História, estrutura, propriedades, riscos e usos de lítio

Ele lítio É um elemento metálico cujo símbolo químico é Li e seu número atômico é 3. É o terceiro elemento da tabela periódica e do grupo 1 de metais alcalinos. De todos os metais é aquele com a menor densidade e maior calor específico. É tão leve que pode flutuar na água.

Seu nome deriva da palavra grega 'Lithos', que significa pedra. Eles concederam esse nome porque foi descoberto com precisão como parte de alguns minerais em rochas ígneas. Além disso, ele expressou propriedades características semelhantes às dos metais de sódio e cálcio, que estavam em cinzas vegetais.

Peças metálicas de lítio cobertas com uma camada de nitreto armazenadas em argônio. Fonte: imagens de alta resolução de elementos químicos [CC por 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/por/3.0)]

Tem um único elétron de Valência, perdendo -o para se tornar o cátion li⁺ Na maioria de suas reações; ou compartilhando-o em uma ligação covalente com carbono, Li-C em organolitos compostos (como Alcheilitios).

Sua aparência, como muitos outros metais, é a de uma prata de prata que pode ficar acinzentada se for exposta à umidade. Você pode exibir camadas enegrecidas (imagem superior), ao reagir com nitrogênio do ar para formar um nituro.

Quimicamente, é idêntico a seus colegas (Na, K, RB, CS, FR), mas menos reativos, pois seu único elétron experimenta uma força de atração muito maior por estar mais perto dele, bem como pelo fraco efeito de proteção de seus dois dois elétrons internos. Por sua vez, reage como o magnésio faz devido ao efeito diagonal.

No laboratório, os sais de lítio podem ser identificados se aquecerem com um isqueiro; A aparência de uma intensa chama de cores carmesim certificará sua presença. De fato, geralmente é usado em laboratórios de ensino para marchas analíticas.

Suas aplicações variam de serem usadas como um aditivo para cerâmica, vidro, ligas ou misturas de fusão, até um refrigerante e baterias altamente eficazes e pequenas; Embora explosivo, dado o caráter reativo do lítio. É o metal com a maior tendência a oxidar e, portanto, aquele que dá mais facilidade.

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História

Descoberta

A primeira aparição de lítio no universo remonta longe, alguns minutos após o big bang, quando os núcleos de hidrogênio e hélio se fundiram. No entanto, o terreno levou tempo para a humanidade identificá -la como um elemento químico.

Foi em 1800, quando o cientista brasileiro José Bonifácio de Andrada e Silva descobriu os minerais Espodumena e Petalita na ilha sueca de Utö. Com isso, ele havia encontrado as primeiras fontes oficiais de lítio, mas nada se sabia sobre ele.

Em 1817, o químico sueco Johan August Arfwedson foi capaz de isolar um sal de sulfato desses dois minerais que continham um elemento que não seja cálcio ou sódio. Até então, agosto Johan trabalhou nos laboratórios do famoso químico sueco Jöns Jacob Berzelius.

Foi Berzelius quem chamou esse novo elemento, produto de suas observações e experimentos, 'Lithos', que significa pedra em grego. Assim, o lítio poderia finalmente ser reconhecido como um novo elemento, mas ainda estava faltando para isolá -lo.

Isolamento

Apenas um ano depois, em 1821, William Thomas Brande e Sir Humphry Davy conseguiram isolar o lítio como metal ao aplicar a eletrólise ao óxido de lítio. Embora em quantidades muito pequenas, eles foram suficientes para observar sua reatividade.

Em 1854, Robert Wilhelm Bunsen e Augustus Matthiessen poderiam produzir lítio metálico em maiores quantidades a partir da eletrólise do cloreto de lítio. A partir daqui, sua produção e comércio haviam iniciado, e a demanda cresceria à medida que novas aplicações tecnológicas foram encontradas seguindo suas propriedades únicas.

Estrutura e configuração eletrônica

A estrutura cristalina do lítio metálico é cúbica centrada no corpo (Corpo cúbico cúbico, BCC). De todas as estruturas cúbicas compactas, isso é menos denso e é consistente com sua característica como o metal mais leve e menos denso de todos.

Nele, os átomos de LI são cercados por oito vizinhos; Isto é, o LI está no centro do cubo, com quatro li para cima e para baixo nos cantos. Esta fase do BCC também é chamada de α-li (embora aparentemente essa denominação não seja amplamente difundida).

Fases

Como a grande maioria dos metais ou compostos sólidos, eles podem sofrer transições de fase quando experimentam mudanças de temperatura ou pressão; Contanto que eles não sejam fundados. Assim, o lítio cristaliza com uma estrutura de Rhomboédica a temperaturas muito baixas (4,2 K). Os átomos de Li estão quase congelados e vibram menos em suas posições.

Quando a pressão é aumentada, ela adquire estruturas hexagonais mais compactas; E aumentando ainda mais, o lítio sofre outras transições que não foram capazes de ser completamente caracterizadas por difração de raios X.

Portanto, as propriedades deste "lítio comprimido" permanecem estudos. Da mesma forma, ainda não se entende como seus três elétrons, um dos quais é de Valência, intervém em seu comportamento como semicondutor ou metal nessas condições de altas pressões.

Pode atendê -lo: ácido benzóico (C6H5cooh)

Três elétrons em vez de um

Parece curioso que o lítio neste momento permaneça como um "livro opaco" para aqueles que se dedicam a análises cristalográficas.

Isso ocorre porque, embora a configuração eletrônica seja 2s¹, Com tão poucos elétrons que você mal consegue interagir com a radiação aplicada para elucidar seus cristais de metal.

Além disso, é teorizado que os orbitais 1s e 2s se sobreponham a altas pressões. Isto é, ambos os elétrons internos (1s²) como os de Valência (2s¹) governar as propriedades eletrônicas e ópticas do lítio nessas fases super compactas.

Número de oxidação

Dito que a configuração eletrônica de lítio é 2s¹, Você pode perder um único elétron; os outros dois, do orbital interno 1s², exigiria muita energia para removê -los.

Portanto, o lítio participa de quase todos os seus compostos (inorgânicos ou orgânicos) com um número de oxidação de +1. Isso significa que em seus links, li-e, onde e se torna qualquer elemento, a existência do cátion li é assumida⁺ (se Ionic ou Covalent realmente disse link).

O número de oxidação -1 é improvável para o lítio, pois teria que se vincular a um elemento muito menos eletronegativo que ele; fato que é difícil de ser este metal muito eletropositivo.

Esse número de oxidação negativo representaria uma configuração eletrônica 2s² (para ganhar um elétron), e também seria isoletrônico para Beryllium. Agora a existência do ânion li seria assumida^-, e seus sais derivados seriam chamados de Lituros.

Devido ao seu grande potencial de oxidação, seus compostos contêm principalmente a locação⁺, que porque é tão pequeno pode exercer um efeito polarizador em ânions volumosos para formar ligações covalentes li-e.

Propriedades

A chama carmesim dos compostos de lítio. Fonte: Anti T. Nissinen (https: // www.Flickr.com/fotos/veisto/2128261964)

Aparência física

Metal branco prateado com textura macia, cuja superfície fica acinzentada quando oxidada ou escurece quando reage diretamente com o nitrogênio do ar para formar seu nitreto correspondente. É tão leve que flutua em água ou óleo.

É tão macio que pode até estar cortando usando uma faca, ou mesmo com os dedos, o que não seria recomendado.

Massa molar

6.941 g/mol.

Ponto de fusão

180,50 ° C.

Ponto de ebulição

1330 ° C.

Densidade

0,534 g/ml a 25 ° C.

Solubilidade

Sim, flutua na água, mas imediatamente começa a reagir com o mesmo. É solúvel em amônia, onde quando seus elétrons são dissolvidos para causar cores azuis.

Pressão de vapor

0,818 mm Hg a 727 ° C; Ou seja, nem mesmo em altas temperaturas, seus átomos mal conseguem escapar da fase de refrigerante.

Eletro-negatividade

0,98 na escala Pauling.

Energias de ionização

Primeiro: 520,2 kJ/mol

Segundo: 7298.1 KJ/mol

Terceiro: 11815 KJ/mol

Esses valores correspondem às energias necessárias para obter os íons gasosos li⁺, Li²⁺ e li³⁺, respectivamente.

