazione di minerali e salamoia al litio in varie regioni del mondo, tra cui l'Europa. Inoltre è stata studiata la produzione di litio dall'acqua di mare. Negli oceani si dissolvono circa 230 miliardi di tonnellate di litio. I ricercatori di 2018 hanno presentato un metodo di estrazione in cui il litio può essere ottenuto dall'acqua di mare tramite elettrolisi a energia solare. Come vantaggio rispetto al recupero convenzionale, hanno affermato che il processo produce direttamente litio metallico e quindi può rinunciare al trattamento (complesso e ad alta intensità energetica) richiesto dalla tradizionale estrazione del minerale di litio.

 

Evento fuori dalla terra

Dopo il big bang, oltre agli isotopi di idrogeno ed elio, si formò anche una notevole quantità dell'isotopo 7Li. Tuttavia, per la maggior parte, questo non è più presente oggi perché le stelle nel litio sono state fuse con idrogeno nel processo della reazione protone-protone II e quindi consumate. Nelle nane brune, tuttavia, la massa e la temperatura non sono abbastanza elevate per la fusione dell'idrogeno; la loro massa non raggiunge la dimensione necessaria di circa le masse 75 di Giove. Il litio prodotto durante il Big Bang rimase quindi in quantità maggiori solo nelle nane brune. Per questo motivo, il litio è anche un elemento relativamente raro in forma extraterrestre, ma può essere utilizzato per rilevare nane brune.

La distribuzione del litio in stelle diverse varia ampiamente, sebbene l'età, la massa e la metallicità siano simili. Si ritiene che i pianeti abbiano un'influenza sul contenuto di litio di una stella. Se una stella non ha pianeti, il contenuto di litio è alto, mentre le stelle come il sole, che sono circondate da pianeti, hanno un basso contenuto di litio, noto anche come immersione al litio. Si ritiene che la causa sia che le forze di marea dei pianeti contribuiscono a una maggiore mescolanza degli strati esterno e interno delle stelle, in modo che più litio penetri in un'area abbastanza calda da fonderlo.

 

processo produttivo

Il litio è ottenuto principalmente da acqua salata (acque sotterranee, laghi salati) per evaporazione. Rara è l'estrazione di rocce in miniere a cielo aperto.

Da acqua salata

Per l'estrazione del litio, le acque sotterranee saline vengono pompate in superficie e passano attraverso una catena di stagni di evaporazione, dove l'evaporazione avviene al sole per diversi mesi. Una volta che il cloruro di litio negli stagni raggiunge la concentrazione richiesta, la soluzione viene pompata in un impianto di trattamento dove il boro o il magnesio indesiderati vengono estratti e filtrati. Quindi viene trattata con carbonato di sodio. Il carbonato di litio precipitato viene filtrato ed essiccato. L'eccesso di salamoia residua viene pompato nel lago salato. In aree aride come il Cile, l'uso delle acque sotterranee favorisce l'essiccamento del paesaggio.

Rappresentazione

Da soluzioni saline contenenti litio viene fatto precipitare mediante evaporazione dell'acqua e aggiunta di carbonato di sodio carbonato di litio (soda). A tal fine, la salamoia viene prima concentrata in aria fino a quando il contenuto di litio supera 0,5%. Il carbonato di litio con parsimonia solubile precipita da questo per aggiunta di carbonato di sodio:

Per ottenere litio metallico, il carbonato di litio viene prima fatto reagire con acido cloridrico. Questo produce anidride carbonica, che fuoriesce come gas, e cloruro di litio disciolto. Questa soluzione viene concentrata in un evaporatore sotto vuoto fino a quando il cloruro non si cristallizza:

L'apparato e l'attrezzatura per l'estrazione del cloruro di litio devono essere realizzati in acciai speciali o leghe di nichel, poiché la salamoia ha un effetto molto corrosivo. Il litio metallico è prodotto per elettrolisi a sale fuso di una miscela eutettica di fusione 450-500 ° C di 52 massa% litio cloruro e 48 massa% cloruro di potassio:

Il potassio non si deposita nell'elettrolisi, poiché ha un potenziale elettrodo inferiore nel fuso di cloruro. Tracce di sodio, tuttavia, vengono depositate e rendono il litio particolarmente reattivo (benefico in chimica organica, dannoso per le batterie Li). Il litio liquido si accumula sulla superficie dell'elettrolita e può essere scaricato relativamente facilmente dalla cella di elettrolisi. È anche possibile recuperare il litio mediante elettrolisi del cloruro di litio nella piridina. Questo metodo è particolarmente adatto su scala di laboratorio.

