МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ РФ Державна освітня установа
Середньої професійної освіти
Володимирський будівельний коледж
Доповідь
По темі: "Лужні
метали. Літій"
Виконав:
студент групи С-108
Катков Павло
Перевірив:
викладач Шавріна Л.Є.
Володимир
2008
Li - Літій Літій (лат. Lithium), Li, хімічний елемент з атомним номером 3, атомна
маса 6,941. Хімічний
символ Li читається так само, як і
назва самого елементу.
Літій зустрічається в природі у вигляді двох стабільних нуклідів
6 Li (7,52% за масою) і
7 Li (92,48%). У періодичній системі Д. І.
Менделєєва літій розташований у другому періоді, групі IA і належить до числа лужних металів. Конфігурація електронної оболонки нейтрального атома літію 1s
2 2s
1. У з'єднаннях
літій завжди проявляє ступінь окислення +1.
Металевий радіус атома літію 0,152 нм, радіус іона Li
+ 0,078 нм.
Енергії послідовної іонізації атома літію 5,39 і 75,6 еВ. Електронегативність за Полінгом 0,98, найбільша у лужних металів.
У вигляді простої речовини літій - м'який, пластичний, легкий, сріблястий метал.
Фізичні і хімічні властивості: з металів літій найлегший, його
щільність 0,534 г / см
3. Температура плавлення 180,5 ° C, температура кипіння
1326 ° C . При температурах від -193 ° C до температури плавлення стійка кубічна об'ємно центрована модифікація літію з параметром елементарної комірки а = 0,350 нм.
Через невеликого радіусу і маленького іонного заряду літій за своїми властивостями найбільше нагадує не інші
лужні метали, а елемент групи IIA
магній (Mg).
Літій хімічно дуже активний.
Він здатний взаємодіяти з киснем (O) і азотом (N) повітря при звичайних умовах, тому на повітрі він швидко окислюється з утворенням темного нальоту продуктів взаємодії:
4Li + O
2 = 2Li
2 O,
6Li + N
2 = 2Li
3 N
При контактах з
галогенами літій самозаймається при звичайних умовах. Подібно магнію (Mg), нагріте літій здатний горіти в CO
2: 4Li + CO
2 = C + 2Li
2 O
Стандартний електродний потенціал Li / Li
+ має найбільше негативне значення (E °
298 = -3,05 B) в порівнянні зі
стандартними електродними потенціалами інших металів. Це обумовлено великою
енергією гідратації маленького іона Li
+, що значно зміщує рівновагу в бік іонізації металу:
Li
твердий <> Li
+ розчин +
e - Для слабо сольватірующіх розчинників значення електродного потенціалу літію
відповідає його меншою хімічної активності в ряду лужних металів.
Сполуки літію -
солі - як правило, безбарвні кристалічні речовини. За хімічним поведінки солі літію трохи нагадують аналогічні з'єднання магнію (Mg) або кальцію (Ca). Погано розчинні у воді фторид LiF, карбонат Li
2 CO
3, фосфат Li
2 PO
4, добре розчинний хлорат літію LiClO
3 - це, мабуть, одне з найбільш добре розчинних з'єднання в неорганічної хімії (при
18 ° C в
100 г води розчиняється
313,5 г LiClO
3). Оксид літію Li
2 O - біле тверда речовина - представляє собою типовий лужної оксид. Li
2 O активно реагує з водою з утворенням гідроксиду літію LiOH.
Цей гідроксид отримують
електролізом водних розчинів LiCl:
2LiCl + 2H
2 O = 2LiOH + Cl
2 + H
2 LiOH - серйозна причина, але воно відрізняється за властивостями від гідроксидів інших лужних металів. Гідроксид літію поступається їм в розчинності. При прожарюванні гідроксид літію втрачає воду:
2LiOH = Li
2 O + H
2 O
Велике значення в синтезі органічних і неорганічних сполук має гідрид літію LiH, який утворюється при взаємодії розплавленого літію з воднем (H):
2Li + H
2 = 2LiH
LiH - іонне з'єднання, будова кристалічної
решітки якого схоже на будову кристалічної решітки хлориду натрію NaCl. Гідрид літію можна використовувати в якості джерела водню для наповнення аеростатів та рятувального спорядження (надувних човнів і т.п.), так як при його гідролізі утворюється велика кількість водню (
1 кг LiH дає
2,8 м 3 H
2): LiH + H
2 O = LiOH + H
2 Він також знаходить застосування при синтезі різних гідридів, наприклад, борогідридом літію:
BCl
3 + 4LiH = Li [BH
4] + 3LiCl.