Temperatura de auto -dirigir

179 ° C.

Tensão superficial

398 mn/m em seu ponto de fusão.

Gosma

No estado líquido é menos viscoso que a água.

Calor de fusão

3,00 kJ/mol.

Calor de vaporização

136 kJ/mol.

Capacidade de calor molar

24.860 J/mol · k. Este valor é extraordinariamente alto; O mais alto de todos os elementos.

Dureza mohs

0,6

Isótopos

Na natureza, o lítio é apresentado na forma de dois isótopos: ⁶Li e ⁷Li. Massa atômica 6.941 ou indica por si só qual dos dois é o mais abundante: o ⁷Li. O último forma cerca de 92,4% de todos os átomos de lítio; Enquanto isso, ele ⁶Li, cerca de 7,6% deles.

Nos seres vivos, o organismo prefere ⁷Li que o ⁶Li; No entanto, em matrizes mineralógicas, o isótopo ⁶Li é melhor recebido e, portanto, sua porcentagem de abundância aumenta acima de 7,6%.

Reatividade

Embora seja menos reativo do que outros metais alcalinos, ainda é um metal bastante ativo, por isso não pode ser exposto à atmosfera sem sofrer oxidações. Dependendo das condições (temperatura e pressão), ele reage com todos os elementos gasosos: hidrogênio, cloro, oxigênio, nitrogênio; e com sólidos como fósforo e enxofre.

Nomenclatura

Não há outros nomes com o que chamar de metal de lítio. Em relação aos seus compostos, muitos deles são nomeados de acordo com nomenclaturas sistemáticas, tradicionais ou de ações. Seu estado de oxidação de +1 é praticamente invariável; portanto, na nomenclatura de estoque, o (i) não é escrito no final do nome.

Exemplos

Por exemplo, considere os compostos li₂Ou e li₃N.

O li₂Ou receba os seguintes nomes:

- Óxido de lítio, de acordo com a nomenclatura de ações

- Óxido lítico, de acordo com a nomenclatura tradicional

- Dilitio monóxido, de acordo com a nomenclatura sistemática

Enquanto o li₃N é chamado:

- Nitreto de lítio, nomenclatura de estoque

- Nitruro lítico, nomenclatura tradicional

Pode servir a você: dicromato de potássio: fórmula, propriedades, riscos e usos

- Trilitio Mononitar, nomenclatura sistemática

Artigo biológico

Não se sabe até que ponto o lítio pode ser essencial ou não para os organismos. Da mesma forma, os mecanismos pelos quais eles poderiam metabolizar são incertos e ainda estudam.

Portanto, não se sabe que efeitos positivos uma dieta "rica" ​​pode ter em lítio; Mesmo quando pode ser encontrado em todos os tecidos corporais; especialmente nos rins.

Regulador dos níveis de seratonina

Se o efeito farmacológico de certos sais de lítio no corpo for conhecido, especialmente no cérebro ou no sistema nervoso. Por exemplo, regula os níveis de serotonina, uma molécula responsável pelos aspectos químicos da felicidade. Dito isto, não é incomum pensar que ele altera ou modifica o humor dos pacientes que os consomem.

No entanto, eles aconselham contra o lítio com medicamentos que combatem a depressão, pois há o risco de aumentar demais a serotonina.

Não apenas ajuda a combater a depressão, mas também distúrbios bipolares e esquizofrênicos, bem como outros possíveis distúrbios neurológicos.

Deficiência

Como especulação, suspeita -se que indivíduos com dietas ruins de lítio sejam mais propensas a depressão ou cometem suicídio ou homicídio. No entanto, formalmente, os efeitos de sua deficiência ainda são desconhecidos.

Onde está e produção

O lítio não pode ser encontrado na crosta terrestre, muito menos nos mares ou na atmosfera, em sua forma mais pura, como um metal branco brilhante. Em vez disso, transformações que o posicionaram como Ion Li⁺ (principalmente) em certos minerais e grupos de rochas.