Proprietà fisiche

Struttura cristallina del litio, a = 351 pm Il litio è un metallo bianco-argento, luce morbida. È il più leggero di tutti gli elementi solidi a temperatura ambiente (densità 0,534 g / cm3). Solo l'idrogeno solido a -260 ° C è ancora più leggero con una densità di 0,0763 g / cm3.

Il litio, come gli altri metalli alcalini, si cristallizza in un imballo sferico centrato sul corpo cubico nel gruppo spaziale Im3m (gruppo spaziale numero 229) con il parametro reticolare a = 351 pm e due unità di formula per cella unitaria. A basse temperature di 78 K, la struttura cristallina si trasforma spontaneamente in una struttura esagonale di tipo magnesio con i parametri reticolari a = 311 pm ec c = 509 pm o dopo la deformazione in una struttura cubica del tipo di rame (faccia cubica centrata) con il parametro reticolare a = 438 pm um. Le cause esatte di quale struttura è formata sono sconosciute.

Il litio ha il più alto punto di fusione e di ebollizione e la più alta capacità termica specifica tra i metalli alcalini. Sebbene il litio abbia la più alta durezza di tutti i metalli alcalini, può comunque essere tagliato con un coltello con una durezza Mohs di 0,6. Come un metallo tipico, è una buona corrente (conduttività: circa 18% di rame) e conduttore di calore.

Il litio è in gran parte simile al magnesio, che si riflette anche nel fatto della comparsa di cristalli misti eterotipici di litio e magnesio, il cosiddetto isodimorfismo. Sebbene il magnesio si cristallizzi nel denso esagonalmente, mentre il litio si cristallizza nell'imballaggio sferico cubico centrato sul corpo, entrambi i metalli sono in gran parte etero-miscibili. Tuttavia, ciò si verifica solo in un intervallo di concentrazione limitato, con la componente in eccesso dell'altro "che spinge" il suo reticolo cristallino.

Lo ione litio ha la più alta entalpia di idratazione di tutti gli ioni di metallo alcalino con -520 kJ / mol. Di conseguenza, è completamente idratato in acqua e attira fortemente le molecole d'acqua. Lo ione litio forma due gusci di idratazione, uno interno con quattro molecole d'acqua fortemente legate allo ione litio attraverso i suoi atomi di ossigeno, e un guscio esterno in cui altre molecole di idrogeno sono collegate allo ione Li [H2O] 4 + mediante legame idrogeno. Di conseguenza, il raggio ionico dello ione idrato è molto grande, persino maggiore di quello dei metalli alcalini pesanti rubidio e cesio, che in soluzione acquosa non hanno gusci di idratazione così fortemente legati.

Formula di Lewis di dilithium

Come gas, il litio è presente non solo nei singoli atomi, ma anche a livello molecolare come dilitio Li2. Il litio monovalente raggiunge così un orbitale s-atomico completo e quindi una situazione energicamente favorevole. Il dilitio ha una lunghezza di legame di 267,3 pm e un'energia di legame di 101 kJ / mol. Allo stato gassoso, circa il 1% (in massa) del litio è presente come dilitio.

Proprietà chimiche

Il litio è - come tutti i metalli alcalini - molto reattivo e reagisce prontamente con molti elementi e composti (come l'acqua) con rilascio di calore. Tra i metalli alcalini, tuttavia, è il meno reattivo. Una peculiarità che distingue il litio dagli altri metalli alcalini è la sua reazione con azoto molecolare al nitruro di litio, che si verifica lentamente a temperatura ambiente:

Ciò è reso possibile dall'elevata densità di carica dello ione Li + e quindi da un'elevata energia reticolare del nitruro di litio. Con -3,04 V, il litio ha il potenziale normale più basso nella tavola periodica ed è quindi il meno nobile di tutti gli elementi.

Come tutti i metalli alcalini, il litio viene immagazzinato sotto petrolio o olio di paraffina, altrimenti reagisce con ossigeno e azoto nell'aria.

Poiché i raggi ionici degli ioni Li + e Mg2 + sono relativamente grandi, ci sono anche somiglianze nelle proprietà dei composti di litio o litio e dei composti di magnesio o magnesio. Questa somiglianza nelle proprietà di due elementi di gruppi adiacenti della tavola periodica è nota come relazione obliqua nella tavola periodica. Pertanto, diversamente dal sodio, il litio forma molti composti organometallici (composti organolitici), come butillitio o metillitio. Rapporti simili esistono anche tra berillio e alluminio, nonché tra boro e silicio.

isotopo

In natura, si verificano i due isotopi stabili 6Li (7,6%) e 7Li (92,4%). Inoltre, sono noti isotopi instabili, che iniziano con 4Li tramite 8Li a 12Li, che possono essere fabbricati solo artificialmente. Le loro emivite sono tutte nel giro di millisecondi.

6Li svolge un ruolo importante nella tecnologia della fusione nucleare. È usato nel reattore a fusione nucleare e nella bomba all'idrogeno come materiale di partenza per la produzione di trizio, che è necessario per la fusione che fornisce energia al deuterio. Il trizio si forma nella coperta del reattore a fusione o nella bomba all'idrogeno vicino all'elio mediante bombardamento di 6Li con neutroni generati durante la fusione, dopo la reazione nucleare

La stessa reazione possibile

è meno adatto (vedi coperta). La separazione può essere effettuata, ad esempio, tramite uno scambio isotopico di amalgama di litio e un composto di litio disciolto (come il cloruro di litio in etanolo). Si ottengono rendimenti di circa 50%.

Se 6Li è presente in una bomba a tre stadi accanto a 7Li (come nel caso di Castle Bravo, ad esempio), reagirà con alcuni dei neutroni veloci generati durante la fusione. Ciò crea nuovamente neutroni, elio e trizio aggiuntivo. Di conseguenza, sebbene la reazione al neutrone 7Li inizialmente consumi energia, ciò si traduce in un aumento del rilascio di energia da fusioni aggiuntive e in un maggiore bombardamento della fissione nucleare dall'uranio. La forza esplosiva è quindi più elevata che se solo la porzione 6Li della miscela isotopica fosse stata convertita nella bomba. Dato che prima del test di Bravo Castle era stato ipotizzato che 7Li non avrebbe reagito con i neutroni, la bomba era circa 2,5 volte più forte del previsto.

L'isotopo di litio 7Li è prodotto in piccole quantità nelle centrali nucleari da una reazione nucleare dei (usati come assorbitore di neutroni) Borisotops 10B con neutroni.

Gli isotopi 6Li, 7Li sono entrambi usati in esperimenti con gas quantici freddi. Pertanto, il primo condensato di Bose-Einstein è stato prodotto con l'isotopo (bosone) 7Li. 6Li, d'altra parte, è un fermione e nell'anno 2003 è riuscito a trasformare le molecole di questo isotopo in un superfluido.

Utilizzare

• batteria al litio
• la batteria agli ioni di litio
• Batteria al litio e batteria agli ioni di litio.

L'applicazione più importante e in più rapida crescita per il litio oggi è l'uso nelle batterie agli ioni di litio (spesso chiamate batterie ricaricabili), la z. Come negli smartphone, nei computer portatili, negli utensili a batteria o nei veicoli elettrici, come le auto ibride, le auto elettriche o le e-bike (vengono utilizzati gli schemi a destra). La maggior parte dei sali di litio prodotti non è ridotta al metallo, ma utilizzata direttamente come carbonato di litio, idrossido di litio, cloruro di litio, bromuro di litio o convertita in altri composti. Il metallo è necessario solo in alcune applicazioni. Gli usi principali dei composti di litio si trovano nella sezione "Composti".

