Litium

Från Wikipedia
Hoppa till: navigering, sök
Litium
Nummer
3
Tecken
Li
Grupp
1
Period
2
Block
s
H

Li

Na
HeliumLitiumBeryllium
[He] 2s1
   
3Li

Litium flytandes i olja
Litium flytandes i olja


Emissionsspektrum
Emissionsspektrum
Generella egenskaper
Relativ atommassa 6,94 (6,938–6,997)[1][2] u
Utseende Silvervit
Fysikaliska egenskaper
Densitet vid r.t. 0,534[3] g/cm3
– flytande, vid smältpunkten 0,512 g/cm3
Aggregationstillstånd Fast
Smältpunkt 453,65 K ​(180,5 °C)
Kokpunkt 1603 K ​(1330 °C)
Kritisk punkt 3220 K (2946,85 °C)
67 MPa (extrapolerad)
Molvolym 13,02 × 10−6 m3/mol
Värmevärde −298 J/(kg × K)
Smältvärme 3 kJ/mol
Ångbildningsvärme 147,1 kJ/mol
Specifik värmekapacitet 3482[4] J/(kg × K)
Molär värmekapacitet 24,86 J/(mol × K)
Ångtryck
Tr. (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
Te. (K) 797 885 995 1144 1337 1610
Atomära egenskaper
Atomradie 152 pm
Kovalent radie 128 pm
van der Waalsradie 182 pm
Elektronaffinitet 59,6 kJ/mol
Jonisationspotential Första: 520,2 kJ/mol
Andra: 7298,1 kJ/mol
Tredje: 11815 kJ/mol
(Lista)
Arbetsfunktion 2,9[5] eV
Elektronkonfiguration
Elektronkonfiguration [He] 2s1
e per skal 2, 1
Electron shell 003 Lithium - no label.svg
Kemiska egenskaper
Oxidationstillstånd +1
Oxider (basicitet) Li2O (starkt basisk)
Elektronegativitet 0,98 (Paulingskalan)
0,912 (Allenskalan)
Normalpotential −3,04 V
Diverse
Kristallstruktur Kubisk rymdcentrerad
Kristallstruktur
Ljudhastighet 6000 m/s
Termisk expansion 46 µm/(m × K) (25 °C)
Värmeledningsförmåga 84,8 W/(m × K)
Elektrisk konduktivitet 10,6 × 106 A/(V × m)
Elektrisk resistivitet 92,8 × m (20 °C)
Magnetism Paramagnetisk
Magnetisk susceptibilitet 1,4 × 10−5[6]
Youngs modul 4,9 GPa
Skjuvmodul 4,2 GPa
Kompressionsmodul 11 GPa
Mohs hårdhet 0,6
Brinells hårdhet 5 MPa
Identifikation
CAS-nummer 7439-93-2
EG-nummer 231-102-5
Pubchem 3028194
RTECS-nummer OJ5540000
Historia
Namnursprung Från grekiska lithos, ”sten”[7][8]
Upptäckt Johan August Arfwedson (1817)
Första isolation William Thomas Brande (1821)
Stabilaste isotoper
Huvudartikel: Litiumisotoper


Nuklid NF t1/2 ST SE (MeV) SP


6Li
7,5 % Stabil
7Li
92,5 % Stabil
8Li
{syn.} 840,3 ms β 16,004 8Be
9Li
{syn.} 178,3 ms β + n 11,941 8Be
β 13,606 9Be


Säkerhetsinformation
Säkerhetsdatablad: Sigma-Aldrich
Globalt harmoniserat system för klassifikation och märkning av kemikalier
GHS-märkning av farliga ämnen enligt EU:s förordning 1272/2008 (CLP) på grundval av följande källa: [9]
02 – Brandfarlig
Brandfarlig
05 – Frätande
Frätande





H-fraser H260, H314
EUH-fraser Mall:EUH-fras
P-fraser P223, P231+232, P280, P305+351+338, P370+378, P422
EU-märkning av farliga ämnen
EU-märkning av farliga ämnen enligt EU:s förordning 1272/2008 (CLP) på grundval av följande källa: [9]
Brandfarlig
Brandfarlig
(F)
Frätande
Frätande
(C)





R-fraser R14/15, R34
S-fraser S(1/2), S8, S43, S45
NFPA 704

NFPA 704.svg

2
3
2
W
SI-enheter och STP används om inget annat anges.
För litium som används i medicinskt syfte, se Litiumbehandling.

Litium, uttal: li't(s)ium, (latinskt namn Lithium) är grundämne nummer tre (3) i det periodiska systemet. Litium tillhör gruppen alkalimetaller.

