Sejarah Lithium, Struktur, Sifat, Risiko dan Penggunaan

Dia lithium Ini adalah elemen logam yang simbol kimianya adalah Li dan nomor atomnya adalah 3. Ini adalah elemen ketiga dari tabel periodik dan kepala kelompok 1 logam alkali. Dari semua logam adalah yang memiliki kepadatan terendah dan panas spesifik yang lebih besar. Itu sangat ringan sehingga bisa mengapung di dalam air.

Namanya berasal dari kata Yunani 'lithos' yang berarti batu. Mereka mengabulkan nama ini karena secara tepat ditemukan sebagai bagian dari beberapa mineral di batuan beku. Selain itu, ia mengekspresikan sifat karakteristik yang mirip dengan logam natrium dan kalsium, yang berada di abu nabati.

Potongan lithium logam ditutupi dengan lapisan nitrida yang disimpan di argon. Sumber: Gambar Hi-Res Elemen ofchemical [CC oleh 3.0 (https: // createveCommons.Org/lisensi/oleh/3.0)]

Ini memiliki satu elektron valencia, kehilangannya menjadi kation li⁺ dalam sebagian besar reaksinya; atau membaginya dalam ikatan kovalen dengan karbon, Li-C dalam senyawa organolit (seperti alcheilitios).

Penampilannya, seperti banyak logam lainnya, adalah perak perak yang bisa menjadi keabu -abuan jika terpapar kelembaban. Anda dapat menampilkan lapisan kehitaman (gambar atas), saat bereaksi dengan nitrogen udara untuk membentuk nitruro.

Secara kimiawi itu identik dengan rekan -rekannya (Na, K, Rb, CS, FR), tetapi kurang reaktif karena satu -satunya elektron mengalami kekuatan ketertarikan yang jauh lebih besar untuk menjadi lebih dekat dengan itu, serta oleh efek perisai yang buruk dari keduanya elektron internal. Pada gilirannya, bereaksi seperti magnesium karena efek diagonal.

Di laboratorium, garam lithium dapat diidentifikasi jika dipanaskan secara lebih ringan; Penampilan api warna merah tua yang intens akan mensertifikasi kehadirannya. Bahkan, biasanya digunakan di laboratorium pengajaran untuk pawai analitik.

Aplikasi mereka bervariasi dari digunakan sebagai aditif untuk keramik, kaca, paduan atau campuran leleh, hingga baterai refrigeran dan sangat efektif dan kecil; Meski eksplosif, mengingat karakter litium reaktif. Itu adalah logam dengan kecenderungan terbesar untuk mengoksidasi dan, oleh karena itu, yang memberikan yang paling mudah.

[TOC]

Sejarah

Penemuan

Penampilan pertama lithium di alam semesta berasal dari jauh, beberapa menit setelah Big Bang, ketika hidrogen dan inti helium bergabung. Namun, duniawi membutuhkan waktu bagi kemanusiaan untuk mengidentifikasinya sebagai elemen kimia.

Itu pada tahun 1800, ketika ilmuwan Brasil José Bonifácio de Andrada E Silva menemukan espodumena dan mineral petalita di pulau Swedia Utö. Dengan ini, dia telah menemukan sumber lithium resmi pertama, tetapi tidak ada yang diketahui tentang dia.

Pada tahun 1817, ahli kimia Swedia Johan August Arfwedson mampu mengisolasi garam sulfat dari dua mineral ini yang mengandung unsur selain kalsium atau natrium. Pada saat itu Agustus Johan bekerja di laboratorium ahli kimia Swedia yang terkenal Job Jacob Berzelius.

Berzelius yang menyebut elemen baru ini, produk pengamatan dan eksperimennya, 'lithos', yang berarti batu dalam bahasa Yunani. Dengan demikian, lithium akhirnya bisa diakui sebagai elemen baru, tetapi masih hilang untuk mengisolasinya.

Isolasi

Hanya setahun kemudian, pada tahun 1821, William Thomas Brande dan Sir Humphry Davy berhasil mengisolasi lithium sebagai logam saat menerapkan elektrolisis ke lithium oksida. Meskipun dalam jumlah yang sangat kecil, mereka cukup untuk mengamati reaktivitas mereka.

