Lítium

3 hélium ← lítium → berillium H ↑ Li ↓ Na [He] 2s1 3 Li Periódusos rendszer
Általános
Név, vegyjel, rendszám	lítium, Li, 3
Elemi sorozat	alkálifémek
Csoport, periódus, mező	1, 2, s
Megjelenés	ezüstfehér, szürke
Atomtömeg	6,941 g/mol
Elektronszerkezet	[He] 2s1
Elektronok héjanként	2, 1
Fizikai tulajdonságok
Halmazállapot	szilárd
Sűrűség (szobahőm.)	0,535 g/cm³
Sűrűség (folyadék) az o.p.-on	0,512 g/cm³
Olvadáspont	453,69 K (180,54 °C, 356,97 °F)
Forráspont	1615 K (1342 °C, 2448 °F)
Olvadáshő$\Delta_{fus}{H}^\ominus$	3,00 kJ/mol
Párolgáshő $\Delta_{vap}{H}^\ominus$	147,1 kJ/mol
Moláris hőkapacitás	(25 °C) 24,860 J/(mol·K)
Gőznyomás P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k T/K 797 885 995 1144 1337 1610
Atomi tulajdonságok
Kristályszerkezet	köbös tércentrált
Oxidációs szám	1 (erősen bázikus oxid)
Elektronegativitás	0,98 (Pauling-skála)
Ionizációs energia	1.: 520,2 kJ/mol
	2.: 7298,1 kJ/mol
	3.: 11815,0 kJ/mol
Atomsugár	145 pm
Atomsugár (számított)	167 pm
Kovalens sugár	134 pm
Van der Waals-sugár	182 pm
Egyebek
Mágnesség	nem mágneses
Fajlagos ellenállás	(20 °C) 92,8 nΩ·m
Hőmérséklet-vezetési tényező	(300 K) 84,8 W/(m·K)
Hőtágulási tényező	(25 °C) 46 µm/(m·K)
Hangsebesség (vékony rúd)	(20 °C) 6000 m/s
Young-modulus	4,9 GPa
Nyírási modulus	4,2 GPa
Kompressziós modulusz	11 GPa
Mohs-keménység	0,6
Brinell-keménység	- HB
CAS-szám	7439-93-2
Fontosabb izotópok
Fő cikk: A lítium izotópjai Izotóp t.e. felezési idő B.m. B.e. (MeV) B.t. 6Li 7,5% Li stabil 3 neutronnal 7Li 92,5% Li stabil 4 neutronnal
Hivatkozások

A lítium (nyelvújításkori magyar nevén: lavany) a periódusos rendszer egy kémiai eleme. Vegyjele Li, rendszáma 3. Az I. főcsoportba, az alkálifémek közé tartozik. Elemi állapotban ezüstfehér színű, lágy, jól nyújtható könnyűfém, nedves levegő vagy víz hatására felületén sárga oxid- és nitridbevonat képződik. A legkönnyebb szilárd halmazállapotú elem. Főként hővezető ötvözetekben, akkumulátorokban, és hangulatbefolyásoló gyógyszerekben alkalmazzák.

Története

A lítiumot (görögül lithos, jelentése „kő”) 1817-ben fedezte fel Johann Arfvedson. Arfvedsonnak a svéd Utö szigeten talált petalit ércben (LiAl(Si₂O₅)₂) lévő spodumen és lepidolit ásványban sikerült megtalálnia az új elemet. 1818-ban Christian Gmelin figyelte meg először, hogy a lítium sói a lángot élénkvörösre színezik. Egyiküknek sem sikerült azonban a lítiumot sóiból elkülönítenie.

Az izoláció először William Thomas Brande-nak és Sir Humphry Davy-nek sikerült, akik elektrolízist alkalmaztak lítium-oxidon (Li₂O). Kereskedelmi mennyiségben először 1923-ban állította elő a német Metallgesellschaft AG, megolvasztott lítium-klorid (LiCl) és kálium-klorid (KCl) elektrolízisével.

A „lítium” név a lithion=kőszerű szóból származik, mert ásványban mutatták ki először, míg a többi alkálifémet először növényi szövetben.

A lítium lángfestése

Jellemzői

A lítium ezüstfehér, puha fém; a legkönnyebb a fémek között, sűrűsége mindössze fele a vízének. Más alkálifémekhez hasonlóan egy vegyértékű elem. A vízzel azonnal kölcsönhatásba lép, noha még mindig nehezebben lép reakcióba, mint a kémiai szempontból hasonló nátrium. Aktivitása miatt szabad formában nem is található meg a természetben. Az alkálifémek között a legkevésbé aktív. Hidrogénnel 500 C°-on egyesül. A száraz levegővel nem lép kölcsönhatásba, de meggyújtva elég. A tiszta nitrogén már szobahőmérsékleten egyesül vele. Ha szénnel hevítjük, Li₂C₂ keletkezik.