Litium var det första grundämne som utsattes för en helt artificiell kärnreaktion. John Cockcroft och Ernest Walton bombarderade 1932 Litium-7 kärnor med protoner från en partikelaccelerator. Försöket resulterade i en splittring av Li-kärnorna på ett sådant sätt, att två helium-kärnor bildades.[10]

Egenskaper[redigera | redigera wikitext]

I ren form är litium en silvervit mjuk och smidig metall (men hårdast av alkalimetallerna och med den högsta smältpunkten och den högsta kokpunkten). Litium är det lättaste grundämnet som är i fast form vid normal rumstemperatur. Litium har hög elektrisk ledningsförmåga. Metallen oxideras inte i absolut torr luft[11] men däremot snabbt i vanlig luft och vatten. Ämnet måste därför förvaras i syrefria vätskor som till exempel fotogen eller mineralolja. Om det förvaras i luft överdras det snabbt med ett lager av en blandning av litiumhydroxid (LiOH), litiumkarbonat (Li2CO3 och litiumnitrid (Li3N).[12] Litiums normalpotential i vattenlösning vid 25 °C för reaktionen Li=Li+ + e- är -3,045 V.[13]

Metallen är löslig i flytande ammoniak. Lösningen är kraftigt reducerande. I utspädd form är lösningen blå men i koncentrerad form är den metalliskt kopparliknande.[14]

Litiums utvidgningskoefficient är 0,000 046 K−1[15].

Litiums färg i låga. Ett test på litium

Vid upphettning i en låga avger litium en karminröd färg på grund av att litiumet lätt joniseras. Den starkaste spektrallinjen finns vid 670,8 nm.[16]

Isotoper med alla masstal från och med 4 till och med 12 är kända[15], men endast litiumatomer med masstalen 6 och 7 är stabila.

Förekomst[12][redigera | redigera wikitext]

Litium förekommer i många bergarter, 0,001 7 % av jordskorpan, i havsvatten 1,8 · 10−5 % (0,18 mg/l), i flodvatten i USA så lite som 3 · 10−7 % (0,003 mg/l). I mineralkällor kan halterna gå betydligt högre, 0,05…10 mg/liter. Kända hälsokällor med "heligt vatten" innehållande litium finns i Santovka i Slovakien, Karlovy Vary (Karlsbad) i Tjeckien, Mariánské Lázně (Marienbad) i Tjeckien och Vichy i Frankrike. Detta gör att det är det 35:e vanligaste grundämnet i jordskorpan. Ungefär hälften av allt litium finns i Bolivias saltöken.[17]

De industriellt viktigaste mineralen är amblygonit, lepidolit, petalit och spodumen.[12]

Utvinning[redigera | redigera wikitext]

Tillgången på litium har de senaste åren kommit i blickfånget till följd av råvarans betydelse vid tillverkning av batterier för bland annat datorer och elfordon och behovet ökar för närvarande i snabb takt. Världsproduktionen av litium uppgick år 2009 till ca 27 400 ton varav Chile, Australien, Kina och Argentina står för nära 95 % medan av världens kända tillgångar om uppskattningsvis 11 Mton ca hälften finns i södra Bolivia[18].

Utvinningen i just Bolivia är dock ännu obetydlig, mycket till följd av landets mycket svaga ekonomiska och politiska ställning. År 2009 är dock en småskalig utvinningsanläggning under uppförande i departementet Potosí vid Salar de Uyni en vattenmättad saltöken 3 700 meter över havet. En trögflytande saltlösning pumpas upp från bottnen, och indunstas i grunda bassänger i strandkanten, samma teknik som vid utvinning av havssalt i saliner. Resultatet blir vita kristaller i form av litiumkarbonat, Li2CO3 som blir råvara vid framställning av flera andra litiumföreningar samt för renframställning av metallen. Produktionen i detta illustrativa biståndsprojekt beräknas att ha nått 40 ton litiumkarbonat vid utgången av 2010[19] vilket dock utgör bara någon promille av världsproduktionen.

I Sverige pågår också viss prospektering och provborrning efter litium har kommit igång i Västanå utanför Liden, väster om Sundsvall. Möjliga fynd av tantal och niob bidrar till intresset.[20]

Användning[redigera | redigera wikitext]

Det finns många användningsområden för litium och dess föreningar:

  • Olika legeringar. Litium, i sig mjukt som smör, legerar sig lätt med aluminium, magnesium och bly och gör dessa hårdare.
  • Tvåltillverkning
  • Elektriska batterier. Utveckling av litium-jonbatterier för elbilar pågår (2009). Ett praktiskt exempel är bilen Tesla Roadster.
  • Mediciner mot bipolär sjukdom
  • Spårämne vid spaning efter vattenflöden
  • Spårämne med förekomst i låga halter i föda och dricksvatten.
  • Litiumfluorid gör glas genomskinligt för ultraviolett strålning (UV), vilket kan utnyttjas för tillverkning av UV-genomsläppliga linser för fotografering i UV-ljus.
  • Litiumklorid och litiumbromid (LiCl, LiBr) är starkt vattenupptagande (hygroskopiska) och används i många vetenskapliga sammanhang som torkmedel. Litiumklorid kan även användas som antifrysmedel
  • I fusionsvapen - under termonukleära förhållanden sönderdelas 6Li till tritium 3H, som fusionerar med deuterium, 2H.
  • I fusionreaktorer som en källa till tritium. Väggarna på en tokamak täcks med litium, och neutroner från fusionen omvandlar 6Li till 3H som upprätthåller bränslecykeln (D-T-fusion).
  • Beståndsdel i raketbränsle
  • Litium kan ingå i föreningar som används för att öka viskositeten hos smörjoljor och smörjfetter. Speciell egenskap för litiumsmöjmedel är att de har ett högt viskositetsindex (bibehållna egenskaper inom ett brett temperaturområde, från mycket kallt till mycket varmt).
  • Litiumhydrid bildas som ett vitt pulver, när litium utsätts för en 750 °C het vätgas-ström. Om detta pulver blandas med vatten frigörs stora mängder väte (upp till 2,8 m3 per kilogram pulver). Detta gör att litiumhydroxid kan fungera som vätgasackumulator.
  • Litiumklorid används i litiumbatterier av den anledningen att atomens elektroner inte vill vara på samma ställe utan är rörlig och skapar spänning.

