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.
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
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
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 (
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
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.