Metallo

Parte del metallo al litio prodotto viene utilizzata per recuperare composti di litio che non possono essere prodotti direttamente dal carbonato di litio. Si tratta principalmente di composti di litio organici come butillitio, composti di litio-idrogeno come litio idruro (LiH) o litio alluminio idruro e litio ammide.

Il litio viene utilizzato per rimuoverlo dai gas a causa della sua capacità di reagire direttamente con l'azoto.

Il litio metallico è un agente riducente molto forte; Riduce molte sostanze che non reagiscono con altri agenti riducenti. È utilizzato nell'idrogenazione parziale degli aromatici (riduzione della betulla). In metallurgia viene utilizzato per la desolforazione, la disossidazione e la decarburazione di metalli fusi.

Poiché il litio ha un potenziale normale molto basso, può essere utilizzato nelle batterie come anodo. Queste batterie al litio hanno un'alta densità di energia e possono generare una tensione particolarmente alta. Da non confondere le batterie al litio non ricaricabili con le batterie ricaricabili agli ioni di litio, in cui ossidi di litio-metallo come ossido di litio cobalto come catodo e grafite o altri composti che immagazzinano ioni di litio sono collegati come un anodo.

 

componente lega

Il litio viene legato con alcuni metalli per migliorarne le proprietà. Spesso anche piccole quantità di litio sono sufficienti per questo. Come additivo, migliora la resistenza alla trazione, la durezza e l'elasticità di molti tessuti. Un esempio di una lega di litio è la lamiera, una lega di piombo contenente circa il 0,04% di litio, che viene utilizzato come materiale di supporto nelle ferrovie. Anche con leghe di magnesio-litio e leghe di alluminio-litio, le proprietà meccaniche sono migliorate dall'aggiunta di litio. Allo stesso tempo, le leghe di litio sono molto leggere e sono quindi molto utilizzate nell'ingegneria aerospaziale.

Ricerca (fisica atomica)

Il litio è spesso usato nella fisica atomica perché è l'unico metallo alcalino con un isotopo fermionico stabile, che lo rende adatto per studiare gli effetti nei gas quantici fermionici ultrafreddi (vedi teoria BCS). Allo stesso tempo ha una risonanza di Feshbach molto ampia, che consente di regolare la lunghezza di scattering tra gli atomi a piacimento, i campi magnetici dovuti all'ampiezza della risonanza non devono essere mantenuti molto precisi.

Medicina

Già 1850 è stato usato per la prima volta nella medicina occidentale come rimedio per la gotta. Tuttavia, si è rivelato inefficace. Altri approcci all'uso medico dei sali di litio, incluso come rimedio per le malattie infettive, non hanno avuto successo.

Solo 1949 ha descritto lo psichiatra australiano John Cade (1912-1980) una possibile applicazione per sali di litio. Aveva iniettato vari composti chimici, compresi i sali di litio, nelle cavie, facendo sì che rispondessero meno agli stimoli esterni, diventando più calmi, ma non sonnolenti. In retrospettiva, si è scoperto che l'effetto osservato negli animali da esperimento era dovuto all'intossicazione. A seguito di un auto-esperimento di Cade, 1952-1954 ha studiato l'uso del carbonato di litio come farmaco per il trattamento di pazienti maniaco-depressivi in ​​uno studio in doppio cieco presso l'Ospedale Psichiatrico di Risskov, in Danimarca. Ciò ha gettato le basi per la terapia al litio.

