Litio

Litio
3 Li
H ↑ Li ↓ N / A Tabla periódica helio ← litio → berilio
Apariencia
blanco plateado (que se muestra flotante en aceite) Las líneas espectrales de litio
Propiedades generales
Nombre, símbolo, número	litio, Li, 3
Pronunciación	/ l ɪ θ yo ə m / LI -thee-əm
Categoría Elemento	de metal alcalino
Grupo, período, bloque	1 (metales alcalinos) , 2, s
Peso atómico estándar	6,94 (1)
Configuración electrónica	[Él] 2s 1 2, 1
Historia
Descubrimiento	Johann Arfvedson (1817)
Primer aislamiento	William Thomas Brande (1821)
Propiedades físicas
Fase	sólido
Densidad (cerca rt)	0,534 g · cm -3
Líquido densidad en mp	0,512 g · cm -3
Punto de fusion	453,69 K , 180.54 ° C, 356,97 ° F
Punto de ebullicion	1615 K, 1342 ° C, 2448 ° F
Punto crítico	(Extrapolado) 3223 K, 67 MPa
Calor de fusión	3.00 kJ · mol -1
El calor de vaporización	147.1 kJ · mol -1
Capacidad calorífica molar	24.860 J · mol -1 · K -1
Presión del vapor
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k en T (K) 797 885 995 1144 1337 1610
Propiedades atómicas
Estados de oxidación	1 (Fuertemente óxido básico)
Electronegatividad	0,98 (escala de Pauling)
Energías de ionización	Primero: 520.2 kJ · mol -1
	Segundo: 7298,1 kJ · mol -1
	Tercero: 11.815,0 kJ · mol -1
Radio atómico	152 pm
Radio covalente	128 ± 19:00
Van der Waals radio	182 pm
Miscelánea
Estructura cristalina	centrada en el cuerpo cúbico
Ordenamiento magnético	paramagnético
La resistividad eléctrica	(20 ° C) 92,8 nΩ · m
Conductividad térmica	84,8 W · m -1 · K -1
Expansión térmica	(25 ° C) 46 m · m -1 · K -1
Velocidad del sonido (varilla delgada)	(20 ° C) 6000 m · s -1
El módulo de Young	4,9 GPa
Módulo de corte	4,2 GPa
Módulo de volumen	11 GPa
Dureza de Mohs	0.6
Número de registro del CAS	7439-93-2
La mayoría de los isótopos estables
Artículo principal: Los isótopos de litio
iso N / A media vida DM DE ( MeV) DP 6 Li 7,5% 6 Li es estable con 3 neutrones 7 Li 92,5% 7 Li es estable con 4 neutrones 6 contenido de Li puede ser tan baja como 3,75% en muestras naturales. 7 Li sería, por tanto, tener un contenido de hasta el 96,25%.

Litio (de griego lithos 'piedra') es un suave, de color blanco plateado de metal con símbolo Li y número atómico 3. Pertenece a la de metal alcalino grupo de elementos químicos . Bajo condiciones estándar es el metal más ligero y el elemento sólido menos denso. Como todos los metales alcalinos, el litio es altamente reactivo e inflamable. Por esta razón, se almacena típicamente en aceite mineral. Cuando se corta abierta, litio exhibe un metálica brillo, pero el contacto con el aire húmedo corroe la superficie rápidamente a un gris plateado mate, entonces empañar negro. Debido a su alto reactividad, litio nunca ocurre libremente en la naturaleza, y en su lugar, sólo aparece en compuestos , que son por lo general iónica. El litio se produce en un número de minerales pegmatíticos, pero debido a su solubilidad como un ion está presente en el agua del océano y es comúnmente obtenida a partir de salmueras y arcillas . En una escala comercial, el litio es aislado electrolíticamente a partir de una mezcla de cloruro de litio y cloruro de potasio.

Los núcleos de punto de litio en la inestabilidad, ya que los dos litio estables isótopos que se encuentran en la naturaleza tienen los más bajos energías de enlace por nucleón de todo estable nucleidos. Debido a su inestabilidad nuclear relativa, el litio es menos común en el sistema solar de 25 de los primeros 32 elementos químicos a pesar de que los núcleos son muy ligeros de peso atómico. Por razones relacionadas, el litio tiene importantes vínculos con la física nuclear . La transmutación de átomos de litio a helio en 1932 fue el primero totalmente hecho hombre- reacción nuclear, y de litio-6 deuteruro sirve como combustible de fusión en escenificado armas termonucleares.

De litio y sus compuestos tienen varias aplicaciones industriales, incluyendo vidrio y resistente al calor cerámica, de alta resistencia-peso aleaciones utilizadas en aeronaves, baterías de litio y baterías de iones de litio. Estos usos consumen más de la mitad de la producción de litio.

