Rieth József: Anyagvilág - Háttérismeret

Lítium

TartalomjegyzékhezVilágképem <  Anyag-időszak     

A lítium (nyelvújításkori magyar nevén: lavany) a periódusos rendszer egy kémiai eleme. Vegyjele Li, rendszáma 3. Az I. főcsoportba, az alkálifémek közé tartozik. Elemi állapotban ezüstfehér színű, lágy, jól nyújtható könnyűfém, nedves levegő vagy víz hatására felületén sárga oxid- és nitridbevonat képződik. A legkönnyebb szilárd halmazállapotú elem. Főként hővezető ötvözetekben, akkumulátorokban, és hangulatbefolyásoló gyógyszerekben alkalmazzák.

A „lítium” név a lithion=kőszerű szóból származik, mert ásványban mutatták ki először, míg a többi alkálifémet először növényi szövetben.

Általános tulajdonságok

Név, vegyjel, rendszám                         lítium, Li, 3

Elemi sorozat                                      alkálifémek

Csoport, periódus, mező                      1, 2, s

Megjelenés                                         ezüstfehér, szürke

Atomtömeg                                         6,941 g/mol

Elektronszerkezet                               [He] 2s1

Elektronok héjanként                           2, 1

Fizikai tulajdonságok

Halmazállapot                                    szilárd

Sűrűség (szobahőm.)                          0,535 g/cm³

Sűrűség (folyadék) az o.p.-on              0,512 g/cm³

Olvadáspont                                       453,69 K (180,54 °C, 356,97 °F)

Forráspont                                         1615 K (1342 °C, 2448 °F)

Olvadáshő                                          3,00 kJ/mol

Párolgáshő                                        147,1 kJ/mol

Moláris hőkapacitás (25 °C)                24,860 J/(mol·K)

Gőznyomás P/Pa                   1             10          100            1 k          10 k          100 k

                  T/K                      797          885        995            1144       1337          1610

Atomi tulajdonságok

Kristályszerkezet                               köbös tércentrált 

Oxidációs állapotok                           1 (erősen bázikus oxid)

Elektronegativitás                               0,98 (Pauling-skála)

Ionizációs energia                              1.: 520,2 kJ/mol

                                                        2.: 7298,1 kJ/mol

                                                        3.: 11815,0 kJ/mol

Atomsugár                                        145 pm

Atomsugár (számított)                       167 pm

Kovalens sugár                                 134 pm

Van der Waals-sugár                         182 pm

Egyéb tulajdonságok

Mágnesség                                       nem mágneses

Fajlagos ellenállás                             1,68·10-8 Ω·m

Hővezetési tényező (300 K)                84,8 W/(m·K)

Hőtágulási tényező (25 °C)                 46 µm/(m·K)

Hangsebesség (vékony rúd) (20 °C)     6000 m/s

Young-modulus                                 4,9 GPa

Nyírási modulus                                4,2 GPa

Bulk modulusz                                  11 GPa

Mohs-keménység                              0,6

Brinell-keménység                             - HB

CAS-szám                                        7439-93-2

Fontosabb izotópok

Izotóp             t.e.                     felezési idő B.m. B.e. (MeV) B.t.

 

6Li                 7,5%                   Li stabil 3 neutronnal

7Li                 92,5%                 Li stabil 4 neutronnal

Jellemzői

A lítium ezüstfehér, puha fém; a legkönnyebb a fémek között, sűrűsége mindössze fele a vízének. Más alkálifémekhez hasonlóan egy vegyértékű elem. A vízzel azonnal kölcsönhatásba lép, noha még mindig nehezebben lép reakcióba, mint a kémiai szempontból hasonló nátrium. Aktivitása miatt szabad formában nem is található meg a természetben. Az alkálifémek között a legkevésbé aktív. Hidrogénnel 500 C°-on egyesül. A száraz levegővel nem lép kölcsönhatásba, de meggyújtva elég. A tiszta nitrogén már szobahőmérsékleten egyesül vele. Ha szénnel hevítjük Li2C2 keletkezik.

A lángot ragyogó vörösre festi, de ha erősen ég, a láng briliáns fehérre változik.

Felhasználása

Fajhője a szilárd elemek közül a legnagyobb, ezért a lítiumot hőcserélőkben használják. Magas elektrokémiai potenciálja miatt akkumulátorokban is alkalmazzák anódként. Sói közül a lítium-karbonát (Li2CO3) és a lítium-citrát (Li3C6H5O7) mániás-depressziós zavarok gyógyszere a lítium-klorid és a lítium-bromid (LiBr) erősen nedvszívó hatásúak, például alumínium és magnézium hegesztésénél alkalmazzák a lítium-sztearát általános célú, magas hőmérsékleten is használható kenőanyag felhasználják szerves vegyületek gyártása során, és az atomenergia-iparban is üvegekben, kerámiákban alkalmazzák, például a Palomar-hegyi 5 méteres teleszkópban is lítium-hidroxiddal (LiOH) vonják ki a szén-dioxidot az űrhajók és tengeralattjárók levegőjéből alumíniummal, kadmiummal, rézzel, mangánnal képzett ötvözeteit felhasználják a repülőgépgyártásban

