Liti (Li)

Lithium_paraffin

Liti (tiếng Latinh: Lithium) là tên một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu Li và số nguyên tử bằng 3. Ở điều kiện chuẩn, Liti là một kim loại sáng và nhẹ nhất, có khối lượng riêng lớn hơn một nửa của nước một chút. Giống như các kim loại kiềm khác, Liti phản ứng dễ dàng với không khí, nước và không có trong tự nhiên ở dạng đơn chất vì tính hoạt động hóa học cao, tuy nhiên nó có tính hoạt động hóa học thấp hơn một chút so với kim loại giống như nó là natri. Khi cho nó vào trong ngọn lửa, kim loại này phát ra ánh sáng màu đỏ thắm, nhưng khi nó cháy mạnh thì ngọn lửa đổi sang màu trắng chói. Liti là kim loại có hóa trị +1.

Về lịch sử hình thành, Liti (tiếng Hy Lạp: lithos, có nghĩa là “đá”) được phát hiện bởi Johann Arfvedson năm 1817. Arfvedson tìm thấy nguyên tố mới trong khoáng chất spodumen và lepidolit trong quặng petalit, LiAl(Si2O5)2, ông đã tiến hành phân tích trên đảo Utö ở Thụy Điển. Năm 1818 Christian Gmelin là người đầu tiên quan sát thấy các muối liti có màu đỏ tươi trong lửa. Cả hai người đã cố gắng nhưng thất bại trong việc cô lập nguyên tố từ muối của nó. Nguyên tố này không được cô lập cho đến tận William Thomas Brande và Sir Humphrey Davy, khi các ông sử dụng phương pháp điện phân trên ôxít liti. Việc sản xuất thương mại của liti kim loại đạt được vào năm 1923 bởi công ty Đức Metallgesellschaft AG bằng cách điện phân clorua liti và clorua kali nóng chảy. Nó được đặt tên là liti vì nó được phát hiện ra từ các khoáng vật trong khi các kim loại kiềm khác đã được phát hiện ra từ các cơ quan của thực vật.

Về tính chất vật lý, hóa học của Liti:

Giống như các kim loại kiềm khác, Liti có một electron hóa trị tự do ở lớp ngoài cùng, dễ bị tách ra khỏi nguyên tử để tạo thành ion Li+, mặc dù vậy, trong nhóm kim loại kiềm, Liti vẫn là kim loại có hoạt tính hóa học thấp nhất.

Liti kim loại mềm, có thể cắt được bằng dao. Sau khi cắt, lớp cắt có màu trắng bạc rất nhanh chóng chuyển sang xám do tiếp xúc với không khí. Lớp xám đen đó là Li2O và Li3N.

lithiummetal

Liti khi để trong không khí thường sẽ nhanh chóng chuyển sang màu đen xám ở bề mặt tiếp xúc.

Liti dễ dàng phản ứng với nước tạo Liti Hidroxit và giải phóng khí Hidro, nhưng phản ứng xảy ra êm dịu hơn so với các kim loại kiềm khác. Trong không khí ẩm,  lớp màng xám bao quanh liti kim loại là LiOH, LiOH.H2O, Li3N, Li2CO3.

Liti tác dụng với Hidro ở 600-700oC tạo Liti Hidrua (LiH). Đốt Liti trong không khí hoặc trong oxi, Liti phản ứng với oxi tạo Li2O và một ít Li2O2. Khi đun nóng với niơ, cacbon, silic, Liti có thể tương tác trực tiếp tạo Li3N, Li2C2, Li6Si2.

Đồng vị của Liti:

Liti trong tự nhiên là hỗn hợp của 2 đồng vị ổn định 6Li và 7Li với 7Li là phổ biến nhất (92,5% trong tự nhiên). Nó có 7 đồng vị phóng xạ đã biết với ổn định nhất là 8Li có chu kỳ bán rã 838 ms và 9Li có chu kỳ bán rã 178,3 ms. Các đồng vị còn lại có chu kỳ bán rã dưới 8,6 ms. Đồng vị có chu kỳ bán rã ngắn nhất là 4Li, bị phân rã theo bức xạ proton và có chu kỳ bán rã 7,58043×10−23 s.