Trazas de litio están presentes en todos los organismos. El elemento no tiene ninguna función biológica esencial aparente, ya que los animales y plantas sobreviven en buena salud sin ella. Funciones no vitales no se han descartado. El litio ion Li ⁺ se administra como cualquiera de varios de litio sales ha demostrado ser útil como una drogas estabilizador de humor en el tratamiento de trastorno bipolar, debido a neurológica efectos de los iones en el cuerpo humano.

Propiedades

Atómica y física

Pellets de litio cubiertos en hidróxido de litio blanco (izquierda) y lingotes con una fina capa de óxido de empañar negro (a la derecha)

Al igual que los otros metales alcalinos , el litio tiene un solo valencia de electrones que es fácilmente dado hasta formar un catión . Debido a esto, es un buen conductor de calor y electricidad, así como un elemento altamente reactivo, aunque el menos reactivo de los metales alcalinos. Baja reactividad del litio en comparación con otros metales alcalinos es debido a la proximidad de su electrón de valencia a su núcleo (las dos electrones restantes se encuentran en litio 1s orbital y son mucho más bajos en energía, y por lo tanto no participan en los enlaces químicos).

El metal de litio es lo suficientemente suave para ser cortado con un cuchillo. Al corte, posee un color blanco plateado que cambia rápidamente al gris debido a la oxidación. Si bien cuenta con una de las puntos de fusión más bajo entre todos los metales (180 ° C), tiene la fusión y ebullición puntos más altos de los metales alcalinos.

Es el metal más ligero de la tabla periódica, tan ligero que puede flotar en el agua e incluso en el petróleo, y es uno de los tres metales que pueden (los otros dos son de sodio y potasio ). Tiene una densidad muy baja, de aproximadamente 0,534 g / cm ^3, lo que da palos de metal de un peso similar a tacos de madera de densidad media, como el pino. Flota en el agua, pero también reacciona con él.

Litio flotante en aceite

Es el menos denso de todos los elementos que no son gases a temperatura ambiente. El siguiente elemento más ligero es más del 60% más denso (potasio, a 0,862 g / cm ^3). Además, aparte de helio y de hidrógeno , que es el elemento denso menos en un estado sólido o líquido, siendo sólo 2/3 tan denso como nitrógeno líquido (0,808 g / cm ^3).

Litio de coeficiente de expansión térmica es el doble de aluminio y casi cuatro veces mayor que la del hierro. Tiene el mayor capacidad de calor específico de cualquier elemento sólido. El litio es superconductor por debajo de 400 μK a presión normal y a temperaturas más altas (más de 9 K) a presiones muy altas (> 20 GPa) a temperaturas inferiores a 70 K, litio, como el sodio, se somete sin difusión transformaciones de cambio de fase. A 4,2 K tiene un sistema cristalino romboédrico (con una repetición el espaciamiento de nueve capas); a temperaturas más altas se transforma a cara cúbica centrada y después centrada en el cuerpo cúbico. A temperaturas de helio líquido (4 K) la estructura rhombohedral es el más frecuente. Formas alotrópicas múltiples han sido reportados para el litio a altas presiones.

Debido a su calor específico, el más alto de todos los sólidos, litio metálico se utiliza a menudo en refrigerantes para aplicaciones de transferencia de calor.

Química y compuestos

Litio reacciona con el agua fácilmente, pero con notablemente menos energía que otros metales alcalinos hacen. La reacción forma de hidrógeno gas y hidróxido de litio en solución acuosa. Debido a su reactividad con el agua, litio normalmente se almacena bajo la cubierta de un hidrocarburo viscoso, a menudo vaselina. Aunque los metales alcalinos más pesados se pueden almacenar en sustancias menos densas, tales como aceite mineral, el litio no es lo suficientemente denso para ser sumergido completamente en estos líquidos. En aire húmedo, litio empaña rápidamente para formar un revestimiento negro de hidróxido de litio (LiOH y LiOH · H ₂ O), nitruro de litio (Li ₃ N) y carbonato de litio (Li ₂ CO _3, el resultado de una reacción secundaria entre LiOH y CO ₂ ).

Estructura de la hexameric fragmento de n-butil-litio en un cristal

Cuando se coloca sobre una llama, compuestos de litio emiten un color carmesí sorprendente, pero cuando se quema fuertemente la llama se convierte en un brillante plata. El litio se enciende y quema en oxígeno cuando se expone al agua o vapores de agua. El litio es inflamable, y es potencialmente explosivo cuando se expone al aire y especialmente al agua, aunque menos que los otros metales alcalinos . La reacción de litio-agua a temperaturas normales es rápido pero no violenta, el hidrógeno producido no se inflame por su cuenta. Al igual que con todos los metales alcalinos, los incendios de litio son difíciles de extinguir, requiriendo extintores de polvo seco, específicamente el tipo de clase D (ver Tipos de agentes extintores). El litio es el único metal que reacciona con nitrógeno bajo condiciones normales.