Pada tahun 1854, Robert Wilhelm Bunsen dan Augustus Matthiessen dapat menghasilkan lithium logam dalam jumlah yang lebih besar dari elektrolisis lithium klorida. Dari sini produksinya dan perdagangannya telah dimulai, dan permintaan akan tumbuh karena aplikasi teknologi baru ditemukan mengikuti sifat uniknya.

Struktur dan konfigurasi elektronik

Struktur kristal lithium logam adalah kubik yang berpusat pada tubuh (Tubuh Cenred Cubic, BCC). Dari semua struktur kubik yang kompak, ini kurang padat dan konsisten dengan karakteristiknya sebagai logam yang lebih ringan dan kurang padat dari semuanya.

Di dalamnya, atom Li dikelilingi oleh delapan tetangga; Yaitu, Li berada di tengah kubus, dengan empat li naik dan turun di sudut -sudut. Fase BCC ini juga disebut α-LI (meskipun tampaknya denominasi ini tidak luas).

Fase

Seperti sebagian besar logam atau senyawa padat, mereka dapat menderita transisi fase ketika mereka mengalami perubahan suhu atau tekanan; selama mereka tidak ditemukan. Dengan demikian, lithium mengkristal dengan struktur rhomboédica pada suhu yang sangat rendah (4,2 K). Atom Li hampir beku dan lebih sedikit bergetar di posisi mereka.

Ketika tekanan meningkat, ia memperoleh struktur heksagonal yang lebih kompak; Dan dengan semakin meningkat, lithium menderita transisi lain yang belum dapat sepenuhnya ditandai dengan difraksi x -ray.

Oleh karena itu, sifat -sifat "litium terkompresi" ini tetap belajar. Demikian juga, belum dipahami bagaimana tiga elektronnya, salah satunya berasal dari Valencia, mengintervensi perilaku mereka sebagai semikonduktor atau logam dalam kondisi tekanan tinggi ini.

Dapat melayani Anda: asam benzoat (C6H5COOH)

Tiga elektron, bukan satu

Tampaknya penasaran bahwa lithium pada titik ini tetap sebagai "buku buram" bagi mereka yang berdedikasi untuk analisis kristalografi.

Ini karena, meskipun konfigurasi elektronik adalah 2s¹, Dengan begitu sedikit elektron sehingga Anda hampir tidak dapat berinteraksi dengan radiasi yang diterapkan untuk menjelaskan kristal logam Anda.

Selain itu, berteori bahwa orbital 1s dan 2s tumpang tindih pada tekanan tinggi. Yaitu, kedua elektron internal (1s²) seperti Valencia (2s¹) mengatur sifat elektronik dan optik lithium dalam fase super kompak ini.

Nomor oksidasi

Setelah mengatakan bahwa konfigurasi lithium elektronik adalah 2s¹, Anda bisa kehilangan satu elektron; dua lainnya, dari orbital internal 1², akan membutuhkan banyak energi untuk menghilangkannya.

Oleh karena itu, lithium berpartisipasi dalam hampir semua senyawanya (anorganik atau organik) dengan jumlah oksidasi +1. Ini berarti bahwa dalam hubungannya, li-e, di mana e menjadi elemen apa pun, keberadaan kation li diasumsikan⁺ (apakah ionik atau kovalen benar -benar mengatakan tautan).

Nomor oksidasi -1 tidak mungkin untuk lithium, karena harus dihubungkan ke elemen elektronegatif yang jauh lebih sedikit daripada dia; Faktanya sulit menjadi logam yang sangat elektropositif ini.

Jumlah oksidasi negatif ini akan mewakili konfigurasi elektronik 2s² (Untuk memenangkan elektron), dan itu juga akan menjadi isolektronik untuk berilium. Sekarang keberadaan anion li akan diasumsikan^-, dan garamnya yang diturunkan akan disebut lituros.

Karena potensi oksidasi yang luar biasa, senyawa mereka sebagian besar mengandung kation⁺, Yang karena sangat kecil dapat memberikan efek polarisasi pada anion besar untuk membentuk ikatan kovalen li-e.

