ლითიუმი
მოკლე დახასიათება
ლითიუმი არის რბილი, მოთეთრო-მოვერცხლისფრო მეტალი, რომელიც მიეკუთვნება ქიმიური ელემენტების ტუტე მეტალთა ჯგუფს. იგი გამოისახება სიმბოლოთი Li და მისი ატომური ნომერია 3. სტანდარტულ პირობებში იგი მსუბუქია და მყარ ელემენტებში აქვს უმცირესი სიმკვრივე. სხვა ტუტე მეტალების მსგავსად ლითიუმი ძლიერ აქტიურია. ახასიათებს აალება. ამიტომ მას ინახავენ ნახშირწყალბადოვან სითხეებში, როგორიცაა მაგალითად მინერალური ზეთები (რომელშიც იგი ჩაშვებულია) ან პეტროლეინის გელი (რომელშიც იგი ჩაკიდებულია). ლითიუმის ზედაპირული ფენის მოცილებით ჩნდება მეტალური ბზინვარება, რომელიც ჰაერზე სწრაფად იღებს მუქ ვერცხლისფერს, შემდეგ კი უფრო მუქდება.
მაღალი აქტიურობის გამო ლითიუმი მხოლოდ ნაერთების, კერძოდ კი მინერალების სახით გვხვდება. კომერციული მიზნებისათვის მეტალურ ლითიუმს გამოყოფენ ელექტროლიზით ლითიუმქლორიდისა და კალიუმისქლორიდის ნარევიდან.
ლითიუმი კვალის სახით არის გავრცელებული ოკეანეში.
ლითიუმის იონს იყენებენ ადამიანის ორგანიზმზე ნევროლოგიურ ეფექტის მიზნით.
ლითიუმს და მის ნაერთებს აქვთ გამოყენება ინდუსტრიაში - მაგალითად ტემპერატურაგამძლე მინების, კერამიკის მაღალი მდგრადობის შენალღობის მისაღებად, ასევე აეროზოლებში და ლითიუმის ბატარეებში.
ლითიუმს აგრეთვე დიდი მნიშვნელობა აქვს ბირთვულ ფიზიკაში. ლითიუმის ატომების გარდაქმნა ტრითიუმში იყო ადამიანის მიერ ჩატარებული პირველი ბირთვული რეაქცია.
ისტორია და ეტიმოლოგია
პეტალიტი (LiAlSi4O10, წარმოადგენს ლითიუმალუმინიის სილიკატს) პირველად აღმოაჩინა 1800 წელს ბრაზილიელმა ქიმიკოსმა ჯოზე ბონიფასიო დე ანდრადა ე სილვამ. 1817 წელს ავგუსტ არფვედსონმა, რომელიც შემდგომ მუშაობდა ქიმიკოს ჯონ ჯაკობ ბერცელიუსთან, აღმოაჩინა ახალი ელემენტი პეტალაიტის საბადოს ანალიზის დროს. ეს ელემენტი ნატრიუმისა და კალიუმის მსგავსს ნაერთებს იძლეოდა, თუმცა მისი კარბონატ და ჰიდროქსიდ ნაერთები ნაკლებ ხსნადი იყო წყალში. ბერცელიუსმა აღმოჩენილ ნივთიერებას დაარქვა "lithos", ხოლო მას შემდგომში ეწოდა ”ლითიუმი”. არფვედსონმა მოგვიანებით აჩვენა, რომ იგივე ელემენტი არსებობდა მინერალ სფოდუმენში და ლიპიდოლიტში. 1818 წელს ქრისტიან გმელინი იყო პირველი, ვინც აღმოაჩინა, რომ ლითიუმის მარილები იძლევიან კაშკაშა წითელ ნათებას. ორივე მეცნიერი არფვედსონიც და გმელინიც ამაოდ ცდილობდნენ მარილებიდან ელემენტის გამოყოფას.
პირველად თავისუფალი სახით ლითიუმი 1821 წელს გამოყო ვილიამ თომას ბრენდმა ლითიუმის ოქსიდის ელექტროლიზით. აღსანიშნავია, რომ ეს მეთოდი დევის მიერ იყო დამუშავებული ტუტე მეტალების - ნატრიუმის და კალიუმის მისაღებად. ბრენდმა აგრეთვე აღწერა ლითიუმის ზოგიერთი სუფთა მარილი და მან შეძლო ატომური წონის დადგენა.
