ЛИТИЙ

ЛИТИЙ (лат. Lithium), Li,
химич. элемент I группы периодич. системы Менделеева, ат. н. 3, ат. масса
6,941, относится к щелочным металлам. Природный Л. состоит из двух стабильных
изотопов- ⁶Li (7,42%) и 'Li (92,58%). Л. был открыт в 1817 швед,
химиком А. Арфведсоном в минерале петалите; название от греч. lithos -
камень. Ме- таллич. Л. впервые получен в 1818 англ, химиком Г. Дэви. Распространение
в природе. Л.- типичный элемент земной коры (содержание 3,2-10³
% по массе), он накапливается в наиболее поздних продуктах дифференциации
магмы - пегматитах. В мантии мало Л.- в ультраосновных породах всего 5-10⁵
% (в основных 1,5-10³%, средних - 2-10-³%, кислых
4-10-=%). Близость ионных радиусов Li+, Fe²⁺ и Mg²⁺ позволяет
Л. входить в решётки магне- зиально-железистых силикатов - пирок- сенов
и амфиболов. В гранитоидах он содержится в виде изоморфной примеси в слюдах.
Только в пегматитах и в биосфере известно 28 самостоятельных минералов
Л. (силикаты, фосфаты и др.). Все они редкие (см. Литиевые руды). В биосфере
Л. мигрирует сравнительно слабо, роль его в живом веществе меньше, чем
остальных щелочных металлов. Из вод он легко извлекается глинами, его относительно
мало в Мировом океане (1,5-10⁵ %). Пром. месторождения Л. связаны
как с магматич. породами (пегматиты, пневматолиты), так и с биосферой (солёные
озёра).

Физич. и химич. свойства. Компактный
Л.- серебристо-белый металл, быстро покрывающийся тёмно-серым налётом,
состоящим из нитрида LiaN и окиси LiЛ. кристаллизуется в кубич. объёмно- центрированной решётке, а = 3,5098
А. Атомный радиус 1,57 А, ионный радиус Ц⁺ 0,68 А. Ниже -195
°С решётка Л. гексагональная плотноупакованная. Л.- самый лёгкий металл;
плотность 0,534 г/см³ (20 °С); t1317 °С. Удельная теплоёмкость (при 0-100 °С)3,31-10³ дж/("г-К),
т. е. 0,790 кал/(г-град); термический коэффициент линейного расширения
5,6-10-⁵. Удельное электрическое сопротивление (20 °С) 9,29-10-»
ом-м (9,29 мком-см); температурный коэфф. электрич. сопротивления (0-100
°С) 4,50-10-³. Л. парамагнитен. Металл весьма пластичен и вязок,
хорошо обрабатывается прессованием и прокаткой, легко протягивается в проволоку.
Твёрдость по Моосу 0,6 (твёрже, чем Na и К), легко режется ножом. Давление
истечения (15-20 °С) 17 Мн/м² (1,7 кгс/мм²). Модуль
упругости 5 Гн/м* (500 кгс/мм²), предел прочности при растяжении
116 Мн/м² (11,8 кгс/мм²), относит, удлинение 50-70%
. Пары Л. окрашивают пламя в карминово-красный цвет.

Конфигурация внеш. электронной оболочки
атома Л. 2s¹; во всех известных соединениях он одновалентен.
При взаимодействии с кислородом или при нагревании на воздухе (горит голубым
пламенем) Л. образует окись 1Лполучается только косвенным путём). С водой реагирует менее энергично,
чем др. щелочные металлы, при этом образуются гидроокись LiOH и водород.
Минеральные кислоты энергично растворяют Li (стоит первым в ряду напряжений,
его нормальный электродный потенциал - 3,02 в).

Л. соединяется с галогенами (с иодом
при нагревании), образуя галогениды (важнейший - лития хлорид). При нагревании
с серой Л. даёт сульфид LiС азотом Л. медленно реагирует уже при комнатной темп-ре, энергично - при
250 °С с образованием нитрида LiaN. С фосфором Л. непосредственно не взаимодействует,
но в спец. условиях могут быть получены фосфиды LiaP, LiP, LiНагревание Л. с углеродом приводит к получению карбида Liскремнием- силицида Л. Бинарные соединения Л.- ПLiны; при нагревании или плавлении они разрушают многие металлы, фарфор,
кварц и др. материалы. Карбонат (см. Лития карбонат), фторид LiF, фосфат
Liблизки к соответствующим производным магния и кальция.

Л. образует многочисл. литийоргани-
ческие соединения, что определяет его большую роль в органич. синтезе.

Л.- компонент многих сплавов. С нек-рыми
металлами (Mg, Zn, A1) он образует твёрдые растворы значит, концентрации,
со многими - интерметалли- ды (LiAg, LiHg, LiMgдр.). Последние часто весьма тверды и тугоплавки, незначительно изменяются
на воздухе; нек-рые из них - полупроводники. Изучено более 30 бинарных
и ряд тройных систем с участием Л.; соответствующие им сплавы уже нашли
применение в технике.

Получение и применение. Соединения
Л. получаются в результате гидрометаллургич. переработки концентратов -
продуктов обогащения литиевых руд. Основной силикатный минерал - сподумен
перерабатывают по известковому, сульфатному и сернокислотному методам.
В основе первого - разложение сподумена известняком при 1150- 1200 "С:

При выщелачивании спека водой в присутствии
избытка извести алюминат Л. разлагается с образованием гидроокиси Л.:

По сульфатному методу сподумен (и
др. алюмосиликаты) спекают с сульфатом калия:

Сульфат Л. растворяют в воде
и из его раствора содой осаждают карбонат Л.:

Li-f-Na4. По сернокислотному методу также получают сначала
раствор сульфата Л., а затем карбонат Л.; сподумен разлагают серной кислотой
при 250-300 "С (реакция применима только для {..-модификации сподумена):

Метод используется для переработки
руд, необогащённых сподуменом, если содержание в них Liменее 1%. Фосфатные минералы Л. легко разлагаются кислотами, однако по
более новым методам их разлагают смесью гипса и извести при 950-1050 °С
с последующей водной обработкой спеков и осаждением из растворов карбоната
Л.

Металлич. Л. получают электролизом
расплавленной смеси хлоридов Л. и калия при 400-460 °С (весовое соотношение
компонентов 1:1). Электролизные ванны футеруются магнезитом, алундом, муллитом,
тальком, графитом и др. материалами, устойчивыми к расплавленному электролиту;
анодом служат графитовые, а катодом - железные стержни. Черновой металлич.
Л. содержит механич. включения и примеси (К, Mg, Ca, но гл. обр. Na). Включения удаляются переплавкой, примеси - рафинированием
при пониженном давлении. В наст, время большое внимание уделяется металлотермич.
методам получения Л.

Важнейшая область применения Л. -
ядерная энергетика. Изотоп ⁶1Л - единственный пром. источник
для произ-ва трития (см. Водород) по реакции:

Сечения захвата тепловых нейтронов
(а) изотопами Л. резко различаются: ⁶Li 945,⁷Li 0,033;
для естественной смеси 67 (в барнах); это важно в связи с тех- нич. применением
Л.- при изготовлении регулирующих стержней в системе защиты реакторов.
Жидкий Л. (в виде изотопа ⁷Li) используется в качестве теплоносителя
в урановых реакторах. Расплавленный ⁷LiF применяется как растворитель
соединений U и Th в гомогенных реакторах. Крупнейшим потребителем соединений
Л. является силикатная пром-сть, в к-рой используют минералы Л., LiF, Liи многие специально получаемые соединения. В чёрной металлургии Л., его
соединения и сплавы широко применяют для раскисления, легирования и модифицирования
многих марок сплавов. В цветной металлургии литием обрабатывают сплавы
для получения хорошей структуры, пластичности и высокого предела прочности.
Хорошо известны алюминиевые сплавы, содержащие всего 0,1% Л.,- аэрон и
склерон; помимо лёгкости, они обладают высокой прочностью, пластичностью,
стойкостью против коррозии и очень перспективны для авиастроения. Добавка
0,04% Л. к свин- цово-кальциевым подшипниковым сплавам повышает их твёрдость
и понижает трение. Соединения Л. используются для получения пластичных
смазок. По значимости в современной технике Л.- один из важнейших редких
элементов. В. Е. Плюгирв.

Литий в организме. Л. постоянно входит
в состав живых организмов, однако его биол. роль выяснена недостаточно.
Установлено, что у растений Л. повышает устойчивость к болезням, усиливает
фотохимич. активность хлоропластов в листьях (томаты) и синтез никотина
(табак). Способность концентрировать Л. сильнее всего выражена среди мор.
организмов у красных и бурых водорослей, а среди наземных растений - у
представителей сем. Ranunculaceae (василистник, лютик) и сем. Solanaceae
(дереза). У животных Л. концентрируется гл. обр. в печени и лёгких.

Лит.: П л ю щ е в В. Е., С т е п
и н Б. Д., Химия и технология соединений лития, рубидия и цезия, М., 1970;
Ландольт П., С и т т и г М., Литий, в кн.: Справочник по редким металлам,
пер. с англ., М., 1965.