Properti

Nyala api crimson dari senyawa lithium. Sumber: Anti T. Nissinen (https: // www.Flickr.com/foto/veisto/2128261964)

Penampilan fisik

Logam putih perak dengan tekstur lembut, yang permukaannya menjadi keabu -abuan saat teroksidasi atau menjadi gelap ketika bereaksi langsung dengan nitrogen udara untuk membentuk nitrida yang sesuai. Sangat ringan sehingga mengapung dalam air atau minyak.

Itu sangat lembut sehingga bahkan bisa mengiris menggunakan pisau, atau bahkan dengan jari, yang tidak akan direkomendasikan sama sekali.

Masa molar

6.941 g/mol.

Titik lebur

180.50 ° C.

Titik didih

1330 ° C.

Kepadatan

0,534 g/ml pada 25 ° C.

Kelarutan

Ya, mengapung di dalam air, tetapi segera mulai bereaksi dengan hal yang sama. Itu larut dalam amonia, di mana ketika elektron mereka larut untuk menyebabkan warna biru.

Tekanan uap

0,818 mm Hg pada 727 ° C; Artinya, bahkan pada suhu tinggi, atom mereka hampir tidak bisa lepas dari fase soda.

Elektronegativitas

0,98 pada skala Pauling.

Energi ionisasi

Pertama: 520.2 kJ/mol

Kedua: 7298.1 kJ/mol

Ketiga: 11815 kJ/mol

Nilai -nilai ini sesuai dengan energi yang diperlukan untuk mendapatkan ion gas li⁺, Li²⁺ dan li³⁺, masing -masing.

Suhu self -rection

179 ° C.

Tegangan permukaan

398 mn/m pada titik lelehnya.

Zat yang lengket dan kental

Dalam keadaan cair kurang kental dari air.

Panas fusi

3,00 kJ/mol.

Panas penguapan

136 kJ/mol.

Kapasitas panas molar

24.860 j/mol · k. Nilai ini sangat tinggi; Yang tertinggi dari semua elemen.

Kekerasan Mohs

0.6

Isotop

Di alam, lithium disajikan dalam bentuk dua isotop: ⁶Li dan ⁷Li. Massa atom 6.941 atau menunjukkan dengan sendirinya mana dari keduanya yang paling melimpah: ⁷Li. Yang terakhir membentuk sekitar 92,4% dari semua atom lithium; Sementara itu dia ⁶Li, sekitar 7,6% dari mereka.

Pada makhluk hidup lebih disukai organisme ⁷Li itu ⁶Li; Namun, dalam matriks mineralogi isotop ⁶Li lebih baik diterima dan, oleh karena itu, persentase kelimpahannya meningkat di atas 7,6%.

Reaktivitas

Meskipun kurang reaktif daripada logam alkali lainnya, itu masih merupakan logam yang agak aktif, sehingga tidak dapat terpapar ke atmosfer tanpa menderita oksidasi. Bergantung pada kondisi (suhu dan tekanan), bereaksi dengan semua elemen gas: hidrogen, klorin, oksigen, nitrogen; dan dengan padatan seperti fosfor dan belerang.

Tata nama

Tidak ada nama lain dengan apa yang harus disebut logam lithium. Mengenai senyawa mereka, banyak dari mereka dinamai sesuai dengan nomenklatif sistematis, tradisional atau stok. Keadaan oksidasi +1 praktis tidak berubah -ubah, jadi dalam nomenklatur stok (i) tidak ditulis di akhir nama.

Contoh

Misalnya, pertimbangkan senyawa Li₂Atau dan li₃N.

Li₂Atau menerima nama berikut:

- Lithium oksida, menurut nomenklatur stok

- Oksida litik, menurut nomenklatur tradisional

- Dilitio monoxide, menurut nomenklatur sistematis

Sedangkan li₃N disebut:

- Lithium nitride, nomenklatur stok

- Lithic Nitruro, nomenklatur tradisional

Itu dapat melayani Anda: kalium dikromat: rumus, sifat, risiko dan penggunaan

- Trilitio Mononitar, Nomenklatur Sistematik

Kertas Biologis

Tidak diketahui sejauh mana lithium dapat menjadi penting atau tidak untuk organisme. Demikian juga, mekanisme yang dapat dimetabolisme mereka tidak pasti dan masih belajar.