In questo litio viene utilizzato sotto forma di sali, come il carbonato di litio, contro i disturbi dell'effetto bipolare, la mania, la depressione e il mal di testa a grappolo. Il piccolo intervallo terapeutico, compreso tra 0,6 mmol / le 1,1 mmol / l, deve essere preso in considerazione. Già quando il livello di litio nel sangue si sposta al limite superiore della larghezza terapeutica, possono verificarsi effetti collaterali gestibili e reversibili nelle persone sensibili. Tuttavia, se il livello del litio nel sangue è ben al di sopra dell'intervallo terapeutico - ovvero al di sopra di 1,1 mmol / l - il rischio di effetti collaterali da gravi a gravi come tremore, rigidità, nausea, vomito, aritmia cardiaca e leucocitosi aumenta rapidamente. Oltre 3,0 mmol / l c'è pericolo per la vita. Il motivo è che il metabolismo del litio e del sodio è simile. Livelli eccessivi di litio possono essere causati da sudorazione o drenaggio del sodio (diuretici natriuretici) con livelli di sodio decrescenti. Il corpo cerca di compensare la perdita di sodio rimuovendo il sodio dall'urina primaria nei reni e trasportandolo di nuovo nel sangue (ritenzione di sodio). Oltre al sodio, contiene anche litio, che viene normalmente escreto dai reni. Il risultato è un elevato livello di litio che, se assunto con litio, determina un monitoraggio farmacologico che determina regolarmente il livello di litio e regola la dose di conseguenza. Anche con il dosaggio corretto, il trattamento a lungo termine con litio può portare a perdite di acqua e sodio (diabete insipido), iperacidità del sangue (acidosi) e nefropatia da litio con compromissione della funzionalità renale.

Uno studio pubblicato negli Stati Uniti da 1990 descrive una significativa riduzione dei reati e dei suicidi nelle regioni con elevati livelli di litio nell'acqua potabile.

Il modo d'azione del litio come sostanza psicotropa non è stato ancora adeguatamente studiato. In particolare, influenzando il metabolismo dell'inositolo inibendo la mio-inositolo 1 fosfatasi (classe enzimatica 3.1.3.25) e l'inibizione del glicogeno sintasi chinasi 3 (GSK-3) nelle cellule nervose sono attualmente discussi come possibili meccanismi. L'effetto antidepressivo del litio è probabilmente dovuto anche a un aumento della neurotrasmissione serotoninergica, ovvero a una maggiore secrezione di serotonina nelle sinapsi, mentre l'effetto antimanico è spiegato da un'inibizione dei recettori dopaminergici. Un altro interessante effetto dei sali di litio sull'uomo e sui mammiferi come i ratti è il relativo cambiamento nel ritmo circadiano. Questo effetto potrebbe persino essere rilevato in piante come Kalanchoe. Anche altre sostanze serotoninergiche come l'LSD, la mescalina e la psilocibina mostrano tali effetti sull'uomo. Il litio è stato usato in esperimenti su animali con Drosophila melanogaster per combattere i sintomi del morbo di Alzheimer, come l'oblio.

Il ricercatore d'età Michael Ristow ha mostrato a 2011 una possibile relazione tra il contenuto di litio nell'ambiente e l'aspettativa di vita di una persona: in uno studio di popolazione giapponese c'era quindi una relazione statisticamente significativa tra un contenuto più elevato dell'elemento traccia e una maggiore aspettativa di vita; Inoltre, elevate concentrazioni di litio hanno prolungato l'aspettativa di vita dell'organismo modello Caenorhabditis elegans.

prova

I composti di litio mostrano una colorazione a fiamma cremisi, le caratteristiche linee spettrali sono le linee principali in 670,776 e 670,791 nm; le linee più piccole sono a 610,3 nm Inoltre, il litio può essere rilevato mediante fotometria a fiamma.

Il rilevamento quantitativo con metodi chimico-chimici è difficile perché la maggior parte dei sali di litio sono facilmente solubili. Una possibilità è la precipitazione del fosfato di litio scarsamente solubile. A tal fine, il campione da esaminare, ad esempio, reso alcalino con una soluzione di idrossido di sodio e miscelato con un po 'di idrogeno fosfato disodico Na2HPO4. Al riscaldamento, un precipitato bianco precipita in presenza di Li +:

Un'altra possibilità è l'uso del reagente periodato di ferro.

dichiarazioni

Il litio elementare sotto forma di polvere metallica si incendia nell'aria anche a temperatura normale. Per questo motivo, il litio metallico deve anche essere immagazzinato ad esclusione dell'aria, generalmente nel petrolio. A temperature più elevate da 190 ° C a contatto con l'aria si forma immediatamente prevalentemente ossido di litio. In ossigeno puro, il litio si accende da circa 100 ° C. In un'atmosfera di azoto puro, il litio reagisce più rapidamente al nitruro di litio solo a temperature più elevate. Il litio può reagire in modo esplosivo quando viene a contatto con sostanze contenenti ossigeno o alogeno.