El litio tiene una relación diagonal con magnesio , un elemento de atómica similar y radio iónico. Semejanzas químicas entre los dos metales incluyen la formación de una nitruro por reacción con N _2, la formación de una óxido (Li ₂ O) y peróxido (Li ₂ O ₂₎ cuando se quema en O _2, sales con similares solubilidades y la inestabilidad térmica de los carbonatos y nitruros. El metal reacciona con el gas de hidrógeno a altas temperaturas para producir hidruro de litio (LIH).

Otros conocida compuestos binarios incluyen la haluros ( LiF, LiCl, LiBr, LiI), y el sulfuro ( Li ₂ S), el superóxido ( LiO _2), de carburo ( Li ₂ C _2). Muchos otros compuestos inorgánicos son conocidos, donde litio se combina con aniones para formar diversas sales: boratos, amidas, carbonato, nitrato, o borohidruro ( _LiBH4). Múltiple reactivos de organolitio son conocidos donde hay una directa enlace entre carbono y átomos de litio creando efectivamente una carbanión. Estos son extremadamente poderosos bases y nucleófilos. En muchos de estos compuestos orgánicos de litio, los iones de litio tienden a agregarse en grupos de alta simetría por sí mismos, que es relativamente común para cationes alcalinos.

Isótopos

Naturalmente litio ocurre se compone de dos estables isótopos , ⁶ y ⁷ de Li Li, siendo este último el más abundante (92.5% abundancia natural). Ambos isótopos naturales tienen anormalmente baja energía de enlace nuclear por nucleón en comparación con el lado más ligero y más pesado elementos, el helio y el berilio , lo que significa que solo entre elementos ligeros estables, el litio puede producir energía neta a través de la fisión nuclear . Los dos núcleos de litio tienen energías de enlace por nucleón más bajos que cualquier otros nucleidos estables que no sea deuterio y helio-3. Como resultado de esto, aunque muy ligero de peso atómico, el litio es menos común en el sistema solar de 25 de los primeros 32 elementos químicos. Siete radioisótopos se han caracterizado, ser más estable ⁸ Li con una vida media de 838 ms y ⁹ Li con una vida media de 178 ms. Todos los restantes isótopos radiactivos tienen vidas medias más cortas que 8,6 ms. El isótopo de vida más corta de litio es de ⁴ Li, que se descompone a través emisión de protones y tiene una vida media de 7,6 × 10 ^-23 s.

⁷ Li es una de las elementos primordiales (o, más correctamente, primordial nucleidos) producidas en Nucleosíntesis del Big Bang. Una pequeña cantidad de tanto ⁶ Li y Li ⁷ se producen en estrellas, pero se cree que ser quemado tan rápido como se produce. Pequeñas cantidades adicionales de litio de ⁶ tanto Li Li y ⁷ se pueden generar a partir del viento solar, los rayos cósmicos golpean átomos más pesados, y desde temprano sistema solar ⁷ Sé y ¹⁰ Sé desintegración radiactiva. Mientras se crea litio en las estrellas durante la Nucleosíntesis estelar, es más quemada. ⁷ Li también se puede generar en las estrellas de carbono.

Isótopos de litio se fraccionan sustancialmente durante una amplia variedad de procesos naturales, incluyendo la formación mineral (precipitación química), metabolismo, y intercambio iónico. Iones de litio sustituto de magnesio y hierro en los sitios octaédricos en arcilla minerales, donde se prefiere Li ⁶ a ⁷ Li, dando como resultado el enriquecimiento del isótopo luz en procesos de hiperfiltración y alteración de la roca. El exótico ¹¹ Li se sabe que presentan una de halo nuclear. El proceso conocido como separación isotópica por láser se puede utilizar para separar isótopos de litio.

La fabricación de armas nucleares y otros usos de la física nuclear son una fuente importante de fraccionamiento de litio artificial, con el isótopo ligero ⁶ Li siendo retenido por la industria y los arsenales militares a tal grado como para cambiar un poco, pero medible la ⁶ a ⁷ Li Li incluso en proporciones naturales fuentes, tales como ríos. Esto ha llevado a la incertidumbre inusual en el estandarizada peso atómico de litio, ya que esta cantidad depende de las proporciones de abundancia natural de estos de origen natural isótopos de litio estables, ya que están disponibles en fuentes minerales de litio comerciales.

Aparición

El litio es casi tan común como el cloro en continental superior de la Tierra corteza , en función de cada átomo.

Astronómico

Según la teoría cosmológica moderna, litio-as tanto de su isótopos estables de litio-6 y el litio-7 fue uno de los 3 elementos sintetizado en el Big Bang . Aunque la cantidad de litio generada en Big Bang nucleosíntesis depende del número de fotones por barión, para los valores aceptados se puede calcular la abundancia de litio, y hay una "discrepancia de litio cosmológica" en el Universo: las estrellas más viejas parecen tener menos de litio de lo que deberían, y algunas estrellas más jóvenes tienen mucho más. La falta de litio en estrellas más viejas es aparentemente causada por la "mezcla" de litio en el interior de las estrellas, donde se destruye. Por otra parte, el litio se produce en las estrellas más jóvenes. A pesar de que se transmuta en dos átomos de helio debido a la colisión con un protón a temperaturas superiores a 2,4 millones de grados Celsius (la mayoría de las estrellas alcanzan fácilmente esta temperatura en su interior), el litio es más abundante de lo previsto en posteriores generación estrellas, por causas aún no completamente entendido.

A pesar de que fue uno de los tres primeros elementos (junto con helio e hidrógeno) que se sintetizan en el Big Bang, el litio, junto con el berilio y boro son mucho menos abundantes que otros elementos cercanos. Este es un resultado de la baja temperatura necesaria para destruir litio, y la falta de procesos comunes para producirlo.

El litio también se encuentra en objetos subestelares enanas marrones y ciertas estrellas anaranjadas anómalos. Dado que el litio está presente en más frescas, las enanas marrones menos masivas, pero es destruido en más calientes enanas rojas estrellas, su presencia en los espectros de las estrellas puede ser utilizado en la "prueba de litio" para diferenciar los dos, ya que ambos son más pequeñas que el Sol . Ciertos estrellas naranjas también pueden contener una alta concentración de litio. Esas estrellas anaranjadas encontrado que tienen un mayor de lo habitual concentración de litio (como Centaurus X-4) órbita masiva estrellas objetos de neutrones o agujeros cuya gravedad evidentemente tira de litio más pesado a la superficie de una estrella de hidrógeno y helio, causando más negro de litio debe ser respetado.

Terrestre

La producción minera de litio (2011) y las reservas en toneladas

País	Producción	Reservas
Argentina	3200	850000
Australia	9260	970000
Brasil	160	64000
Canadá (2010)	480	180000
Chile	12600	7500000
República Popular de China	5200	3500000
Portugal	820	10000
Zimbabue	470	23000
Total mundial	34000	13000000

Aunque el litio se encuentra ampliamente distribuida en la Tierra, no se produce de forma natural en forma elemental, debido a su alta reactividad. El contenido total de litio del agua de mar es muy grande y se estima que 230 mil millones de toneladas, en los que existe el elemento a una concentración relativamente constante de 0,14-0,25 partes por millón (ppm), o 25 micromolar; Las concentraciones más altas se aproximan 7 ppm se encuentran cerca respiraderos hidrotermales.

Las estimaciones de la corteza gama de contenido de 20 a 70 ppm en peso. De acuerdo con su nombre, el litio se forma una pequeña parte de las rocas ígneas , con las concentraciones más grandes de granitos . Granítico pegmatitas también proporcionan la mayor abundancia de minerales que contienen litio, con spodumene y petalita siendo las fuentes más viables comercialmente. Otro mineral significativa de litio es lepidolita. Una nueva fuente de litio es arcilla de hectorita, el único desarrollo activo de los cuales es a través de la Corporación de litio Western en los Estados Unidos. A los 20 mg por kg de litio de la corteza terrestre, el litio es el elemento más abundante 25a.

Según el Manual de litio y de calcio natural, "El litio es un elemento relativamente raro, aunque se encuentra en muchas rocas y algunas salmueras, pero siempre en concentraciones muy bajas. Hay un número bastante grande de ambos minerales y salmuera depósitos de litio, pero sólo comparativamente pocos de ellos son de valor comercial real o potencial. Muchos son muy pequeños, otros son demasiado bajos en grado. "

Una de la más grande base de reservas de litio se encuentra en el Área Salar de Uyuni de Bolivia , que cuenta con 5,4 millones de toneladas. Servicio Geológico de los Estados Unidos, estima que en 2010 Chile tenía las mayores reservas de Far (7,5 millones de toneladas) y la producción anual más alta (8.800 toneladas). Otros importantes proveedores son Australia, Argentina y China.

En junio de 2010, el New York Times informó que los geólogos estadounidenses estaban llevando a cabo estudios sobre el terreno en seco lagos de sal en el oeste de Afganistán creen que los grandes yacimientos de litio se encuentran allí. "Los funcionarios del Pentágono dijeron que su análisis inicial en un solo lugar en Provincia de Ghazni mostró el potencial de yacimientos de litio tan grande de los de Bolivia, que ahora cuenta con reservas de litio conocidas más grandes del mundo. "Estas estimaciones son" basado principalmente en datos antiguos, que se reunieron principalmente por los soviéticos durante su ocupación de Afganistán a partir de 1979 -1989 "y" Stephen Peters, jefe de Proyecto Afganistán Minerales del USGS, dijo que no tenía conocimiento de Participación USGS en cualquier nueva topografía de minerales en Afganistán en los últimos dos años. "No tenemos conocimiento de cualquier posible hallazgo de litio", dijo. "

Biológico

El litio se encuentra en cantidades traza en numerosas plantas, plancton e invertebrados, en concentraciones de 69 a 5.760 partes por billón (ppb). En los vertebrados la concentración es ligeramente inferior, y casi todos los vertebrados se han encontrado los fluidos del tejido y el cuerpo para contener litio que van desde 21 hasta 763 ppb. Los organismos marinos tienden a bioacumularse litio más de los terrestres. No se sabe si el litio tiene un papel fisiológico en cualquiera de estos organismos, pero los estudios nutricionales en los mamíferos han indicado su importancia para la salud, lo que lleva a una sugerencia que ser clasificado como un oligoelemento esencial con una dosis diaria recomendada de 1 mg / día. Los estudios observacionales en Japón, publicados en 2011, sugirieron que ocurre naturalmente de litio en el agua potable puede aumentar esperanza de vida humana.

