Litium

Från Wikipedia
Hoppa till navigering Hoppa till sök
För litium som används i medicinskt syfte, se Litiumbehandling. För andra betydelser, se Lithium.
Litium
Nummer
3
Tecken
Li
Grupp
1
Period
2
Block
s
H

Li

Na
HeliumLitiumBeryllium
[He] 2s1
3Li

Litium flytande i olja
Litium flytande i olja
Emissionsspektrum
Emissionsspektrum
Generella egenskaper
Relativ atommassa6,94 (6,938–6,997)[1][2] u
UtseendeSilvervit
Fysikaliska egenskaper
Densitet vid r.t.0,534[3] g/cm3
– flytande, vid smältpunkten0,512 g/cm3
AggregationstillståndFast
Smältpunkt453,65 K ​(180,5 °C)
Kokpunkt1603 K ​(1330 °C)
Kritisk punkt3220 K (2946,85 °C)
67 MPa (extrapolerad)
Molvolym13,02 × 10−6 m3/mol
Värmevärde−298 J/(kg × K)
Smältvärme3 kJ/mol
Ångbildningsvärme147,1 kJ/mol
Specifik värmekapacitet3482[4] J/(kg × K)
Molär värmekapacitet24,86 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
Atomradie152 pm
Kovalent radie128 pm
van der Waalsradie182 pm
Elektronaffinitet59,6 kJ/mol
JonisationspotentialFörsta: 520,2 kJ/mol
Andra: 7298,1 kJ/mol
Tredje: 11815 kJ/mol
(Lista)
Arbetsfunktion2,9[5] eV
Elektronkonfiguration
Elektronkonfiguration[He] 2s1
e per skal2, 1
Electron shell 003 Lithium - no label.svg
Kemiska egenskaper
Oxidationstillstånd+1
Oxider (basicitet)Li2O (starkt basisk)
Elektronegativitet0,98 (Paulingskalan)
0,912 (Allenskalan)
Normalpotential−3,04 V
Diverse
KristallstrukturKubisk rymdcentrerad
Kristallstruktur
Ljudhastighet6000 m/s
Termisk expansion46 µm/(m × K) (25 °C)
Värmeledningsförmåga84,8 W/(m × K)
Elektrisk konduktivitet10,6 × 106 A/(V × m)
Elektrisk resistivitet92,8 × m (20 °C)
MagnetismParamagnetisk
Magnetisk susceptibilitet1,4 × 10−5[6]
Youngs modul4,9 GPa
Skjuvmodul4,2 GPa
Kompressionsmodul11 GPa
Mohs hårdhet0,6
Brinells hårdhet5 MPa
Identifikation
CAS-nummer7439-93-2
EG-nummer231-102-5
Pubchem3028194
RTECS-nummerOJ5540000
Historia
NamnursprungFrån grekiska lithos, ”sten”[7][8]
UpptäcktJohan August Arfwedson (1817)
Första isolationWilliam 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-fraserH260, H314
EUH-fraserEUH014
P-fraserP223, 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)
R-fraserR14/15, R34
S-fraserS(1/2), S8, S43, S45
NFPA 704

NFPA 704.svg

2
3
2
W
SI-enheter och STP används om inget annat anges.

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. Den är 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 vara betydligt högre, 0,05…10 mg/liter. Ungefär hälften av allt litium finns i Bolivias saltöken.[17] Detta gör att litium är det 35:e vanligaste grundämnet i jordskorpan.

Kända hälsokällor med "heligt vatten" innehållande litium finns i Santovka i Slovakien, i Karlovy Vary (Karlsbad) i Tjeckien, i Mariánské Lázně (Marienbad) i Tjeckien och i Vichy i Frankrike.