Poiché il litio reagisce fortemente esotermico con comuni agenti estinguenti come acqua, anidride carbonica, azoto o il tetracloruro di carbonio ora proibito, gli incendi con gas inerti tali. Argon o altri agenti antincendio metallici come il sale (ad es. NaCl).

Il litio elementare, come tutti i metalli alcalini, provoca danni alla pelle o ustioni alcaline, poiché forma idrossido di litio con acqua con forte rilascio di calore; quanto basta per l'idratazione della pelle.

Connessioni

Il litio è molto reattivo e forma composti con la maggior parte dei non metalli in cui esiste sempre nello stato di ossidazione + I. Questi sono di solito di struttura ionica, ma a differenza dei composti di altri metalli alcalini hanno un'alta percentuale di covalenza. Ciò si riflette, tra l'altro, nel fatto che molti sali di litio - in contrasto con i corrispondenti sali di sodio o di potassio - sono facilmente solubili in solventi organici come acetone o etanolo. Esistono anche composti di litio organico covalente. Molti composti del litio hanno proprietà simili a causa dei raggi ionici simili dei corrispondenti composti di magnesio (relazione obliqua nella tavola periodica).

Reazioni importanti di litio

composti di idrogeno

L'idrogeno forma idruri con litio. Il più semplice composto litio-idrogeno litio idruro LiH è formato dagli elementi a 600-700 ° C. È usato come combustibile per missili e per il rapido recupero dell'idrogeno, ad esempio per gonfiare i giubbotti di salvataggio. Esistono anche idruri più complessi come il boroidruro di litio LiBH4 o l'idruro di litio alluminio LiAlH4. Quest'ultimo è di grande importanza nella chimica organica come donatore selettivo di idrogeno, ad esempio per la riduzione dei composti carbonilici e nitro.

Il litio deuteride (LiD) e il litio tritide (LiT) svolgono un ruolo importante nella ricerca sulla fusione nucleare. Poiché il deuteride di litio puro riduce l'energia della bomba all'idrogeno, viene utilizzata una miscela di LiD e LiT. Queste sostanze solide sono più facili da maneggiare del trizio con il suo alto tasso di effusione.

 

composti ossigenati

Con l'ossigeno, il litio forma sia l'ossido di litio Li2O che il perossido di litio Li2O2.

Quando il litio reagisce con l'acqua, si forma idrossido di litio, una base forte. L'idrossido di litio viene utilizzato per produrre grassi al litio, che vengono utilizzati come grassi per le automobili. Poiché l'idrossido di litio lega anche l'anidride carbonica, serve a rigenerare l'aria nei sottomarini.

 

Altri composti di litio

• cloruro di litio
• carbonato di litio
• Il litio forma sali della forma LiX con gli alogenuri. Questi sono fluoruro di litio, cloruro di litio, bromuro di litio e ioduro di litio.
• Poiché il cloruro di litio è molto igroscopico, viene anche usato come essiccante, tranne come materiale di partenza per la produzione di litio. Viene utilizzato per essiccare i gas, come il gas naturale, prima di essere convogliato o nei condizionatori d'aria per ridurre l'umidità (a 2% di umidità relativa). Il cloruro di litio serve anche a ridurre le temperature di fusione, nei bagni di saldatura e brasatura e come guaina dell'elettrodo di saldatura per la saldatura dell'alluminio. Il fluoruro di litio viene utilizzato come singolo cristallo nella spettroscopia infrarossa.
• Il composto di litio tecnicamente più importante è il carbonato di litio scarsamente solubile. Viene utilizzato per recuperare la maggior parte degli altri composti al litio e viene utilizzato come flusso nell'industria del vetro e nella produzione di smalto. Anche nella produzione di alluminio viene aggiunto per migliorare la conduttività e la viscosità del fuso.
• I saponi al litio sono sali di litio di acidi grassi. Sono utilizzati principalmente come addensanti in grassi e cere lubrificanti a base di olio minerale di alta qualità, nonché per la produzione di matite.

