Літій

Літій — хімічний елемент із символом Li та атомним номером 3. Це м’який сріблясто-білий метал, який належить до групи лужних металів. Літій має найвищу питому теплоємність з усіх твердих елементів і є найлегшим металом.

Він також дуже реактивний і горючий, що ускладнює обробку в чистому вигляді. Однак сполуки літію використовуються в різноманітних сферах застосування, включаючи акумулятори, кераміку, мастильні матеріали та фармацевтичні препарати.

Структура атома

Атом літію має наступну структуру:

1. Кількість протонів (зарядованих позитивно частинок) в атомі літію дорівнює 3. Це визначає атомний номер літію (Li) в періодичній таблиці.
2. Кількість електронів (зарядованих негативно частинок) також дорівнює 3. Це внаслідок того, що атом літію має відношення 3 електрони до 3 протонів, що робить його нейтральним зарядом (загальна зарядка = кількість протонів – кількість електронів).
3. Кількість нейтронів (частинок без заряду) в атомі літію можна визначити від різниці між масовим числом та атомним номером. Масове число літію приблизно дорівнює 7, а його атомний номер – 3. Отже, кількість нейтронів дорівнює 7 – 3 = 4.

Отже, у атомі літію є:

• 3 протони,
• 3 електрони,
• 4 нейтрони.

Валентність літію

Валентність літію дорівнює +1. Це означає, що атом літію може утворювати сполуки, віддаючи один електрон під час хімічних реакцій.

Відкриття та історія літію

Літій був відкритий у 1817 році шведським хіміком Йоханом Августом Арфведсоном. Він досліджував мінерал петаліт і знайшов новий лужний метал, який назвав літієм за грецьким словом lithos, що означає камінь. Наставник Арфведсона Йонс Якоб Берцеліус підтвердив відкриття та назвав новий елемент.

На початку 19 століття літій використовувався для лікування подагри та інших захворювань. Однак лише в 1940-х роках було виявлено його терапевтичний потенціал для лікування біполярного розладу. Було встановлено, що літій стабілізує перепади настрою та запобігає рецидивам у пацієнтів з біполярним розладом, і він став першою лінією лікування захворювання.

Властивості літію

Є найлегшим металом і має щільність 0,534 грама на кубічний сантиметр, що приблизно вдвічі менше, ніж у води. Він має температуру плавлення 180,54 градусів за Цельсієм і температуру кипіння 1342 градусів за Цельсієм. Літій — м’який сріблясто-білий метал, який легко ріжеться ножем. Він має високу питому теплоємність, що означає, що він може поглинати та віддавати тепло ефективніше, ніж інші матеріали.

Літій має високу реакційну здатність і може реагувати з водою з утворенням газоподібного водню та гідроксиду літію. Він також може реагувати з киснем з утворенням оксиду літію та пероксиду літію. Через свою реакційну здатність літій часто зберігають в маслі, щоб запобігти його реакції з повітрям і вологою.

Застосування літію

Літій використовується в різноманітних сферах застосування, зокрема в акумуляторах, кераміці, мастильних матеріалах і фармацевтичних препаратах. Найпоширенішим використанням літію є акумуляторні батареї. Літієві акумулятори використовуються в мобільних телефонах, ноутбуках, електромобілях та інших електронних пристроях. Також використовується в первинних батареях, наприклад літій-металевих батареях, які використовуються в кардіостимуляторах та інших медичних пристроях.

Крім акумуляторів, використовують у виробництві кераміки та скла. Оксид і алюмінат літію використовують як флюси для зниження температури плавлення кераміки і скла. Літій також покращує стійкість кераміки та скла до термічного удару.

Dикористовується як мастильний матеріал у промисловості, оскільки він зменшує тертя та знос. Літієве мастило використовується в автомобілях і машинобудуванні, а стеарат літію використовується як загусник у мастилах.

Також використовується у фармацевтичній промисловості для лікування біполярного розладу. Карбонат літію використовується для стабілізації настрою та профілактики рецидивів у пацієнтів з біполярним розладом. Літій також вивчається на предмет його можливого використання для лікування інших психічних розладів, таких як депресія та шизофренія.