Oleh karena itu, tidak diketahui efek positif apa yang dapat dimiliki oleh diet "kaya" dalam lithium; bahkan ketika itu dapat ditemukan di semua jaringan tubuh; Terutama di ginjal.

Pengatur kadar seratonin

Jika efek farmakologis dari garam lithium tertentu pada tubuh diketahui, terutama di otak atau sistem saraf. Misalnya, ini mengatur kadar serotonin, molekul yang bertanggung jawab atas aspek kimia kebahagiaan. Yang mengatakan, tidak jarang berpikir bahwa itu mengubah atau memodifikasi suasana hati pasien yang mengkonsumsinya.

Namun, mereka menyarankan lithium dengan obat -obatan yang melawan depresi, karena ada risiko meningkatkan serotonin terlalu banyak.

Tidak hanya membantu memerangi depresi, tetapi juga gangguan bipolar dan skizofrenia, serta kemungkinan gangguan neurologis lainnya.

Kekurangan

Sebagai spekulasi, diduga bahwa individu dengan diet lithium yang buruk lebih rentan terhadap depresi atau bunuh diri atau pembunuhan. Namun, secara formal efek kekurangannya masih belum diketahui.

Dimana dan produksi

Lithium tidak dapat ditemukan di kerak bumi, apalagi di lautan atau atmosfer, dalam bentuknya yang paling murni, sebagai logam putih yang cerah. Sebaliknya, transformasi yang telah memposisikannya sebagai ion li⁺ (terutama) dalam kelompok mineral dan batu tertentu.

Diperkirakan bahwa di korteks bumi konsentrasinya berkisar antara 20 dan 70 ppm (bagian per juta), yang setara dengan sekitar 0,0004% dari yang sama. Sementara di perairan laut, konsentrasinya berada dalam urutan 0,14 dan 0,25 ppm; Artinya, lithium lebih banyak di atas batu dan mineral daripada di Salmuela atau tempat tidur laut.

Mineral

Espodumeno Quartz, salah satu sumber alami lithium. Sumber: Rob Lavinsky, irocks.com-cc-by-sa-3.0 [CC BY-SA 3.0 (https: // createveCommons.Org/lisensi/by-sa/3.0)]

Mineral tempat logam ini berada sebagai berikut:

- Espodumena, Lial (Sio₃)₂

- Petalita, Lialsi₄SALAH SATU₁₀

- Lepidolita, K (Li, Al, RB)₂(Al, ya)₄SALAH SATU₁₀(F, oh)₂

Tiga mineral ini memiliki kesamaan bahwa mereka adalah lithium alumino. Ada mineral lain di mana logam juga dapat diekstraksi, seperti ambigonit, elbaíta, tripilita, eukriptit, atau lempung hektor. Namun, Espodumena adalah mineral dari mana jumlah lithium terbesar terjadi. Mineral -mineral ini membentuk beberapa batuan beku seperti granit atau pegmatite.

Perairan laut

Sehubungan dengan laut, ia diekstraksi dari Salmueras seperti klorida, hidroksida atau lithium karbonat, LICL, LIOH dan LI₂BERSAMA₃, masing -masing. Dengan cara yang sama dapat diperoleh dari danau atau laguna, atau dalam setoran salmueras yang berbeda.

Secara total lithium berada di posisi ke -25 dalam kelimpahan unsur -unsur di Bumi, yang berkorelasi baik dengan konsentrasi rendah baik di bumi maupun di air, dan karenanya dianggap sebagai elemen yang relatif langka.

Bintang

Lithium ditemukan di bintang -bintang muda, berlimpah lebih besar daripada bintang yang lebih tua.

Untuk mendapatkan atau menghasilkan logam ini dalam keadaan murni ada dua opsi (mengabaikan aspek ekonomi atau profitabilitas): mengekstraknya dengan menambang atau mengumpulkannya di Salmuela. Yang terakhir adalah sumber utama dalam produksi lithium logam.