Estima -se que no córtex da Terra sua concentração varia entre 20 e 70 ppm (parte por milhão), o que é equivalente a aproximadamente 0,0004% do mesmo. Enquanto nas águas marinhas, sua concentração está na ordem de 0,14 e 0,25 ppm; Isto é, o lítio é abundante mais em pedras e minerais do que em salmuelas ou camas marinhas.

Minerais

Espodumeno Quartz, uma das fontes naturais de lítio. Fonte: Rob Lavinsky, Irocks.COM-CC-BY-SA-3.0 [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0)]

Os minerais onde este metal está localizado são os seguintes:

- Espodumena, Lial (Sio₃)₂

- Petalita, Lialsi₄QUALQUER₁₀

- Lepidolita, K (Li, Al, RB)₂(Al, sim)₄QUALQUER₁₀(F, oh)₂

Esses três minerais têm em comum que são alumino de lítio. Existem outros minerais onde o metal também pode ser extraído, como ambigonita, Elbaíta, Tripilita, Eucriptita ou Argila Hector. No entanto, Espodumena é o mineral do qual ocorre a maior quantidade de lítio. Esses minerais compõem algumas rochas ígneas, como granito ou pegmatita.

Águas marinhas

Em relação ao mar, é extraído das salmueras como cloreto, hidróxido ou carbonato de lítio, LiCl, Lioh e Li₂Co₃, respectivamente. Da mesma forma, pode ser obtido de lagos ou lagoas, ou em diferentes depósitos de salmueras.

No lítio total, está na 25ª posição em abundância dos elementos da Terra, o que se correlaciona bem com sua baixa concentração na Terra e na água e, portanto, é considerada como um elemento relativamente raro.

Estrelas

O lítio é encontrado em estrelas jovens, em maior abundância do que em estrelas mais antigas.

Para obter ou produzir este metal em seu estado puro, existem duas opções (ignorando os aspectos econômicos ou a lucratividade): extrai -lo minerando ou coletando -o nas salmuelas. O último é a fonte predominante na produção de lítio metálico.

Produção metálica de lítio por eletrólise

A partir da salmoura, é obtida uma mistura fundida de LiCl, que pode ser submetida a eletrólise para separar o sal em seus componentes elementares:

LiCl (L) → LI (s) + 1/2 cl₂(g)

Enquanto minerais são digeridos em meio ácido para obter seus íons li⁺ Após os processos de separação e purificação.

O Chile está posicionado como o maior produtor de lítio do mundo, obtendo -o de Atacama salar. No mesmo continente, a Argentina segue, um país que extrai o LiCl do salar do morto e, finalmente, Bolívia. Agora, a Austrália é o maior produtor de lítio através da exploração de Spodumens.

Reações

A reação de lítio mais conhecida é o que acontece quando entra em contato com a água:

2li (s) +2h₂Ou (l) → 2lioh (ac) +h₂(g)

Lioh é hidróxido de lítio e, como pode ser visto, produz gás hidrogênio.

Reage com oxigênio gasoso e nitrogênio para formar os seguintes produtos:

4li (s) + o₂(g) → 2li₂Você)

2li (s) + o₂(g) → 2li₂QUALQUER₂(S)

O li₂Ou é óxido de lítio, que tende a se formar acima do li₂QUALQUER₂, Peróxido.

  6li (s)+n₂(g) → 2li₃N (s)

O lítio é o único metal alcalino capaz de reagir com nitrogênio e originar este nitreto. Em todos esses compostos, a existência do cátion li pode ser assumida⁺ participando de vínculos iônicos com caráter covalente (ou vice -versa).

Pode atendê -lo: hibridação química

Você também pode reagir direta e vigorosamente com halogênios:

2li (s)+f₂(g) → Lif (s)

Ele também reage com os ácidos:

2li (s) +2hcl (conc) → 2licl (ac) +h₂(g)

3li (s)+4hno₃(diluir) → 3lino₃(AC) +NO (g) +2h₂Ou (l)

Compostos LIF, LiCl e Lino₃ Eles são fluoreto, cloreto e nitrato de lítio, respectivamente.

E em relação aos seus compostos orgânicos, o mais conhecido é o butil de lítio:

2 li + c₄H₉X → c₄H₉Li + lix

Onde x é um átomo de halogênio e c₄H₉X é uma halogenidade alugada.