Екологічні проблеми та переробка літію

Зростаючий попит на літій для використання в батареях підняв екологічні проблеми. Видобуток і переробка літію може мати негативний вплив на навколишнє середовище, включаючи забруднення води, ерозію ґрунту та вирубку лісів. Крім того, видобуток літію з розсолів може мати негативний вплив на місцеві екосистеми.

Щоб вирішити ці проблеми, зростає інтерес до переробки літію з батарей. Літієві батареї можна переробити, а відновлені матеріали можна використовувати для виготовлення нових батарей. Переробка зменшує потребу в новому видобутку та переробці

літію, що може зменшити вплив виробництва літію на навколишнє середовище. Це також допомагає зберегти природні ресурси та зменшити кількість відходів, які потрапляють на звалища.

Процес переробки літієвих акумуляторів включає кілька етапів. Спочатку батареї розбираються, а елементи відокремлюються від решти компонентів батареї. Потім клітини подрібнюють і подрібнюють, а матеріали відокремлюють за допомогою різних методів, таких як просіювання та магнітна сепарація. Відновлені матеріали, такі як літій, кобальт, нікель і мідь, можуть бути оброблені та використані для виготовлення нових батарей або інших продуктів.

Переробка літій-іонних акумуляторів все ще перебуває на початковій стадії, і є деякі проблеми, які необхідно вирішити. Наприклад, збір і транспортування використаних батарей може бути складним, а процес переробки може бути дорогим. Однак із зростанням попиту на літій-іонні батареї та зростанням усвідомлення впливу виробництва літію на навколишнє середовище переробка літій-іонних батарей, ймовірно, стане більш поширеною.

Виробництво літію

Літій виробляється з різних джерел, включаючи розсоли, відкладення твердих порід і глини. Більшість літію виробляється з розсолів, які є підземними резервуарами солоної води. Розсоли знаходяться в кількох місцях по всьому світу, включаючи гори Анди в Південній Америці, море Солтон в Каліфорнії та плато Цинхай-Тибет у Китаї.

Для вилучення літію з розсолів розсіл викачують на поверхню і зберігають у випарних ставках. Потім воді дозволяють випаруватися, залишаючи концентрований розчин літію разом з іншими мінералами. Потім концентрований розчин обробляється за допомогою різних методів, таких як іонний обмін і осадження, для виділення літію.

Поклади твердих порід літію знаходяться в кількох місцях по всьому світу, включаючи Австралію, Канаду та Сполучені Штати. Щоб видобути літій із родовищ твердих порід, породу видобувають і подрібнюють, а літій витягують за допомогою різноманітних методів, таких як випалювання, вилуговування та флотація.

Глинисті родовища літію знаходяться в кількох місцях по всьому світу, включаючи Аргентину, Австралію та Сполучені Штати. Для вилучення літію з глинистих родовищ глину видобувають і обробляють сірчаною кислотою, яка розчиняє літій потім витягується з розчину за допомогою іонного обміну або інших методів.

Майбутнє літію

Очікується, що попит на продовжуватиме зростати в найближчі роки через зростання попиту на електромобілі та накопичувачі відновлюваної енергії. Очікується, що літій-іонні батареї ставатимуть все більш важливими як засоби зберігання енергії з відновлюваних джерел, таких як енергія вітру та сонця.

Щоб задовольнити зростаючий попит на літій, досліджуються нові джерела літію, такі як геотермальні розсоли, розсоли нафтових родовищ і морська вода. Крім того, розробляються нові технології для підвищення ефективності виробництва літію та зменшення впливу видобутку та переробки літію на навколишнє середовище.

Висновок

Є універсальним елементом із широким спектром застосувань, від акумуляторів і кераміки до мастильних матеріалів і фармацевтичних препаратів. Це ключовий компонент у виробництві літієвих акумуляторів, які стають все більш важливими як засіб зберігання енергії з відновлюваних джерел. Хоча очікується, що попит на літій продовжуватиме зростати в найближчі роки, існують занепокоєння щодо впливу виробництва літію на навколишнє середовище. Переробка літієвих акумуляторів є багатообіцяючим рішенням цих проблем, і розробляються нові технології для підвищення ефективності виробництва літію та зменшення його впливу на навколишнє середовище.

Часті запитання