ГЛАВА 1. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПРИМЕНЕНИЕ ЛИТИЯ 1.1. Свойства и применение лития Литий - серебристо-белый металл, мягкий и пластичный, твёрже натрия, но мягче свинца. Его можно обрабатывать прессованием и прокаткой. При комнатной температуре металлический литий имеет кубическую объёмноцентрированную решётку (координационное число 8), пространственная группа I m3m, параметры ячейки a = 0,35021 нм, Z = 2. Ниже 78 К устойчивой кристаллической формой является гексагональная плотноупакованная структура, в которой каждый атом лития имеет 12 ближайших соседей, расположенных в вершинах кубооктаэдра. Кристаллическая решётка относится к пространственной группе P 63/mmc, параметры a = 0,3111 нм, c = 0,5093 нм, Z = 2. Из всех щелочных металлов литий характеризуется самыми высокими температурами плавления и кипения (180,54 и 1340 °C, соответственно), у него самая низкая плотность при комнатной температуре среди всех металлов (0,533 г/см³, почти в два раза меньше плотности воды). Вследствие своей низкой плотности литий всплывает не только в воде, но и, например, в керосине. Малые размеры атома лития приводят к появлению особых свойств металла. Например, он смешивается с натрием только при температуре ниже 380 °C и не смешивается с расплавленными калием, рубидием и цезием, в то время как другие па́ры щелочных металлов смешиваются друг с другом в любых соотношениях. Исходным сырьём для лития служат два источника: минеральное сырьё (например, сподумен) и солевые растворы из соляных озёр, богатые солями лития. В обоих случаях результатом работы является карбонат лития Li2CO3. Металлический литий чаще всего получают электролизом расплава солей или восстановлением из оксида. При электролизе используется хлорид лития. Его получают из карбоната. В России более 50 % запасов сосредоточено в редкометалльных месторождениях Мурманской области. Месторождения лития есть также Дагестане, самые крупные из которых - Южно-Сухокумское, Тарумовское и Берикейское. В Южно-Сухокумском месторождении прогнозный объём производства соединений лития оценивается в 5-6 тыс. тонн в год. Планируется рассмотреть возможность создания производства карбоната лития. Дагестанские месторождения лития являются единственными на юге страны - ближайшие расположены в Восточной Сибири и Якутии. Из лития изготовляют аноды химических источников тока (аккумуляторов, например, литий-хлорных аккумуляторов) и гальванических элементов с твёрдым электролитом (например, литий-хромсеребряный, литий-висмутатный, литий-окисномедный, литий-двуокисномарганцевый, литий-иодсвинцовый, литий-иодный, литий-тионилхлоридный, литий-оксидванадиевый, литий-фторомедный, литий-двуокисносерный элементы), работающих на основе неводных жидких и твёрдых электролитов (тетрагидрофуран, пропиленкарбонат, метилформиат, ацетонитрил). Гидроксид лития используется как один из компонентов для приготовления электролита щелочных аккумуляторов. Добавление гидроксида лития к электролиту тяговых железоникелевых, никель-кадмиевых, никель-цинковых аккумуляторных батарей повышает их срок службы в 3 раза и ёмкость на 21 % (за счёт образования никелатов лития). В чёрной и цветной металлургии литий используется для раскисления и повышения пластичности и прочности сплавов. Литий иногда применяется для восстановления методами металлотермии редких металлов. Карбонат лития является важнейшим вспомогательным веществом (добавляется в электролит) при выплавке алюминия, и его потребление растёт с каждым годом пропорционально объёму мировой добычи алюминия (расход карбоната лития 2,5—3,5 кг на тонну выплавляемого алюминия. Гидроксид лития LiOH, пероксид Li2O2 применяются для очистки воздуха от углекислого газа; при этом последнее соединение реагирует с выделением кислорода (например, 2Li2O2 + 2CO2 → 2Li2CO3 + O2), благодаря чему используется в изолирующих противогазах, в патронах для очистки воздуха на подлодках, на пилотируемых космических аппаратах и т. д. Литий и его соединения широко применяют в силикатной промышленности для изготовления специальных сортов стекла и покрытия фарфоровых изделий. Соединения лития используются в текстильной промышленности (отбеливание тканей), пищевой (консервирование) и фармацевтической (изготовление косметики). В рамках настоящего исследования рассмотрим следующие виды лития и его соединений: · литий металлический; · гидроксид лития; · хлорид лития; · карбонат лития (как сырье для производства металлического лития и гидроксида лития). 1.2. Стандарты и технические характеристики лития Таблица 1.1 Физико-химические характеристики лития | Свойства атома | | Название, символ, номер | Ли́тий / Lithium (Li), 3 | | Группа, период, блок | 1 (устар. 1), 2, | | s-элемент | | Атомная масса | [6,938; 6,997][комм 1][1] а. е. м. (г/моль) | | (молярная масса) | | Электронная конфигурация | [He] 2s1 | | 1s22s1 | | Радиус атома | 145[2] пм | | Химические свойства | | Ковалентный радиус | 134[2] пм | | Радиус иона | 76 (+1e)[3] пм | | Электроотрицательность | 0,98 (шкала Полинга) | | Электродный потенциал | -3,06 В | | Степени окисления | 0, +1 | | Энергия ионизации | 519,9 (5,39) кДж/моль (эВ) | | (первый электрон) | | Термодинамические свойства простого вещества | | Плотность (при н. у.) | 0,534 г/см³ | | Температура плавления | 453,69 K (180,54 °C, 356,97 °F) | | Температура кипения | 1613 K (1339,85 °C, 2443,73 °F) | | Уд. теплота плавления | 2,89 кДж/моль | | Уд. теплота испарения | 148 кДж/моль | | Молярная теплоёмкость | 24,86[4] Дж/(K·моль) | | Молярный объём | 13,1 см³/моль | | Кристаллическая решётка простого вещества | | Структура решётки | кубическая объёмноцентрированная | | Параметры решётки | 3,490 Å | | Температура Дебая | 400 K | | Прочие характеристики | | Теплопроводность | (300 K) 84,8 Вт/(м·К) | | Номер CAS | 7439-93-2 | Источник: по данным открытых источников информации |