Historia del descubrimiento y uso

Johann Arfvedson se le atribuye el descubrimiento de litio en 1817

Petalita (LiAlSi ₄ O ₁₀₎ fue descubierto en 1800 por el brasileño químico y estadista José Bonifacio de Andrada e Silva en una mina en la isla de Utö, Suecia. Sin embargo, no fue hasta 1817 que Johann Arfvedson, a continuación, trabaja en el laboratorio del químico Jöns Jakob Berzelius, detectado la presencia de un nuevo elemento, mientras que el análisis de mineral de petalita. Este elemento de compuestos similares a los de la forma de sodio y de potasio , aunque su carbonato y hidróxido eran menos soluble en agua y más alcalina. Berzelius dio el material alcalino el nombre "Lithion / Lithina", del griego palabra λιθoς (transcrito como lithos, que significa "piedra"), para reflejar su descubrimiento en un mineral sólido, a diferencia de potasio, que se había descubierto en cenizas de plantas y sodio, que era conocido en parte por su gran abundancia en la sangre de animales. Nombró el metal dentro de la "litio" material.

Arfwedson más tarde mostró que este mismo elemento estaba presente en los minerales spodumene y lepidolita. En 1818, Christian Gmelin fue el primero en observar que las sales de litio dan un color rojo brillante a las llamas. Sin embargo, tanto Arfwedson y Gmelin intentaron y fracasaron para aislar el elemento puro de sus sales. No fue aislado hasta 1821, cuando William Thomas Brande obtiene por electrólisis de óxido de litio, un proceso que previamente había sido empleado por el químico Sir Humphry Davy para aislar el metal potasio y sodio alcalino. Brande también describe algunas sales puras de litio, tales como el cloruro, y, estimando que litines ( óxido de litio) contenía aproximadamente 55% de metal, que se estima el peso atómico del litio para estar alrededor de 9,8 g / mol (valor moderno ~ 6,94 g / mol). En 1855, grandes cantidades de litio se produjeron a través de la electrólisis del cloruro de litio por Robert Bunsen y Augusto Matthiessen. El descubrimiento de este procedimiento en adelante llevó a la producción comercial de litio, a partir de 1923, por la empresa alemana Metallgesellschaft AG, que lleva a cabo una electrólisis de una mezcla líquida de cloruro de litio y cloruro de potasio.

La producción y el uso del litio sufrió varios cambios drásticos en la historia. La primera aplicación importante de litio fue en alta temperatura litio grasas para motores de aviones o aplicaciones similares en la Segunda Guerra Mundial y poco después. Este uso fue apoyada por el hecho de que en base de litio- jabones tienen un punto de fusión más alto que otros jabones alcalinos, y son menos corrosivos que los jabones a base de calcio. El pequeño mercado de jabones de litio y las grasas lubricantes basados en ellos fue apoyada por varias operaciones de pequeña minería en su mayoría en los Estados Unidos.

La demanda de litio aumentó dramáticamente durante la Guerra Fría con la producción de armas nucleares de fusión. Ambos productos de litio-6 y el litio-7 tritio cuando se irradia con neutrones, y por tanto son útiles para la producción de tritio por sí mismo, así como una forma de combustible de fusión sólido utilizado en el interior de las bombas de hidrógeno en forma de deuterio de litio . Los Estados Unidos se convirtió en el primer productor de litio en el período comprendido entre finales de 1950 y mediados de 1980. Al final, la reserva de litio fue aproximadamente 42.000 toneladas de hidróxido de litio. El litio almacenado se agotó en litio-6 en un 75%, lo que fue suficiente para afectar a la medida peso atómico del litio en muchos productos químicos estandarizados, e incluso el peso atómico del litio en algunas "fuentes naturales" de iones de litio que había sido "contaminados" por las sales de litio descargadas desde las instalaciones de separación de isótopos, que habían encontrado su camino en las aguas subterráneas.

