Liti

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Liti (tiếng Latinh: Lithium) là tên một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu Li và số nguyên tử bằng 3.

3	← liti → berili
H ↑ Li ↓ Na
	Bảng đầy đủ

Tổng quát

Tên, Ký hiệu, Số

liti, Li, 3

Phân loại

kim loại kiềm

Nhóm, Chu kỳ, Khối

1, 2, s

Khối lượng riêng, Độ cứng

535 kg/m³, 0,6

Bề ngoài

màu trắng bạc/xám

Tính chất nguyên tử

Khối lượng nguyên tử

6,941 đ.v.

Bán kính nguyên tử (calc.)

145 (167) pm

Bán kính cộng hoá trị

134 pm

Bán kính van der Waals

182 pm

Cấu hình electron

[He]2s¹

e^- trên mức năng lượng

2, 1

Trạng thái ôxi hóa (Ôxít)

1 (ba dơ mạnh)

Cấu trúc tinh thể

hình lập phương

Tính chất vật lý

Trạng thái vật chất

rắn

Điểm nóng chảy

453,69 K (356,97 °F)

Điểm sôi

1.615 K (2.448 °F)

Thứ tự hiện tượng từ

không từ tính

Thể tích phân tử

13,02 ×10^-6 m³/mol

Nhiệt bay hơi

145,92 kJ/mol

Nhiệt nóng chảy

3 kJ/mol

Áp suất hơi

163 Pa tại 453,7 K

Vận tốc âm thanh

6.000 m/s tại 298,15 K

Linh tinh

Độ âm điện

0,98 (thang Pauling)

Nhiệt dung riêng

3.582 J/(kg·K)

Độ dẫn điện

1,0776x10⁷ /Ω·m

Độ dẫn nhiệt

84,7 W/(m·K)

Năng lượng ion hóa

520,2 kJ/mol
7.298,1 kJ/mol
11.815,0 kJ/mol

Chất đồng vị ổn định nhất

Bài chính: Đồng vị liti

iso	TN	t_½
⁶Li	7,5%¹	Ổn định có 3 neutron
⁷Li	92,5%	Ổn định có 4 neutron
¹ Nội dung Liti-6 có thể ít như 3,75% trong những nguồn tự nhiên. Trong trường hợp đó, Liti-7 có nội dung tới 96,25%.

Đơn vị SI và STP được dùng trừ khi có ghi chú.

[sửa] Thuộc tính

Liti là kim loại nhẹ nhất, có khối lượng riêng lớn hơn một nửa của nước một chút. Giống như các kim loại kiềm khác, liti phản ứng dễ dàng với nước và không có trong tự nhiên ở dạng đơn chất vì tính hoạt động hóa học cao, tuy nhiên nó có tính hoạt động hóa học thấp hơn một chút so với kim loại giống như nó là natri. Khi cho nó vào trong ngọn lửa, kim loại này phát ra ánh sáng màu đỏ thắm, nhưng khi nó cháy mạnh thì ngọn lửa đổi sang màu trắng chói. Liti là kim loại có hóa trị +1.

[sửa] Lịch sử

Liti (tiếng Hy Lạp: lithos, có nghĩa là "đá") được phát hiện bởi Johann Arfvedson năm 1817. Arfvedson tìm thấy nguyên tố mới trong khoáng chất spodumen và lepidolit trong quặng petalit, LiAl(Si₂O₅)₂, ông đã tiến hành phân tích trên đảo Utö ở Thụy Điển. Năm 1818 Christian Gmelin là người đầu tiên quan sát thấy các muối liti có màu đỏ tươi trong lửa. Cả hai người đã cố gắng nhưng thất bại trong việc cô lập nguyên tố từ muối của nó.

Nguyên tố này không được cô lập cho đến tận William Thomas Brande và Sir Humphrey Davy, khi các ông sử dụng phương pháp điện phân trên ôxít liti. Việc sản xuất thương mại của liti kim loại đạt được vào năm 1923 bởi công ty Đức Metallgesellschaft AG bằng cách điện phân clorua liti và clorua kali nóng chảy.

Nó được đặt tên là liti vì nó được phát hiện ra từ các khoáng chất trong khi các kim loại kiềm khác đã được phát hiện ra từ các cơ quan của thực vật.

[sửa] Ứng dụng

Vì nhiệt dung riêng lớn của nó (lớn nhất trong số các chất rắn), liti được sử dụng trong các ứng dụng truyền nhiệt. Nó cũng là vật liệu quan trọng trong chế tạo anốt của pin vì khả năng điện hóa học cao của nó. Các ứng dụng khác còn có:

Các muối liti như cacbonat liti (Li₂CO₃), citrat liti và orotat liti là các chất ổn định thần kinh được sử dụng để điều trị các rối loạn lưỡng cực, vì không giống như phần lớn các loại thuốc ổn định thần kinh khác, chúng trung hòa cả hai sự cuồng và trầm cảm. Liti có thể được sử dụng để tăng thêm hiệu quả của các thuốc chống trầm cảm khác. Lượng có ích của liti trong việc này thấp hơn so với mức có độc tính chỉ một chút, vì thế các nồng độ của liti trong máu phải được kiểm soát kỹ trong quá trình điều trị.
Clorua liti và brômua liti là những chất hút ẩm cực cao và thông thường được sử dụng như những chất làm khô.
Stearat liti là chất bôi trơn đa mục đích ở nhiệt độ cao.
Liti là chất được sử dụng trong việc tổng hợp các hợp chất hữu cơ cũng như trong các ứng dụng hạt nhân.
Liti đôi khi được sử dụng trong nấu thủy tinh và chế tạo gốm, có thể kể đến là thủy tinh của kính thiên văn 200-inch (5,08 m) ở núi Palomar.
Hiđrôxít liti LiOH được dùng để loại bỏ điôxít cacbon từ không khí trong các tàu vũ trụ và tàu ngầm.
Các hợp kim của liti với nhôm, cadmi, đồng và mangan được sử dụng để làm các bộ phận có đặc tính cao của máy bay.
Niobat liti được sử dụng rộng rãi trong thị trường thiết bị liên lạc viễn thông, chẳng hạn như điện thoại di động và các modulator quang học.
Tính phi tuyến tính cao của niobat liti làm cho nó trở thành lựa chọn tốt của các ứng dụng phi tuyến tính.
Hiđrua liti LiD (sử dụng đơteri thay vì hiđrô, nên đôi khi còn được gọi là đơterua liti) được sử dụng trong chế tạo bom hạt nhân. Khi được kích hoạt bởi các nơtron từ đầu mồi (hoạt động theo nguyên lý của bom nguyên tử), đơterua liti sản sinh ra một lượng dồi dào của triti. Triti sau đó tham gia vào các phản ứng nhiệt hạch, tạo ra năng lượng cho bom hạt nhân.

[sửa] Sự phổ biến, điều chế

Liti do tính hoạt động hóa học cao nên chỉ có thể tìm thấy trong tự nhiên trong dạng các hợp chất. Nó tạo thành một phần nhỏ của các loại đá cuội và cũng được tìm thấy trong nước biển.

Từ cuối Đại chiến thế giới lần thứ hai, sản xuất liti đã tăng lên đáng kể. Kim loại này được tách ra từ đá cuội và có thể từ các nguồn nước khoáng. Lepidolit, spodumen, petalit và amblygonit là các khoáng chất chính chứa liti.

Ở Mỹ liti được sản xuất từ các bể nước mặn ở Nevada. Ngày nay, phần lớn liti có giá trị thương mại được sản xuất từ các bể nước mặn ở Chile. Nó được sản xuất bằng phương pháp điện phân hỗn hợp clorua liti và kali nóng chảy. Năm 1997 nó có giá trị vào khoảng US$ 300/pound ($650/kg).

Phân lập (* là đồng vị của liti, ví dụ * bằng 7 hay 6):

catốt: $\mbox{Li}^{+}\mbox{*}+\mbox{e}^{-}\to \mbox{Li*}$

anốt: $\mbox{Cl}^{-}\mbox{*}\to \frac{1}{2}\mbox{Cl}_2(\mbox{khi})+e^-$

[sửa] Đồng vị

Liti trong tự nhiên là hỗn hợp của 2 đồng vị ổn định Li⁶ và Li⁷ với Li⁷ là phổ biến nhất (92,5% trong tự nhiên). Nó có 7 đồng vị phóng xạ đã biết với ổn định nhất là Li⁸ có chu kỳ bán rã 838 ms và Li⁹ có chu kỳ bán rã 178,3 ms. Các đồng vị còn lại có chu kỳ bán rã dưới 8,6 ms. Đồng vị có chu kỳ bán rã ngắn nhất là Li⁴, bị phân rã theo bức xạ proton và có chu kỳ bán rã 7,58043x10^-23 s.

Liti-7 là một trong những nguyên tố nguyên thủy (sản xuất trong các phản ứng tổng hợp hạt nhân của Vụ nổ lớn Big Bang). Các đồng vị của liti phân chia trong một loạt các quá trình tự nhiên, bao gồm cả việc hình thành khoáng chất (kết tủa hóa học), thủy phân, trao đổi ion (Liti thay thế cho for magiê và sắt trong các cấu trúc bát giác của đất sét, trong đó Li-6 là có ưu thế hơn Li-7), trong các quá trình siêu lọc cũng như sự biến đổi đá.

[sửa] Cảnh báo

Giống như các kim loại kiềm khác, liti trong dạng đơn chất là một chất dễ cháy và nổ khi để trần ngoài không khí và đặc biệt là trong nước. Liti kim loại là một chất ăn mòn và yêu cầu có trang thiết bị bảo hộ lao động đặc biệt để chống tiếp xúc trực tiếp với da. Liti có thể lưu giữ trong các hợp chất không có phản ứng như napta hay hiđrôcacbon. Các hợp chất liti không đóng vai trò sinh học tự nhiên gì và được coi là chất độc nhẹ. Khi sử dụng như thuốc, nồng độ Li⁺ trong máu phải được kiểm soát chặt chẽ.