Riscos

Metal puro

O lítio reage violentamente com a água, sendo capaz de reagir com a umidade da pele. É por isso que se alguém o manipulou com as mãos nuas sofreriam queimaduras. E se for granulado ou na forma de poeira, é definido à temperatura ambiente, por isso representa riscos de incêndio.

Para manipular esse metal, as luvas e as lentes de segurança devem estar disponíveis, pois o contato visual mínimo pode causar irritações graves.

Se os efeitos forem inalados, eles ainda podem ser piores, queimando o trato respiratório e causando edema pulmonar pela formação interna LIOH, uma substância cáustica.

Este metal deve ser armazenado submerso em óleo, ou em atmosferas secas e mais inerte que o nitrogênio; Por exemplo, no argônio, como mostrado na primeira imagem.

Compostos

Os compostos derivados do lítio, especialmente seus sais, como carbonato ou citrato, são muitos mais seguros. Que, desde que as pessoas que as ingeram respeitem as indicações agendadas por seus médicos.

Alguns dos muitos efeitos indesejáveis ​​que podem gerar nos pacientes são: diarréia, náusea, fadiga, tontura, atordoamento, tremores, micção excessiva, sede e ganho de peso.

Os efeitos podem ser ainda mais graves em mulheres grávidas, afetando a saúde do feto ou aumentando os defeitos congênitos. Da mesma forma, sua ingestão nas mães infantis não é recomendada, porque o lítio pode passar do leite para o bebê e a partir daí desenvolve todos os tipos de anomalias ou efeitos negativos.

Formulários

Os usos mais conhecidos para este metal no nível popular residem na área de medicina. No entanto, possui aplicação em outras áreas, especialmente no armazenamento de energia através do uso de baterias.

Metalurgia

Sais de lítio, especificamente li₂Co₃, Serve como um aditivo nos processos de fundição para diferentes fins:

-Vestir

-Desulfuriza

-Refinar os grãos de metais não ferrosos

-Aumente a fluência do abate dos moldes de fundição

-Reduz a temperatura de fusão em peças fundidas de alumínio graças ao seu calor alto específico.

Organometálico

Os compostos Alquilitio são usados ​​para alugar (adicione as cadeias RID R) ou Arilar (Adicionar grupos aromáticos AR) Estruturas moleculares. Eles se destacam por sua boa solubilidade em solventes orgânicos e por não serem tão reativos no meio da reação; Portanto, serve como reagentes ou catalisadores para múltiplas síntese orgânica.

Lubrificantes

O estearato de lítio (produto da reação entre uma gordura e o lioh) é adicionado ao óleo para criar uma mistura de lubrificante.

Este lubrificante de lítio é resistente a altas temperaturas, não endurece quando esfria e é inerte diante de oxigênio e água. Portanto, encontra uso em militares, aeroespaciais, industriais, carros, etc.

Cerâmica e aditivo de vidro

O vidro ou cerâmica que são tratados com li₂Ou adquirir viscosidades mais baixas ao derreter e maior resistência à expansão térmica. Por exemplo, utensílios de cozinha são feitos desses materiais e o vidro de pirex também tem esse composto em sua composição.

Ligas

Por serem um metal tão leve, eles também são suas ligas; Entre eles, os de alumínio-lítio. Ao adicionar como aditivo, não apenas confere menos peso, mas uma maior resistência a altas temperaturas.

Refrigerante

Seu alto calor específico o torna ideal para ser usado como refrigerante em processos onde muito calor é claro; Por exemplo, em reatores nucleares. Isso ocorre porque "custa" que aumenta sua temperatura e, portanto, impede o calor de ficar facilmente no exterior.

Baterias

E o uso mais promissor de todos está no mercado de baterias de lítio. Estes aproveitam a facilidade com que o lítio é oxidado para li⁺ Para usar o elétron liberado e ativar um circuito externo. Assim, eletrodos ou são lítio metálico, ou ligas dele, onde li⁺ Eles podem intercala e viajar através do material eletrolítico.

Como curiosidade final, o grupo musical evanescense dedicou uma música com o título "Lithium" a este mineral.

Referências

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