Ulteriori sali di litio sono:

• Litio perclorato LiClO4,
• Litio solfato Li2SO4,
• Il nitrato di litio LiNO3, viene utilizzato con nitrato di potassio nell'industria della gomma per vulcanizzazione,
• Litio nitruro Li3N, formato durante la reazione del litio con azoto,
• Il litio niobato LiNbO3, è trasparente in una vasta gamma di lunghezze d'onda ed è utilizzato in ottica e per laser,
• Il litio ammide LiNH2, è una base forte ed è formato nella reazione del litio con ammoniaca liquida.
• Il litio stearato C18H35LiO2 è un importante additivo per gli oli per poterli utilizzare come grassi lubrificanti. Questi sono utilizzati in automobili, laminatoi e macchine agricole. Gli stearati di litio sono molto scarsamente solubili in acqua, quindi il film lubrificante viene trattenuto quando vengono a contatto con poca acqua. I grassi lubrificanti ottenuti hanno un'ottima stabilità alla temperatura (> 150 ° C) e rimangono lubrificanti fino a −20 ° C.
• Litio acetato C2H3LiO2
• Litio citrato C6H5Li3O7
• Il litio esafluorofosfato LiPF6 viene utilizzato come sale conduttivo nelle batterie agli ioni di litio.
• Litio fosfato Li3PO4, viene utilizzato come catalizzatore per l'isomerizzazione dell'ossido di propilene.
• Litio metaborato LiBO2 e litio tetraborato Li2B4O7
• Il bromuro di litio LiBr è un reagente per la produzione di prodotti farmaceutici, ma viene anche utilizzato nei sistemi di refrigerazione ad assorbimento.

 

Composti organici al litio

Contrariamente alla maggior parte degli altri organi di metallo alcalino, gli organi di litio svolgono un ruolo significativo, specialmente nella chimica organica. Di particolare importanza sono n-butillitio, terz-butillitio, metillitio e fenillitio, che sono anche disponibili in commercio sotto forma di soluzioni in pentano, esano, cicloesano o facoltativamente dietil etere. Può essere preparato per reazione diretta del litio metallico con alchil / alogenuri secondo

o mediante transmetallazione, ad esempio da organi di mercurio secondo

fabbricazione.

Con litio elementare in tetraidrofurano (THF) anziché magnesio in dietil etere, reazioni di addizione analoghi Grignard di alchil alogenuri a composti carbonilici possono essere eseguite con rese generalmente migliori.

A causa della chiara natura covalente della struttura degli organi al litio è raramente descritta da un semplice legame Li-C. Di solito ci sono strutture complesse, costruite con unità dimeric, tetrameric o hexameric, o strutture polimeriche. Gli organelli al litio sono composti altamente reattivi che si autoinfiammano parzialmente nell'aria. Reagiscono in modo esplosivo con l'acqua. A causa della loro estrema basicità, reagiscono anche con solventi il ​​cui idrogeno legato è difficilmente acido, come il THF, che limita fortemente la scelta di solventi adatti. Le reazioni con essi sono possibili solo con gas protettivo e solventi secchi. Pertanto, è necessaria una certa esperienza nel trattare con loro ed è richiesta grande cautela.

Un altro gruppo di derivati ​​organici del litio sono le ammidi di litio del tipo LiNR2, di cui in particolare litio diisopropilamide (LDA) e litio bis (trimetilsilil) ammide (LiHMDS, vedi anche HMDS) sono usate come basi forti senza attività nucleofila.

Gli organelli al litio sono ampiamente usati come iniziatori per la polimerizzazione anionica delle olefine, come agenti metallanti, deprotonanti o alchilanti.

Di una certa importanza sono i cosiddetti tassi di coppa Gilman del tipo R2CuLi.

 

Prezzo al litio

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