El litio se utiliza para disminuir la temperatura de fusión de vidrio y para mejorar el comportamiento de fusión de óxido de aluminio cuando se utiliza el Proceso Hall-Héroult. Estos dos usos dominaron el mercado hasta mediados de la década de 1990. Después del final de la carrera de armas nucleares la demanda de litio disminuye y la venta de Departamento de las existencias de energía en el mercado abierto reducen aún más los precios. Pero a mediados de la década de 1990, varias empresas empezaron a extraer litio del salmuera, que resultó ser un método menos costoso que la minería subterránea o incluso a cielo abierto. La mayor parte de las minas cerraron o cambiaron su enfoque a otros materiales, ya que sólo el mineral desde las pegmatitas zonificadas podría ser explotado por un precio competitivo. Por ejemplo, los EE.UU. minas cerca Kings Mountain, Carolina del Norte cerró antes de la vuelta del siglo ^21.

El uso de baterías de iones de litio aumentó la demanda de litio y se convirtió en el uso dominante en 2007. Con el aumento de la demanda de litio en baterías en la década de 2000, las nuevas empresas han ampliado los esfuerzos de extracción de salmuera para satisfacer la creciente demanda.

Producción

Las imágenes de satélite del Salar del Hombre Muerto, Argentina (a la izquierda), y Uyuni, Bolivia (derecha), salinas son ricos en litio. La salmuera de litio-rico se concentra por bombeo en pozas de evaporación solar (visible en la imagen de la izquierda).

Desde el final de la Segunda Guerra Mundial la producción de litio ha aumentado considerablemente. El metal se separa de otros elementos en minerales ígneas tales como las arriba mencionadas. Las sales de litio se extraen del agua de fuentes de agua mineral, piscinas de salmuera y depósitos de salmuera. El metal se produce electrolíticamente a partir de una mezcla de 55% fusionado cloruro de litio y 45% cloruro de potasio, a unos 450 ^o C. En 1998 se trataba de 95 US $ / kg (o 43 US $ / libras).

Reservas identificadas en todo el mundo de litio en 2008 fueron estimadas por la Servicio Geológico de los Estados Unidos como 13 millones toneladas. Los depósitos de litio se encuentran en América del Sur a lo largo del Andes cordillera. Chile es el productor líder de litio, seguido por Argentina . Ambos países se recuperan el litio de las piscinas de salmuera. En el litio Estados Unidos se recupera de piscinas de salmuera en Nevada. Sin embargo, la mitad de las reservas conocidas del mundo se encuentran en Bolivia , un país que se sienta a lo largo de la vertiente oriental de los Andes centrales. En 2009 Bolivia estaba negociando con el japonés, francés, y las empresas coreanas para comenzar la extracción. De acuerdo con la US Geological Survey, de Bolivia Uyuni Desierto tiene 5,4 millones de toneladas de litio.

Una fuente potencial es pozos geotérmicos. Los fluidos geotérmicos llevan lixiviados a la superficie; recuperación de litio se ha demostrado en el campo. A medida que el litio se separa por técnicas de filtración simples, el proceso y los costes ambientales son principalmente la de la geotérmica ya operativa así; impactos ambientales relativos pueden por lo tanto ser positivo.

Según un estudio de 2011 llevado a cabo en Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y la Universidad de California en Berkeley, la base de reservas estimado actualmente de litio no debe ser un factor limitante para la producción a gran escala de la batería para vehículos eléctricos, como el estudio estima que en el orden de 40 mil millones las baterías de Li kWh podrían construirse con las reservas actuales. Otro estudio de 2011 por investigadores de la Universidad de Michigan y Ford Motor Company encontró que hay recursos de litio suficientes para apoyar la demanda mundial hasta el 2100, entre ellos el litio se requiere para el potencial uso generalizado de eléctrico híbrido, plug-in de híbridos y eléctricos vehículos eléctricos de batería. El estudio estima que las reservas de litio globales en 39 millones de toneladas, y la demanda total de litio durante el período de 90 años analizados a 12-20 millones de toneladas, en función de los escenarios en relación con el crecimiento económico y las tasas de reciclaje.

Aplicaciones

Las estimaciones de litio mundial utiliza en 2011

  Cerámica y vidrio (29%)

  Baterías (27%)

  Grasas lubricantes (12%)

  La colada continua (5%)

  Tratamiento del aire (4%)

  Polímeros (3%)

  Producción de aluminio primario (2%)

  Pharmaceuticals (2%)

  Otros (16%)

Cerámica y vidrio

Óxido de litio es un flujo muy utilizado para el procesamiento de sílice , lo que reduce el punto de fusión y la viscosidad del material y conduce a esmaltes de propiedades físicas mejoradas incluyendo bajos coeficientes de expansión térmica. Óxidos de litio son un componente de la vajilla. A nivel mundial, esto es el uso más grande solo para los compuestos de litio (ver gráfico). El carbonato de litio (Li ₂ CO ₃₎ se utiliza generalmente en esta solicitud: al calentar se convierte en el óxido.