Liti-7 là một trong những nguyên tố nguyên thủy (sản xuất trong các phản ứng tổng hợp hạt nhân của Vụ nổ lớn Big Bang). Các đồng vị của liti phân chia trong một loạt các quá trình tự nhiên, bao gồm cả việc hình thành khoáng chất (kết tủa hóa học), thủy phân, trao đổi ion (Liti thay thế cho for magiê và sắt trong các cấu trúc bát giác của đất sét, trong đó Li-6 là có ưu thế hơn Li-7), trong các quá trình siêu lọc cũng như sự biến đổi đá.

Cách điều chế:

Liti do tính hoạt động hóa học cao nên chỉ có thể tìm thấy trong tự nhiên trong dạng các hợp chất. Nó tạo thành một phần nhỏ của các loại đá cuội và cũng được tìm thấy trong nước biển.

Từ cuối Đại chiến thế giới lần thứ hai, sản xuất liti đã tăng lên đáng kể. Kim loại này được tách ra từ đá cuội và có thể từ các nguồn nước khoáng. Lepidolit, spodumen, petalit và amblygonit là các khoáng chất chính chứa liti.

Ở Mỹ liti được sản xuất từ các bể nước mặn ở Nevada. Ngày nay, phần lớn liti có giá trị thương mại được sản xuất từ các bể nước mặn ở Chile. Nó được sản xuất bằng phương pháp điện phân hỗn hợp clorua liti và kali nóng chảy. Năm 1997 nó có giá trị vào khoảng US$ 300/pound ($650/kg).

Phân lập (* là đồng vị của liti, ví dụ * bằng 7 hay 6):

catốt:

\mbox{Li}^{+}\mbox{*}+\mbox{e}^{-}\to \mbox{Li*}

anốt:

\mbox{Cl}^{-}\mbox{*}\to \frac{1}{2}\mbox{Cl}_2(\mbox{khi})+e^-

Ứng dụng của Liti:

Vì nhiệt dung riêng nhỏ của nó (nhỏ nhất trong số các chất rắn), liti được sử dụng trong các ứng dụng truyền nhiệt. Nó cũng là vật liệu quan trọng trong chế tạo anốt của pin vì khả năng điện hóa học cao của nó. Các ứng dụng khác còn có:

  • Các muối liti như cacbonat liti (Li2CO3), citrat liti và orotat liti là các chất ổn định thần kinh được sử dụng để điều trị các rối loạn lưỡng cực, vì không giống như phần lớn các loại thuốc ổn định thần kinh khác, chúng trung hòa cả hai sự cuồng và trầm cảm. Liti có thể được sử dụng để tăng thêm hiệu quả của các thuốc chống trầm cảm khác. Lượng có ích của liti trong việc này thấp hơn so với mức có độc tính chỉ một chút, vì thế các nồng độ của liti trong máu phải được kiểm soát kỹ trong quá trình điều trị.
  • Clorua liti và brômua liti là những chất hút ẩm cực cao và thông thường được sử dụng như những chất làm khô.
  • Stearat liti là chất bôi trơn đa mục đích ở nhiệt độ cao.
  • Liti là chất được sử dụng trong việc tổng hợp các hợp chất hữu cơ cũng như trong các ứng dụng hạt nhân.
  • Liti đôi khi được sử dụng trong nấu thủy tinh và chế tạo gốm, có thể kể đến là thủy tinh của kính thiên văn 200-inch (5,08 m) ở núi Palomar.
  • Hiđrôxít liti LiOH được dùng để loại bỏ điôxít cacbon từ không khí trong các tàu vũ trụ và tàu ngầm.
  • Các hợp kim của liti với nhôm, cadmi, đồng và mangan được sử dụng để làm các bộ phận có đặc tính cao của máy bay.
  • Niobat liti được sử dụng rộng rãi trong thị trường thiết bị liên lạc viễn thông, chẳng hạn như điện thoại di động và các modulator quang học.
  • Tính phi tuyến tính cao của niobat liti làm cho nó trở thành lựa chọn tốt của các ứng dụng phi tuyến tính.
  • Hiđrua liti LiD (sử dụng đơteri thay vì hiđrô, nên đôi khi còn được gọi là đơterua liti) được sử dụng trong chế tạo bom hạt nhân. Khi được kích hoạt bởi các nơtron từ đầu mồi (hoạt động theo nguyên lý của bom nguyên tử), đơterua liti sản sinh ra một lượng dồi dào của triti. Triti sau đó tham gia vào các phản ứng nhiệt hạch, tạo ra năng lượng cho bom hạt nhân.
  • Liti còn được sử dụng làm pháo hoa dựa vào ánh sáng đỏ nó phát ra khi cháy.