Izotópjai

nuclide
symbol
Z(p) N(n)  
isotopic mass (u)
 
half-life decay
mode(s)[1]
daughter
isotope(s)[n 1]
nuclear
spin
representative
isotopic
composition
(mole fraction)
range of natural
variation
(mole fraction)
excitation energy
4Li 3 1 4.02719(23) 91(9)×10−24 s
[6.03 MeV]
p 3He 2-    
5Li 3 2 5.01254(5) 370(30)×10−24 s
[~1.5 MeV]
p 4He 3/2-    
6Li 3 3 6.015122795(16) Stable 1+ [0.0759(4)] 0.07714-0.07225
7Li[n 2] 3 4 7.01600455(8) Stable 3/2- [0.9241(4)] 0.92275-0.92786
8Li 3 5 8.02248736(10) 840.3(9) ms β-, fission 2 4He 2+    
9Li 3 6 9.0267895(21) 178.3(4) ms β-, n (50.8%) 8Be[n 3] 3/2-    
β- (49.2%) 9Be
10Li 3 7 10.035481(16) 2.0(5)×10−21 s
[1.2(3) MeV]
n 9Li (1-,2-)    
10m1Li 200(40) keV 3.7(15)×10−21 s     1+    
10m2Li 480(40) keV 1.35(24)×10−21 s     2+    
11Li[n 4] 3 8 11.043798(21) 8.75(14) ms β-, n (84.9%) 10Be 3/2-    
β- (8.07%) 11Be
β-, 2n (4.1%) 9Be
β-, 3n (1.9%) 8Be[n 5]
β-, fission (1.0%) 7He, 4He
β-, fission (.014%) 8Li, 3H
β-, fission (.013%) 9Li, 2H
12Li 3 9 12.05378(107)# <10 ns n 11Li    

1.^ Bold for stable isotopes

2.^ Produced in Big Bang nucleosynthesis

3.^ Immediately decays into two 4He atoms for a net reaction of 9Li -> 24He + 1n + e-

4.^ Has 2 halo neutrons

5.^ Immediately decays into two 4He atoms for a net reaction of 11Li -> 24He + 31n + e-

 Notes

The precision of the isotope abundances and atomic mass is limited through variations. The given ranges should be applicable to any normal terrestrial material.

Geologically exceptional samples are known in which the isotopic composition lies outside the reported range. The uncertainty in the atomic mass may exceed the stated value for such specimens.

Commercially available materials may have been subjected to an undisclosed or inadvertent isotopic fractionation. Substantial deviations from the given mass and composition can occur.

In depleted material, the relative 6Li abundance may be reduced by as much as 80% of its normal value, giving the atomic mass a range from 6.94 u to more than 6.99 u.

Values marked # are not purely derived from experimental data, but at least partly from systematic trends. Spins with weak assignment arguments are enclosed in parentheses.

Uncertainties are given in concise form in parentheses after the corresponding last digits. Uncertainty values denote one standard deviation, except isotopic composition and standard atomic mass from IUPAC which use expanded uncertainties.

11Li has a nuclear halo of two weakly linked neutrons, thus explaining an important difference in the radius.

A természetben a lítiumnak két stabil izotópja fordul elő, a 6Li és a 7Li, ezek közül a 7Li a gyakoribb (92,5%-os előfordulási arány). Hat radioaktív izotópja van, közülük legstabilabb a 8Li, 838 ms-os felezési idővel és a 9Li, 178,3 ms-os felezési idővel. A többi radioaktív izotóp felezési ideje 8,5 ms-nál kisebb, illetve nem ismert.

A lítium izotópjainak relatív atomtömege 4,027 u 4Li és 11,0438 u 11Li közé esik. A leggyakoribb stabil izotóp, 7Li előtti izotópok elsősorban proton-emisszióval bomlanak (egy esetben alfa-bomlással), a 7Li utániak pedig béta-bomlással (némelyik neutron-emisszióval). A 7Li előtti bomlás termékei elsősorban hélium-izotópok, a 7Li utániak esetében pedig berillium-izotópok.

A 7Li egyike a legősibb kémiai elemeknek (jó része még az ősrobbanásban keletkezett). A lítium izotópjai számos természeti folyamatban részt vesznek, köztük az ércképződésben (üledékképződés), anyagcserében, ioncserében (a lítium a magnéziumot és vasat lecseréli az oktahedrális helyekről agyagásványokban, a 6Li könnyebben mint a 7Li), a hiperfiltrációban (fordított ozmózis, ivóvíz előállításában).

Előfordulása

A lítium széles körben elterjedt elem, de a természetben elemi formájában nem fordul elő. Nagy reakciókészsége miatt mindig más elemekhez kötődve vagy vegyületekben fordul elő. Megtalálható a tengervízben, és csaknem minden vulkanikus kőzetben.

A II. világháború óta a lítium kitermelése jelentősen megnőtt. Vulkáni kőzetek többi alkotóelemétől különítik el, vagy ásványvizekből vonják ki. Lepidolit (lítiumcsillám), szpodumen, petalit és ambligonit (LiAl[PO4F]) a legfontosabb kőzetek amik tartalmazzák.

Az USA-ban a lítiumot kiszáradt tavak medréből vonják ki, Kaliforniában, Nevadában és még néhány helyen. Az ezüstös fényű fémet elektrolízissel vonják ki olvadt lítium és kálium-klorid elegyéből.

Óvintézkedések

Ahogy más alkálifémek, úgy a lítium is elemi formában erősen gyúlékony és kismértékben robbanásveszélyes, ha levegőnek, de főleg ha víznek van kitéve. Korrozív hatású, és különleges kezelést igényel a bőrrel való érintkezés elkerülése végett. Tárolása kémiailag kevéssé reakcióképes folyékony szénhidrogénben, például benzinben történik. A lítium a természetes élettani folyamatokban nem játszik szerepet, és enyhén mérgezőnek tartják. Ezért ha gyógyszerként használják, a vérben lévő koncentrációját rendszeresen ellenőrizni kell.

TartalomjegyzékhezVilágképem <  Anyag-időszak     

-----------------------

http://hu.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADtium

http://en.wikipedia.org/wiki/Isotopes_of_lithium