Historia[redigera | redigera wikitext]

Mineralet petalit upptäcktes år 1800 av brasilianaren José Bonifacio de Andrada e Silva i prov från en pegmatit i Utö järnmalmsgruva i Stockholms södra skärgård.[21] Mineralet analyserades 1817 av Johan August Arfwedson som därvid upptäckte grundämnet litium. Arfwedson arbetade då i laboratoriet hos Jöns Jakob Berzelius. Namnet litium kommer av det grekiska ordet λίθεος [litheos], sten. Litium framställdes i metallisk form först av de engelska kemisterna William Thomas Brande och Humphry Davy år 1818 genom elektrolys av smält litiumoxid.

År 1855 lyckades Robert Wilhelm Bunsen och Augustus Matthiessen renframställa litium genom elektrolys av smält litiumklorid, LiCl, i sådan mängd att metallens egenskaper kunde undersökas.[22]

Se även[redigera | redigera wikitext]

Anmärkningar[redigera | redigera wikitext]

Noter[redigera | redigera wikitext]

  1. ^ Angegeben ist der von der IUPAC empfohlene Standardwert, da die Isotopenzusammensetzung dieses Elements örtlich schwanken kann, ergibt sich für das mittlere Atomgewicht der in Klammern angegebene Massenbereich. Siehe: Michael E. Wieser, Tyler B. Coplen: Atomic weights of the elements 2009 (IUPAC Technical Report). In: Pure and Applied Chemistry. 2010, S. 1 (doi:10.1351/PAC-REP-10-09-14).
  2. ^ IUPAC, Standard Atomic Weights Revised 2013.
  3. ^ N. N. Greenwood und A. Earnshaw: Chemie der Elemente. 1. Auflage, VCH, Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9, S. 97.
  4. ^ Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.
  5. ^ Ludwig Bergmann, Clemens Schaefer, Rainer Kassing: Lehrbuch der Experimentalphysik, Band 6: Festkörper. 2. Auflage, Walter de Gruyter, 2005, ISBN 978-3-11-017485-4, S. 361.
  6. ^ Robert C. Weast, (ed. in chief): CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990, ISBN 0-8493-0470-9, Seiten E-129 bis E-145. Werte dort sind auf g/mol bezogen und in cgs-Einheiten angegeben. Der hier angegebene Wert ist der daraus berechnete maßeinheitslose SI-Wert.
  7. ^ Royal Society of Chemistry – Visual Element Periodic Table
  8. ^ – Online Etymological Dictionary
  9. ^ [a b] Ur CLP-förordningen gällande CAS-Nr. 7439-93-2 i IFA:s GESTIS-ämnesdatabas (Kräver JavaScript) (ty, en).
  10. ^ Richard T Weidner, Robert L Sells, Allyn and Bacon, Boston 1960.
  11. ^ Gunnar Hägg, Allmän och oorganisk kemi, sidan 611, Almqvist & Wiksells, 1963
  12. ^ [a b c] Lenntech
  13. ^ Gunnar Hägg, Allmän och oorganisk kemi, sidan 399, Almqvist & Wiksells, 1963
  14. ^ Gunnar Hägg, Allmän och oorganisk kemi, sidan 515, Almqvist & Wiksells, 1963
  15. ^ [a b] PeriodicTable.com
  16. ^ Gunnar Hägg, Allmän och oorganisk kemi, sidan 610, Almqvist & Wiksells, 1963
  17. ^ Pelling, Jon. ”Litium är Bolivias vita guld | SvD”. http://www.svd.se/litium-ar-bolivias-vita-guld_7041729. Läst 28 maj 2015. 
  18. ^ U.S. Geological Survey. ”Mineral Commodity Summaries, January 2009”. http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/lithium/mcs-2009-lithi.pdf. Läst 2 januari 2011. 
  19. ^ Svenska Dagbladet 2009-04-26, Reportaget, sidorna 7…11
  20. ^ Provborrningar efter litium (2013-05-08).
  21. ^ Per Enhag (2000), "JORDENS GRUNDÄMNEN och dess upptäckt. BYGGSTENAR för marken och vattnet - luften och livet", INDUSTRILITTERATUR, sidan 216, ISBN 91-7548-590-7
  22. ^ [1] Lars Finsen