Produksi lithium logam dengan elektrolisis

Dari air garam, campuran LICL cair diperoleh, yang kemudian dapat menjalani elektrolisis untuk memisahkan garam menjadi komponen dasarnya:

LICL (L) → Li (S) + 1/2 CL₂(G)

Sementara mineral dicerna dalam media asam untuk mendapatkan ion mereka⁺ Setelah proses pemisahan dan pemurnian.

Chili diposisikan sebagai produsen lithium terbesar di dunia, memperolehnya dari Atacama Salar. Di benua yang sama, Argentina mengikuti, sebuah negara yang mengekstraksi LICL dari salar dari orang mati dan, akhirnya, Bolivia. Sekarang, Australia adalah produsen lithium terbesar melalui eksploitasi spodumens.

Reaksi

Reaksi lithium paling terkenal adalah apa yang terjadi ketika bersentuhan dengan air:

2li +2h₂Atau (l) → 2lioh (ac) +h₂(G)

Lioh adalah lithium hidroksida dan, seperti yang dapat dilihat, menghasilkan gas hidrogen.

Bereaksi dengan oksigen gas dan nitrogen untuk membentuk produk berikut:

4li + o₂(g) → 2li₂Anda)

2li + o₂(g) → 2li₂SALAH SATU₂(S)

Li₂Atau lithium oksida, yang cenderung terbentuk di atas li₂SALAH SATU₂, Peroksida.

  6li+n₂(g) → 2li₃N (s)

Lithium adalah satu -satunya logam alkali yang mampu bereaksi dengan nitrogen dan berasal dari nitrida ini. Dalam semua senyawa ini keberadaan kation Li dapat diasumsikan⁺ Berpartisipasi dalam tautan ionik dengan karakter kovalen (atau sebaliknya).

Dapat melayani Anda: hibridisasi kimia

Anda juga dapat bereaksi langsung dan kuat dengan halogen:

2li+f₂(g) → LIF (s)

Itu juga bereaksi dengan asam:

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

3li+4hno₃(encer) → 3lino₃(ac) +no (g) +2h₂Atau (l)

Senyawa LIF, LICL dan LINO₃ Mereka masing -masing fluoride, klorida dan lithium nitrat.

Dan mengenai senyawa organiknya, yang paling terkenal adalah lithium butyl:

2 Li + C₄H₉X → c₄H₉Li + lix

Di mana x adalah atom halogen dan c₄H₉X adalah sewa halogenide.

Risiko

Logam murni

Lithium bereaksi keras dengan air, bisa bereaksi dengan kelembaban kulit. Itulah sebabnya jika seseorang memanipulasinya dengan tangan telanjang akan menderita luka bakar. Dan jika diberi granulasi atau dalam bentuk debu, ia diatur pada suhu kamar, jadi itu mewakili risiko api.

Untuk memanipulasi logam ini, sarung tangan dan lensa pengaman harus tersedia, karena kontak mata minimum dapat menyebabkan iritasi yang parah.

Jika efeknya dihirup, mereka masih bisa lebih buruk, membakar saluran pernapasan dan menyebabkan edema paru oleh pembentukan lioh internal, zat kaustik.

Logam ini harus disimpan terendam dalam minyak, atau di atmosfer kering dan lebih inert daripada nitrogen; Misalnya, di Argon, seperti yang ditunjukkan pada gambar pertama.

Senyawa

Senyawa yang berasal dari lithium, terutama garamnya, seperti karbonat atau sitrat, lebih aman. Itu selama orang -orang yang menelan mereka menghormati indikasi yang dijadwalkan oleh dokter mereka.

Beberapa dari banyak efek yang tidak diinginkan yang dapat dihasilkan pada pasien adalah: diare, mual, kelelahan, pusing, setrum, tremor, buang air kecil, kehausan dan penambahan berat badan dan berat badan.

Efeknya bisa lebih serius pada wanita hamil, mempengaruhi kesehatan janin, atau meningkatkan cacat lahir. Demikian juga, asupannya pada ibu bayi tidak dianjurkan, karena lithium dapat beralih dari susu ke bayi, dan dari sana mengembangkan semua jenis anomali atau efek negatif.