Eléctrica y electrónica

En los últimos años del siglo 20 se convirtió en el litio importante como material de ánodo. Utilizado en baterías de iones de litio debido a su alta potencial electroquímico, una célula típica puede generar aproximadamente 3 voltios , en comparación con 2,1 voltios para plomo / ácido o 1,5 voltios para células de zinc-carbón. Debido a su baja masa atómica, sino que también tiene un alto Carga de encargo y la relación potencia-peso. Las baterías de litio son desechable ( primaria) baterías con litio o sus compuestos como ánodo. Las baterías de litio no deben confundirse con baterías de iones de litio, que son de alta densidad de energía baterías recargables. Otros baterías recargables incluyen la batería de polímero de iones de litio, hierro de litio fosfato, y el batería de nanocables.

Grasas lubricantes

El tercer uso más común de litio está en grasas. Hidróxido de litio es un fuerte base y, cuando se calienta con una grasa, produce un jabón hecho de litio estearato. Jabón de litio tiene la capacidad de espesar aceites, y se utiliza para la fabricación de todo uso, de alta temperatura grasas lubricantes.

Aleaciones

Cuando se utiliza como una fundente para soldadura o soldadura, litio metálico promueve la fusión de metales durante el proceso y elimina la formación de óxidos mediante la absorción de impurezas. Su calidad de fusión también es importante como un fundente para la producción de cerámica, esmaltes y vidrio. Las aleaciones de metal con aluminio, cadmio , cobre y manganeso se utilizan para hacer piezas de aviones de alto rendimiento (véase también Aleaciones de litio-aluminio). Compuestos de litio también se utilizan como colorantes pirotécnicos y oxidantes en rojo fuegos artificiales y bengalas.

Otros usos químicos e industriales

Uso de litio en las erupciones y pirotecnia se debe a su llama rosa roja.

Purificación de aire

Cloruro de litio y bromuro de litio son higroscópico y se utilizan como desecantes para corrientes de gas. Hidróxido de litio y peróxido de litio son las sales más utilizados en áreas confinadas, como a bordo naves espaciales y submarinos , para la eliminación de dióxido de carbono y la purificación del aire. El hidróxido de litio absorbe dióxido de carbono del aire mediante la formación de carbonato de litio, y se prefiere sobre otros hidróxidos alcalinos para su bajo peso.

Peróxido de litio (Li ₂ O ₂₎ en presencia de humedad no sólo absorbe dióxido de carbono para formar carbonato de litio, pero también libera oxígeno. Por ejemplo:

2 Li ₂ O ₂ + 2 CO ₂ → 2 Li ₂ CO ₃ + O _2.

Algunos de los compuestos mencionados anteriormente, así como clorato de litio, se utilizan en velas de oxígeno que suministran submarinos con oxígeno .

Óptica

El fluoruro de litio, que se cultiva artificialmente como cristal , es claro y transparente y de uso frecuente en la óptica especialista para IR, UV y VUV ( UV vacío ) aplicaciones. Tiene una de las más bajas índices de refracción y el rango de transmisión más lejana en el profundo UV de los materiales más comunes. Polvo finamente dividido fluoruro de litio se ha usado para dosimetría de la radiación termoluminiscente (TLD): cuando una muestra de este tipo se expone a la radiación, se acumula defectos del cristal que, cuando se calienta, se resuelven a través de un comunicado de luz azulada cuya intensidad es proporcional a la dosis absorbida, permitiendo de este modo que esto se cuantificó. Fluoruro de litio se usa a veces en las lentes focales de telescopios .

La alta no linealidad de niobato de litio también hace que sea útil en aplicaciones de la óptica no lineal. Se utiliza ampliamente en productos de telecomunicaciones tales como teléfonos móviles y moduladores ópticos, para los componentes tales como cristales resonante. Aplicaciones de litio se utilizan en más de 60% de los teléfonos móviles.

Compuestos de litio en química orgánica y polímeros

Compuestos de organolitio son ampliamente utilizados en la producción de polímero y de productos químicos finos. En la industria de los polímeros, que es el consumidor dominante de estos reactivos, compuestos de litio alquilo son catalizadores / iniciadores. en polimerización aniónica de no funcionalizadas de olefinas . Para la producción de productos de química fina, compuestos orgánicos de litio funcionan como bases fuertes y como reactivos para la formación de enlaces carbono-carbono. Compuesto de organolitio se preparan a partir de metal litio y haluros de alquilo.

Muchos otros compuestos de litio se utilizan como reactivos para preparar compuestos orgánicos. Algunos compuestos populares incluyen hidruro de litio y aluminio _(LiAlH4), trietilborohidruro litio (LiBH (C ₂ H _{5) 3).}

Aplicaciones militares

El litio metálico y su complejo hidruros, tales como Li [AlH _4] , se utilizan como aditivos de alta energía para propulsores de cohetes.

El lanzamiento de un torpedo usando litio como combustible

La Marcos 50 Torpedo sistema de propulsión de energía química almacenada (SCEPS) utiliza un pequeño tanque de gas hexafluoruro de azufre que se pulveriza sobre un bloque de litio sólido. La reacción genera calor que se utiliza para generar vapor. El vapor impulsa el torpedo en una cerrada Ciclo Rankine.