Літій утворює з'єднання з частково ковалентним зв'язком Li-C, тобто літійорганічних з'єднання. Наприклад, при реакції іодбензола C
6 H
5 I з літієм в органічних розчинниках протікає реакція:
C
6 H
5 I + 2Li = C
6 H
5 Li + LiI.
Літій-органічні сполуки широко використовуються в органічному синтезі і в якості каталізаторів.
Історія відкриття: літій був відкритий в 1817 році шведським хіміком і мінералогом А. Арфведсоном спочатку в мінералі петаліт (Li, Na) [Si
4 AlO
10], а потім у сподумене LiAl [Si
2 O
6] і в Лепідоліт KLi
1.5 Al
1.5 [Si
3 AlO
10] (F, OH)
2. Свою назву отримав через те, що був виявлений в «каменях» (грец. Litos - камінь).
Характерне для сполук літію червоне забарвлення полум'я вперше спостерігав німецький хімік Х. Г. Гмелін в 1818 році. У цьому ж році англійський хімік Г. Деві електролізом розплаву гідроксиду літію отримав шматочок металу. Отримати вільний метал в достатніх кількостях вдалося вперше тільки в 1855 році шляхом
електролізу розплавленого хлориду:
2LiCl = 2Li + Cl
2 Отримання: в даний час для отримання металевого літію його
природні мінерали розкладають сірчаною кислотою (кислотний спосіб), або спікають з CaO, або CaCO
3 (лужний спосіб), або обробляють K
2 SO
4 (сольовий спосіб), а потім витравлюють водою. У будь-якому випадку з отриманого розчину виділяють погано розчинний карбонат літію Li
2 CO
3, який потім переводять в хлорид LiCl.
Електроліз розплаву хлориду літію проводять у суміші з KCl або BaCl
2 (ці солі слугують для пониження температури плавлення суміші). Надалі отриманий літій очищають методом вакуумної дистиляції.
Знаходження в природі: літій досить широко розповсюджений в земній корі, його вміст у ній становить 6,5 · 10
-3% за масою. Як вже згадувалося, основні мінерали, що містять літій, - це петаліт (містить 3,5-4,9% Li
2 O), сподумен (6-7% Li
2 O), лепідоліт (4-6% Li
2 O) і Амблігоніт LiAl [PO
4] - 8-10% Li
2 O. У вигляді домішки літій міститься у ряді породоутворюючих
мінералів, а також присутня в ропі деяких озер і у мінералізованих водах. У морській воді міститься близько 2.10
-5% літію.
Застосування: з літію виготовляють аноди хімічних джерел струму, що працюють на основі неводних твердих електролітів. Рідкий літій може служити теплоносієм в ядерних реакторах. З використанням нукліда
6 Li отримують радіоактивний тритій
3 січня H (Т):
3 червень Li +
1 0 n =
3 1 H +
4 лютого He.
Літій і його сполуки широко застосовують в
силікатній промисловості для виготовлення спеціальних сортів скла і покриття порцелянових виробів, у чорній і кольоровій металургії (для розкислення, підвищення пластичності і міцності сплавів), для отримання пластичних мастил. Сполуки літію використовуються в текстильній промисловості (вибілювання тканин), харчовій (консервація) і фармацевтичної (виготовлення косметики).
Біологічна роль: літій у незначних кількостях присутній в живих організмах, але, мабуть, не виконує ніяких біологічних функцій. Встановлено його стимулюючу дію на деякі
процеси в рослинах, здатність підвищувати їх
стійкість до захворювань.
В організмі середньої людини (маса
70 кг ) Міститься близько 0,7 мг літію. Токсична доза 90-200 мг.
Особливості поводження з літієм: як і інші лужні метали, металевий літій здатний викликати
опіки шкіри та слизових, особливо в присутності вологи. Тому працювати з ним можна тільки в захисному одязі і окулярах. Зберігають літій у герметичній тарі під шаром мінерального масла. Відходи літію не можна викидати у сміття, для знищення їх слід обробити етиловим спиртом:
2С
2 Н
5 ОН + 2Li = 2С
2 Н
5 ОLi + Н
2 Утворився етілат літію потім розкладають водою до спирту та гідроксиду літію LiOH.