A lángot ragyogó vörösre festi, de ha erősen ég, a láng briliáns fehérre változik.

Felhasználása

Fajhője a szilárd elemek közül a legnagyobb, ezért a lítiumot hőcserélőkben használják. Magas elektrokémiai potenciálja miatt a lítiumion-akkumulátorokban anódként alkalmazzák. Egyéb felhasználási területei:

• sói közül a lítium-karbonát (Li₂CO₃) és a lítium-citrát (Li₃C₆H₅O₇) mániás-depressziós zavarok gyógyszere
• a lítium-klorid és a lítium-bromid (LiBr) erősen nedvszívó hatásúak, például alumínium és magnézium hegesztésénél alkalmazzák
• a lítium-sztearát általános célú, magas hőmérsékleten is használható kenőanyag
• felhasználják szerves vegyületek gyártása során, és az atomenergia-iparban is
• üvegekben, kerámiákban alkalmazzák, például a Palomar-hegyi 5 méteres teleszkópban is
• lítium-hidroxiddal $\mathrm{(LiOH)}$ vonják ki a szén-dioxidot az űrhajók és tengeralattjárók levegőjéből
• alumíniummal, kadmiummal, rézzel, mangánnal képzett ötvözeteit felhasználják a repülőgépgyártásban

Izotópjai

A természetben a lítiumnak két stabil izotópja fordul elő, a ⁶Li és a ⁷Li, ezek közül a ⁷Li a gyakoribb (92,5%-os előfordulási arány). Hat radioaktív izotópja van, közülük legstabilabb a ⁸Li, 838 ms-os felezési idővel és a ⁹Li, 178,3 ms-os felezési idővel. A többi radioaktív izotóp felezési ideje 8,5 ms-nál kisebb, illetve nem ismert.

A lítium izotópjainak relatív atomtömege 4,027 u ⁴Li és 11,0438 u ¹¹Li közé esik. A leggyakoribb stabil izotóp, ⁷Li előtti izotópok elsősorban proton-emisszióval bomlanak (egy esetben alfa-bomlással), a ⁷Li utániak pedig béta-bomlással (némelyik neutron-emisszióval). A ⁷Li előtti bomlás termékei elsősorban hélium-izotópok, a ⁷Li utániak esetében pedig berillium-izotópok.

A ⁷Li egyike a legősibb kémiai elemeknek (jó része még az ősrobbanásban keletkezett). A lítium izotópjai számos természeti folyamatban részt vesznek, köztük az ércképződésben (üledékképződés), anyagcserében, ioncserében (a lítium a magnéziumot és vasat lecseréli az oktahedrális helyekről agyagásványokban, a ⁶Li könnyebben mint a ⁷Li), a hiperfiltrációban (fordított ozmózis, ivóvíz előállításában).

Előfordulása

Lítium-granulátum

A lítium széles körben elterjedt elem, de a természetben elemi formájában nem fordul elő. Nagy reakciókészsége miatt mindig más elemekhez kötődve vagy vegyületekben fordul elő. Megtalálható a tengervízben, és csaknem minden vulkanikus kőzetben.

A második világháború óta a lítium kitermelése jelentősen megnőtt. Vulkáni kőzetek többi alkotóelemétől különítik el, vagy ásványvizekből vonják ki. Lepidolit (lítiumcsillám), spodumen, petalit és ambligonit $\mathrm{(LiAl[PO_4F])}$ a legfontosabb kőzetek amik tartalmazzák.

Az USA-ban a lítiumot kiszáradt tavak medréből vonják ki, Kaliforniában, Nevadában és még néhány helyen. Az ezüstös fényű fémet elektrolízissel vonják ki olvadt lítium és kálium-klorid elegyéből.

katód: $\mathrm{Li^+ + e^- \rightarrow Li}$

anód: $\mathrm{2Cl^- \rightarrow Cl_2 + 2e^-}$

Óvintézkedések

Ahogy más alkálifémek, úgy a lítium is elemi formában erősen gyúlékony és kismértékben robbanásveszélyes, ha levegőnek, de főleg ha víznek van kitéve. Korrozív hatású, és különleges kezelést igényel a bőrrel való érintkezés elkerülése végett. Tárolása kémiailag kevéssé reakcióképes folyékony szénhidrogénben, például benzinben történik. A lítium a természetes élettani folyamatokban nem játszik szerepet, és enyhén mérgezőnek tartják. Ezért ha gyógyszerként használják, a vérben lévő koncentrációját rendszeresen ellenőrizni kell.

Lásd még

• Lítiumterápia