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

Utvinning[redigera | redigera wikitext]

Litiumproduktion (2016) och reserver i ton[18]
Land Produktion Reserver[19]
Argentina Argentina 5 700 2 000 000
Australien Australien 14 300 1 600 000
Brasilien Brasilien 200 48 000
Kanada Canada (2010) 480 180 000
Chile Chile 12 000 7 500 000
Kina Folkrepubliken Kina 2 000 3 200 000
Portugal Portugal 200 60 000
Zimbabwe Zimbabwe 900 23 000
Hela världen 35 000 14 000 000

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 2016 till cirka 35 000 ton varav Chile, Australien, Kina och Argentina står för över 95%. Den ökade efterfrågan har lett till ökad prospektering och år 2016 uppskattades världens kända tillgångar till 47 miljoner ton, varav Argentina och Bolivia vardera har cirka 9 miljoner ton.[18]

Utvinningen i just Bolivia är dock ännu obetydlig, mycket till följd av landets mycket svaga ekonomiska och politiska ställning. År 2009 startade en småskalig utvinningsanläggning i departementet Potosí vid Salar de Uyuni, 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 projekt planerades nå 40 ton litiumkarbonat vid utgången av 2010[17][uppföljning saknas] vilket dock utgör bara någon promille av världsproduktionen.

Litium i Sverige[redigera | redigera wikitext]

I Sverige pågår viss prospektering. Provborrning efter litium gjordes i Västanå utanför Liden, väster om Sundsvall, i början av 2013. Möjliga fynd av tantal och niob bidrog till intresset.[20] Provborrningarna stoppades emellertid senare under 2013, dels för att prospekteringsbolaget Providence Lithium Resources AB:s arbetsplan enligt Bergsstaten stred mot minerallagen, dels för att bolaget inte underrättat markägarna "på rätt sätt".[21]

En möjlig fyndighet i Bergby undersöks.[22]

Litium i Finland[redigera | redigera wikitext]

Finland har Europas största förekomst av litium i Kaustby, Kronoby och Karlebytrakten i Mellersta Österbotten. En exploatering har diskuterats av Keliber Oy.

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 och t.ex. litiumjonbatterier för elbilar. Det mest uppmärksammade exemplet är Tesla Model S. Tesla förlitar sig helt på Litiumjon-batterier i alla sina bilar och har byggt Gigafactory för att producera litiumjonbatterier.
  • Mediciner mot bipolär sjukdom. Se Litiumbehandling.
  • 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, lite oegentligt kallade vätebomber. Under termonukleära förhållanden sönderdelas 6Li till tritium 3H, som fusionerar med deuterium, 2H.
  • I fusionsreaktorer 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 Bonifácio de Andrada e Silva i prov från en pegmatit i Utö järnmalmsgruva i Stockholms södra skärgård.[23] 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.[24]

Se även[redigera | redigera wikitext]

Anmärkningar[redigera | redigera wikitext]

Noter[redigera | redigera wikitext]

  1. ^ Här anges det av IUPAC rekommenderade standardvärdet. Se: 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. De angivna värdena har här räknats om enligt SI.
  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 substansdatabasen GESTIS-Stoffdatenbank hos IFA (Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung) (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. ^ [a b] Pelling, Jon (26 april 2009). ”Litium är Bolivias vita guld | SvD”. http://www.svd.se/litium-ar-bolivias-vita-guld_7041729. Läst 28 maj 2015. 
  18. ^ [a b] ”Lithium Statistics and Information”. U.S. Geological Survey. 14 augusti 2017. http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/lithium/. Läst 16 december 2017. 
  19. ^ Bilaga till USGS Mineral Commodity Summaries 2016. Enligt USGS definition omfattar reserven de delar av resursen som det för närvarade är ekonomiskt lönsamt att utvinna.
  20. ^ Provborrningar efter litium på www.processnet.se 8 maj 2013 (läst 2013-05-08)
  21. ^ Eva Harström: Provborrningarna efter litium stoppas, på SVT Nyheter Västernorrlands webbplats 22 maj 2013 (läst 2017-12-16)
  22. ^ Bergby Lithium Project på Leading Edges webbplats
  23. ^ Per Enghag (2000), "Jordens grundämnen och deras upptäckt. Byggstenar för marken och vattnet - luften och livet", Industrilitteratur, sidan 216, ISBN 91-7548-590-7
  24. ^ [1] Lars Finsen