Aplikasi

Kegunaan paling terkenal untuk logam ini di level populer berada di area kedokteran. Namun, ia memiliki aplikasi di area lain, terutama dalam penyimpanan energi melalui penggunaan baterai.

Metalurgi

Garam lithium, khususnya li₂BERSAMA₃, Ini berfungsi sebagai aditif dalam proses pengecoran untuk tujuan yang berbeda:

-Memakai

-Desulfuriza

-Perbaiki butiran logam non -jantan

-Tingkatkan kelancaran pembantaian cetakan casting

-Mengurangi suhu leleh dalam coran aluminium berkat panas spesifiknya yang tinggi.

Organometal

Senyawa alquilitio digunakan untuk menyewa (tambahkan rantai rid r) atau arilar (tambahkan kelompok aromatik ar) struktur molekul. Mereka menonjol karena kelarutan mereka yang baik dalam pelarut organik dan karena tidak reaktif dalam medium reaksi; Oleh karena itu, ia berfungsi sebagai reagen atau katalis untuk sintesis organik berganda.

Pelumas

Lithium stearat (produk reaksi antara lemak dan lioh) ditambahkan ke minyak untuk membuat campuran pelumas.

Pelumas lithium ini tahan terhadap suhu tinggi, tidak mengeras saat mendingin dan inert di wajah oksigen dan air. Oleh karena itu, ia menemukan penggunaan dalam militer, kedirgantaraan, industri, mobil, dll.

Keramik dan aditif kaca

Gelas atau keramik yang diperlakukan dengan li₂Atau memperoleh viskositas yang lebih rendah saat meleleh dan resistensi yang lebih besar terhadap ekspansi termal. Misalnya, peralatan dapur terbuat dari bahan -bahan ini dan kaca pyrex juga memiliki senyawa ini dalam komposisinya.

Paduan

Untuk menjadi logam yang begitu ringan, mereka juga paduannya; Di antara mereka, mereka dari aluminium-lithium. Dengan menambahkan sebagai aditif, tidak hanya memberikan berat badan yang lebih sedikit, tetapi resistensi yang lebih besar terhadap suhu tinggi.

Pendingin

Panas spesifiknya yang tinggi membuatnya ideal untuk digunakan sebagai refrigeran dalam proses di mana sangat panas jernih; Misalnya, dalam reaktor nuklir. Ini karena "biayanya" yang menaikkan suhunya, dan karenanya mencegah panas dari menjadi mudah di luar negeri.

Baterai

Dan penggunaan semua yang paling menjanjikan adalah di pasar baterai lithium. Ini memanfaatkan kemudahan lithium teroksidasi menjadi li⁺ Untuk menggunakan elektron yang dilepaskan dan mengaktifkan sirkuit eksternal. Dengan demikian, elektroda atau lithium logam, atau paduannya, di mana li⁺ Mereka dapat melakukan intercala dan melakukan perjalanan melalui bahan elektrolitik.

Sebagai penasaran terakhir, kelompok musik Evanescense mendedikasikan lagu dengan judul "Lithium" untuk mineral ini.

Referensi

1. Shiver & Atkins. (2008). Kimia anorganik. (Edisi keempat). MC Graw Hill.
2. Lawrence Livermore National Laboratory. (23 Juni 2017). Peering pada struktur kristal lithium. Pulih dari: Phys.org
3. F. Degtyareva. (S.F.). Struktur kompleks lithium padat: asal elektronik. Institut Solid State Fisika Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia, Chernogolovka, Rusia.
4. Advameg, Inc. (2019). Lithium. Pulih dari: chemistry explaed.com
5. Pusat Nasional Informasi Bioteknologi. (2019). Lithium. Database pubchem. CID = 3028194. Pulih dari: pubchem.NCBI.Nlm.Nih.Pemerintah
6. Eric Eason. (30 November 2010). Pasokan Lithium Dunia. Pulih dari: besar.Stanford.Edu
7. Wietelmann, u., & Klett, J. (2018). 200 tahun lithium dan 100 tahun kimia organolithium. Zeitschrift Fur Anorganische und Allgemeine Chemie, 644 (4), 194-204. Doi: 10.1002/Zaac.201700394