Nuclear

Litio-6 se valora como material de partida para la producción de tritio y como una absorbente de neutrones en fusión nuclear. Litio natural contiene alrededor de 7,5% de litio-6 desde el cual grandes cantidades de litio-6 se han producido por separación de isótopos para uso en armas nucleares . Litio-7 ganó interés para su uso en reactor nuclear refrigerantes.

El deuterio de litio se utiliza como combustible en el Castillo Bravo dispositivo nuclear.

El deuterio de litio fue el combustible de la fusión de elección en las primeras versiones de la bomba de hidrógeno . Cuando bombardeado por neutrones , tanto ⁶ Li y ⁷ Li producir tritio - esta reacción, que no se entiende completamente cuando bombas de hidrógeno se probó por primera vez, fue el responsable de la producción fuera de control de la Castillo Bravo prueba nuclear. El tritio se fusiona con deuterio en una reacción de fusión que es relativamente fácil de lograr. Aunque los detalles se mantienen en secreto, de litio-6 deuteruro todavía aparentemente juega un papel en las modernas armas nucleares , como material de fusión.

El fluoruro de litio, cuando altamente enriquecido en el isótopo litio-7, forma el constituyente básico de la mezcla de sal de fluoruro LIF- BeF ₂ utilizado en reactores nucleares de fluoruro líquidos. El fluoruro de litio es excepcionalmente químicamente estable y LiF-BeF ₂ mezclas tienen bajos puntos de fusión. Además, ⁷ Li, Be, y F se encuentran entre los pocos nucleidos con lo suficientemente bajo captura de neutrones térmicos secciones no para envenenar las reacciones de fisión en el interior de un reactor de fisión nuclear.

En nuclear conceptualizado plantas de energía de fusión, de litio se pueden usar para producir tritio en reactores confinados magnéticamente utilizando deuterio y tritio como combustible. Tritio de origen natural es extremadamente rara, y debe ser producido sintéticamente por que rodea la reacción de plasma con una 'manta' que contiene litio, donde los neutrones procedentes de la reacción de deuterio y tritio en el plasma fusionará el litio para producir más tritio:

⁶ Li + n → ⁴ He + ³ T.

El litio también se utiliza como una fuente para partículas alfa, o de helio núcleos. Cuando ⁷ Li es bombardeado por acelerados protones ⁸ Esté se forma, que experimenta la fisión para formar dos partículas alfa. Esta hazaña, llamada "la división del átomo" en ese momento, fue el primero totalmente hecho hombre- reacción nuclear. Fue producido por Cockroft y Walton en 1932. (reacciones nucleares y humano-dirigido transmutación se había logrado ya en 1917, pero mediante el uso de bombardeo radiactivo natural conpartículas alfa).

Medicina

En el tratamiento de trastorno bipolar, compuestos de litio continuará siendo el estándar contra el cual se miden los medicamentos más nuevos. Las sales de litio también pueden ser útiles para los diagnósticos relacionados, tales como el trastorno esquizoafectivo y cíclica depresión mayor. El principio activo de estas sales es el litio ión Li ⁺ , aunque los mecanismos detallados se debaten.

Precauciones

NFPA 704
0 3 2 W
La Muestra de peligro del diamante de fuego para el metal de litio

El litio es corrosivo y requiere un manejo especial para evitar el contacto de la piel. La aspiración de polvo de litio o compuestos de litio (que a menudo son alcalinas) inicialmente irrita la nariz y la garganta, mientras que la exposición más alta puede causar una acumulación de líquido en los pulmones, dando lugar a edema pulmonar. El metal en sí es un peligro de manipulación debido a la hidróxido cáustica producida cuando está en contacto con la humedad. El litio se almacenan de forma segura en compuestos no reactivos, tales como nafta.

Ha habido sugerencias de mayor riesgo de desarrollaranomalía cardíaca de Ebstein en niños nacidos de mujeres que toman litio durante el primer trimestre del embarazo.

Regulación

Algunas jurisdicciones limitan la venta de baterías de litio, que son la fuente de litio más fácilmente disponible para los consumidores habituales. El litio puede ser utilizado para reducir la pseudoefedrina y la efedrina a la metanfetamina en el método de reducción de Birch, que emplea soluciones de metales alcalinos disueltos en anhidro amoníaco . Transporte y embarque de algunos tipos de baterías de litio pueden ser prohibidos a bordo de determinados tipos de transporte (sobre todo aeronaves) debido a la capacidad de la mayoría de los tipos de baterías de litio se descarguen completamente muy rápidamente cuando un cortocircuito, lo que lleva a un sobrecalentamiento y posible explosión en un proceso llamada fuga térmica. La mayoría de las baterías de litio de los consumidores tienen protección contra sobrecarga incorporada térmica para evitar este tipo de incidentes, o su diseño limita inherentemente corrientes de cortocircuito. Cortocircuitos internos han sido conocidos por desarrollar debido a defectos de fabricación o daños a las baterías que pueden conducir a la fuga térmica espontánea.