100px-FlammenfärbungLi

Ánh sáng đỏ của Liti khi cháy.

220px-Castle_Bravo_Blast

Đơterua Liti được dùng để tạo năng lượng cho bom hạt nhân.

220px-US_Navy_040626-N-5319A-006_An_Anti-Submarine_Warfare_(ASW)_MK-50_Torpedo_is_launched_from_guided_missile_destroyer_USS_Bulkeley_(DDG_84)_

Liti được dùng làm nhiên liệu khi bắn ngư lôi.

Bảng một số đại lượng của Liti:

Tính chất chung

Tên, Ký hiệu, Số Liti, Li, 3
Phiên âm /ˈlɪθiəm/ LI-thee-əm
Phân loại Kim loại kiềm
Nhóm, Chu kỳ, Phân lớp 1, 2, s
Khối lượng nguyên tử 6.941(2)
Cấu hình electron 1s2 2s1 hay [He]2s1
Số electron trên vỏ điện tử 2, 1

 

Tính chất vật lý

Màu Trắng bạc
Trạng thái vật chất Chất rắn
Mật độ gần nhiệt độ phòng 0,534 g·cm−3
Mật độ ở thể lỏng khi đạt nhiệt độ nóng chảy 0,512 g·cm−3
Nhiệt độ nóng chảy 453,69 K, 180,54 °C, 356,97 °F
Nhiệt độ sôi 1615 K, 1342 °C, 2448 °F
Điểm tới hạn (extrapolated)
3223 K, 67 MPa
Nhiệt lượng nóng chảy 3,00 kJ·mol−1
Nhiệt lượng bay hơi 147,1 kJ·mol−1
Nhiệt dung 24,860 J·mol−1·K−1

Áp suất hơi

P (Pa)

1

10

100

1 k

10 k

100 k

ở T (K)

797

885

995

1144

1337

1610

Tính chất nguyên tử

Trạng thái ôxi hóa +1
(Oxit bazơ mạnh)
Độ âm điện 0,98 (thang Pauling)
Năng lượng ion hóa Thứ 1: 520,2 kJ·mol−1
Thứ 2: 7298,1 kJ·mol−1
Thứ 3: 11815,0 kJ·mol−1
Bán kính cộng hoá trị 152 pm
Độ dài liên kết cộng hóa trị 128±7 pm
Bán kính van der Waals 182 pm

Thông tin khác

Cấu trúc tinh thể Lập phương tâm khối
Trạng thái trật tự từ Thuận từ
Điện trở suất (20 °C) 92,8 nΩ·m
Độ dẫn nhiệt 84,8 W·m−1·K−1
Độ giãn nở nhiệt (25 °C) 46 µm·m−1·K−1
Tốc độ truyền âm thanh (thanh mỏng) (20 °C) 6000 m·s−1
Mô đun Young 4,9 GPa
Mô đun cắt 4,2 GPa
Mô đun nén 11 GPa
Độ cứng theo thang Mohs 0,6
Số đăng ký CAS 7439-93-2

Chất đồng vị ổn định nhất

Bài chính: Đồng vị của Liti

iso

NA

Chu kỳ bán rã

DM

DE (MeV)

DP

6Li

7.5%

6Li ổn định với 3 nơtron

7Li

92.5%

7Li ổn định với 4 nơtron

6Li tồn tại noài tự nhiên thấp hơn 3.75%.
7Li thì nhiều hơn với tỷ lệ 96.25%.

—————————————————–

Bài viết có sử dụng tư liệu từ các nguồn:

– Wikipedia (tiếng Việttiếng Anh).

– SGK Hóa học 12 Nâng cao.

– Một số hình ảnh trên Google.

Categories: Kim loại kiềm, Liti | Tags: , | Leave a comment

Post navigation

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

Create a free website or blog at WordPress.com.

%d bloggers like this: