Lit (Li)

Lit
Jego nazwa wywodzi się od greckiego słowa lithos, które oznacza skałę.

Podstawowe informacje o licie:
Symbol pierwiastka: Li
Lit to pierwiastek chemiczny należący do 1 grupy i drugiego okresu układu okresowego.
Elektrojemność litu według skali Paulinga wynosi 1,0.
Jego masa atomowa wyrażona w unitach to 6,94, a jego liczba atomowa wynosi 3.
Temperatura topnienia litu to 180,54 stopnia Celsjusza, natomiast jego temperatura wrzenia to 1342 stopnie Celsjusza.
Gęstość litu wynosi 535 kg/m3.
W temperaturze pokojowej jest substancją stałą.
Należy do metali alkalicznych.
Promień atomu tego pierwiastka wynosi 152 pm.
Rozmieszczenie elektronów na powłokach: K2L1.
Konfiguracja elektronowa: 1s2 2s1.
Pierwiastek ten należy do bloku s układu okresowego.

Właściwości litu:
Lit jest to miękki metal o srebrzystobiałej barwie. Należy do grupy litowców (należą do niej pierwiastki chemiczne z pierwszej grupy układu okresowego). Jest bardzo reaktywny i palny dlatego zazwyczaj przechowuje się go w olejach mineralnych (na przykład w nafcie) lub w atmosferze gazów szlachetnych, którymi najczęściej są hel lub argon. Po przecięciu kawałku litu (można go przekroić nożem, bo jest miękki) ma metaliczny połysk. Pod wpływem powietrza zmienia barwę na srebrnoszarą i matową pod wpływem korozji, a później na czarną. Lit jest bardzo reaktywny, dlatego nie występuje w stanie wolnym w naturze. Tworzy związki, które zwykle mają budowę jonową.
Reaktywność chemiczna – zdolność pierwiastków bądź związków chemicznych do wejścia w reakcję chemiczną z innymi pierwiastkami lub związkami.
Wiązanie jonowe – wiązanie między atomami metali a atomami niemetali, które znacznie różnią się elektroujemnością (minimum 1,7). W wiązaniu jonowym powstają jon dodatni (kation) oraz jon ujemny (anion).

Lit posiada pojedynczy elektron walencyjny, który w wiązaniach chemicznych oddziela się od niego i powstaje kation. Ma dużą reaktywność chemiczną, ale jest ona najmniejsza wśród litowców, co wynika z małego promienia atomu. Unosi się na powierzchni wody i nafty. Lit unosi się na wodzie i po zetknięciu z wodą wchodzi z nią w gwałtowną reakcję. Jego pojemność cieplna jest najwyższa ze wszystkich pierwiastków w stanie stałym. W normalnym ciśnieniu jest nadprzewodnikiem.
Pojemność cieplna – ilość ciepła, która musi być dostarczona, aby ciało zmieniło temperaturę o jednostkę temperatury.
Nadprzewodnictwo – polega na zerowej rezystancji (oporu) materiału w niskiej temperaturze.

Lit i jego związki barwią płomień palnika na czerwono-wiśniowy kolor. Gdy te związki są spalane, kolor jest intensywnie biały. Natomiast pożar litu jest bardzo trudny do ugaszenia. Aby ugasić taki pożar potrzebne są gaśnice proszkowe.

Izotopy litu:
Lit występuje w przyrodzie w postaci stabilnych izotopów 6Li oraz 7Li. Istnieją również inne izotopy litu, ale nie są one stabilne. Łącznie lit ma dziesięć izotopów. Izotop 7Li występuje znacznie częściej(92,5 zawartości jego procentowej znajduje się w naturalnie występującym licie). Natomiast obydwa izotopy mają niską energię wiązań jądra – lit może produkować energię przez rozszczepienie jądra (rozpad jądra na fragmenty). 7Li jest pierwiastkiem pierwotnym, co oznacza, że istniał już we wczesnym etapie ewolucji Wszechświata. 6Li i 7Li są wytwarzane również w gwiazdach. Mogą pochodzić też z wiatru słonecznego.
Izotopy – odmiany tego samego pierwiastka chemicznego, które różnią się między sobą liczbą neutronów w jądrze atomowym. Różnią się od siebie liczbą masową, ale mają taką samą liczbę atomową.

Występowanie litu we Wszechświecie:
Izotopu lit-6 i lit-7 zostały utworzone w wyniku Wielkiego Wybuchu. Lit jest wytwarzany w gwiazdach. Występuje też w niektórych pomarańczowych gwiazdach i w brązowych karłach, które mają małą masę. Natomiast ulega zniszczeniu w czerwonych karłach, o znacznie wyższej temperaturze.

Występowanie litu na Ziemi:
Jest dość dobrze rozprzestrzeniony na Ziemi. Bardzo dużo litu występuje w wodach słonych – morzach i oceanach. Jego wysokie stężenia są też spotykane obok źródeł geotermalnych. Lit występuje też w płaszczu ziemskim. Występuje w skałach magmowych, a najwięcej jest go w granitach, Innym minerałem, w którym występuje ten pierwiastek chemiczny jest lepidolit (minerał, który należy do krzemianów). Niedawno odkryto, że występuje też w glinach hektoryt. Innymi minerałami, w których znajdziemy lit są ambligonit i tryfilin. Miejsca, w których znajduje się najwięcej litu to Boliwia – obszar Salar de Uyuni, United States Geogical Survey na oceanii, w Chile, Australii, Chinach i Argentynie.

Biologiczne występowanie litu:
W niewielkich ilościach występuje w roślinach, bezkręgowcach i planktonie.

Kto, kiedy i jak odkrył lit? Czyli historia litu:
Petalit LiAlSi4O odkryto w 1800 roku. W 1817 roku Johann Arfvedson analizował rudę petalitu i odkrył w nim nowy pierwiastek. Berzelius, który był właścicielem laboratorium, w którym pracował Arfvedson nazwał ten pierwiastek lithium. W 1818 roku Christian Gmelin odkrył, że sole litu barwią płomień na czerwono. Czysty metal z soli litu udało się uzyskać w 1821 roku. William Thomas Brande otrzymał go w wyniku elektrolizy tlenku litu.

Zastosowania litu:
Szkło oraz ceramika
Tlenek litu jest używany jako topnik podczas przeróbki krzemionki. Obniża lepkość materiału i temperaturę topnienia. Dzięki temu powstają glazury. Tlenki litu są stosowane również do produkcji szkła żaroodpornego.

Chemiczne źródło prądu
Jest używany w akumulatorach litowo-jonowych, ponieważ ma niski potencjał standardowy. Ogniwa litowo-jonowe mają niską masę atomową litu, przez co mają wysoką gęstość energii i mocy. Jest to jednorazowe ogniwo pierwotne z litem albo z jego związkami, które pełni funkcję anody. Innym ogniwem zawierającym lit jest ogniwo litowo-polimerowe. Działa ono na takiej samej zasadzie, co ogniwo litowo-jonowe.

Smary
Lit jest również wykorzystywany do produkcji smarów. Wodorotlenek litu ma charakter silnie zasadowy. Po podgrzaniu tego wodorotlenku w obecności tłuszczu powstaje mydło, które składa się ze stearynianu litu. Mydło litowe może służyć do zagęszczania olejów i produkcji smarów wysokotemperaturowych.

Nieorganiczne sole litu
Czyli bromek litu oraz chlorek litu są używane jako środki suszące, ponieważ są higroskopijne, czyli mają zdolność do pochłaniania wilgoci.
Z wodorotlenku litu można otrzymać węglan litu: 2 LiOH + CO2 —> Li2CO3 + H2O
Natomiast metaliczny lit i jego wodorki są używane do produkcji paliwa rakietowego.

Optyka
Kryształy fluorku litu są to kryształy bezbarwne. Wykorzystuje się je do produkcji optyki, która nie pochłania ultrafioletu i podczerwieni. Fluorek litu ma najmniejszy współczynnik załamania i jest najbardziej przezroczysty ze wszystkich materiałów, które w optyce są powszechnie używane. Jednak to nie wszystkie zastosowania fluorku litu. Jest on wykorzystywany w dozymetrach termoluminescencyjnych. Służy do pomiaru promieniowania gamma lub promieniowania neutronowego. Fluorek litu jest stosowany również w teleskopach, a dokładniej w soczewkach skupiających.

Oczyszczanie powietrza
Utleniaczami w paliwie rakietowym są takie związki litu, jak: nadtlenek litu (Li2O2), nadchloran litu (LiClO4), azotan litu (LiNO3), chloran litu (LiClO3). Związki te zapewniają też tlen w łodziach podwodnych, ponieważ są chemicznymi generatorami tego pierwiastka chemicznego. Wodorotlenek litu i nadtlenek litu pochłaniają z powietrza dwutlenek węgla i oczyszczają je. Są więc również wykorzystywane w łodziach podwodnych czy statkach kosmicznych.
2 Li2O2 + 2 CO2 —> 2 Li2CO3 + O2
2 LiOH + CO2 —> Li2CO3 + H2O

Broń jądrowa
Z litu-6 produkuje się tryt. Może pochłaniać też neutrony podczas fuzji jądrowej. Jest też wykorzystywany w broniach jądrowych. Lit-7 jest używany w reaktorach jądrowych. Jest on czynnikiem chłodzącym – odbiera ciepło ciałom ochładzanym.

Energetyka jądrowa
Izotop litu-7 i fluorek litu są używane w reaktorach solnych. Mieszanina tych dwóch składników ma niską temperaturę topnienia. Lit jest również źródłem promieniowania alfa. Odkryto to w 1932 r. Była to pierwsza reakcja jądrowa dokonana przez człowieka.

Medycyna
Węglan litu jest to związek chemiczny, który jest najdłużej stosowany w psychiatrii. Pierwszy raz został zastosowany w 1949 roku. Jest stosowany jako lek, który stabilizuje nastrój, czyli należy do leków normotymicznych. Lit jest wykorzystywany w leczeniu depresji oraz schizofrenii. Skutecznie zapobiega nawrotom choroby i redukuje jej objawy. Należy jednak uważać, bo można go przedawkować. Leczenie litem należy konsultować z lekarzem.

Należy jednak być ostrożnym…
Mając do czynienia z litem, należy przestrzegać środków ostrożności. Należy stosować środki, które zabezpieczają skórę przed bezpośrednim kontaktem z tym metalem, np. rękawiczki. Dlaczego? Ponieważ lit, gdy zetknie się ze skórą i pobierze z niej wilgoć, przekształca się w wodorotlenek litu, który jest silnie żrący. Wdychanie pyłu litowego oraz związków litu również jest niebezpieczne dla człowieka. Powoduje on podrażnienia gardła oraz nosa. Może doprowadzić to do pojawienia się płynu w płucach i do obrzęku. Jeśli kobieta będąca w pierwszym trymestrze ciąży przyjmowała lit, to u noworodka może wystąpić anomalia Ebsteina, czyli wrodzona wada serca.

Niewielkie ilości litu są korzystne dla zdrowia człowieka. Organizmowi dziennie jest potrzebny zaledwie 1 mg litu. Lit bierze udział w transporcie witamin z grupy B, wspomaga zachowanie płodności, wpływa na stymulowanie produkcji erytrocytów, stymuluje odbudowywanie uszkodzonych komórek nerwowych czy też przeciwdziała hamowaniu wzrostu u dzieci.

Niektóre reakcje chemiczne z udziałem litu:
Powstanie tlenku litu w reakcji litu z tlenem: 4 Li + O2 —> 2Li2O
Powstanie wodorotlenku litu w reakcji wodorku litu z wodą: LiH + H2O —> LiOH + H2
Powstanie wodorotlenku litu w reakcji litu z wodą: 2 Li + 2H2O —> 2 LiOH + H2
Powstanie wodorotlenku litu w reakcji tlenku litu z wodą: Li2O + H2O —> 2 LiOH
Wspomniane już wcześniej reakcje z dwutlenkiem węgla: 2 Li2O2 + 2 CO2 —> 2 Li2CO3 + O2 oraz 2 LiOH + CO2 —> Li2CO3 + H2O

Kilka słów na podsumowanie
Lit jest niezwykle interesującym pierwiastkiem chemicznym. Ma on wiele ciekawych właściwości oraz zastosowań. W niewielkich ilościach wpływa też korzystnie na nasz organizm, ale przyjmując lit trzeba uważać, żeby nie wziąć go za dużo. Mimo wszystko jest on bardzo potrzebny na naszej planecie i życie bez niego byłoby zdecydowanie inne.