1855 წელს რობერტ ბუნზენმა და ავგუსტუს მათიესსენმა შეძლეს შედარებით დიდი რაოდენობით ლითიუმის მიღება ლითიუმქლორიდის ელექტროლიზით.
გავრცელება
კოსმოსში გავრცელება
ლითიუმი აღმოჩენილია ყავისფერი მცირე ზომის ვარსკვლავებში. იგი ცხელ წითელ ვარსკვლავებში იშლება. კოსმოსში ლითიუმის გავრცელების შესახებ მსჯელობენ ვარსკვლავთა სპექტრების საშუალებით.
დედამიწაზე გავრცელება
მიუხედავად იმისა, რომ ლითიუმი ფართოდაა გავრცელებული დედამიწაზე, იგი არ გვხვდება თავისუფალი სახით მისი მაღალი რეაქციისუნარიანობის გამო. ლითიუმის მთლიანი რაოდენობა ზღვის წყალში 230 მილიონ ტონას აღწევს, ხოლო დედამიწის ქერქში მერყეობს 20-დან 70 მნ-მდე წონის მიხედვით. ლითიუმი მცირე რაოდენობით წარმოიქმნება ვულკანური ამოფრქვევის დროს დიდი კონცენტრაციის გრანიტთან ერთად. ლითიუმი გავრცელების მიხედვით იკავებს 25 ადგილს (ნიკელსა და ტყვიის მსგავსად).
ლითიუმის დიდი რეზერვია ბოლივიაში - 5.4 მილიონი ტონა, ჩილეში - 7 520 000 ტონა, არგენტინაში - 6 000 000 ტონა.
ლითიუმის მარაგი აღმოჩენილ იქნა სამხრეთ ამერიკაში ანდების მთაგრეხილში. ჩილე არის მეტალური ლითიუმის წამყვანი მწარმოებელი, არგენტინის შემდეგ. ორივე ქვეყანა ლითიუმს ღებულობს მარილიანი წყლებიდან. აშშ-ში ლითიუმი მოიპოვება ნევადის მარილიან წყალში. მსოფლიოში ცნობილი რეზერვების დაახლოებით ნახევარი ლოკალიზებულია ბოლივიაში.
ლითიუმი იწვის წითელი ალით. ამიტომ იგი ხშირად გამოიყენება პიროტექნიკაში
ლითიუმის გრანულები. გარედან დაფარულია ოქსიდური ფენით
ფიზიკური თვისებები
სხვა ტუტე მეტალების მსგავსად ლითიუმს აქვს ერთი სავალენტო ელექტრონი, რომელსაც იგი გასცემს და წარმოქმნის კატიონს. ამის გამო იგი არის ელექტრობის კარგი გამტარი, თუმცა ის ნაკლებ აქტიურია სხვა ტუტე მეტალებთან შედარებით, რადგანაც მისი სავალენტო ელექტრონი ახლოსაა ბირთვთან.
ლითიუმი რბილია, იჭრება დანით და იგი პერიოდული სისტემის მეტალებს შორის ყველაზე მსუბუქია. გაჭრისას მას აქვს მოვერცხლისფრო-თეთრი ფერი, რომელიც სწრაფად მუქდება, დაჟანგვის გამო. ლითიუმს აქვს დაბალი სიმკვრივე (~ 0.534 გ/სმ3). იგი წყლის ზედაპირზე ცურავს, ადვილად შედის რა ამ დროს მასთან რეაქციაში. წყალთან ურთიერთქმედებისას ლითიუმი ხარჯავს ნაკლებ ენერგიას, ვიდრე დანარჩენი ტუტე მეტალები. ამ დროს წარმოიქმნება აირი - წყალბადი, ხოლო ლითიუმის ჰიდროქსიდი რჩება ხსნარში.
ლითიუმის წყალთან დიდი რეაქციისუნარიანობის გამო (რეაქციაში შედის ატმოსფერულ ტენთანაც) ინახება ნახშირწყალბადებში, როგორც წესი პეტროლეუმის გელში ჩაკიდებული სახით, ვინაიდან მისი დაბალი სიმკვრივის გამო უჭირს თხევად გამხსნელებში ჩაძირვა. ლითიუმს ახასიათებს დაბალი თერმული გაფართოება და მაღალი სითბოტევადობა, ვიდრე რომელიმე მყარ ელემენტს. კრიოგენულ ტემპერატურაზე ლითიუმი ნატრიუმის მსგავსად განიცდის დიფუზური ფაზის ტრანსფორმაციას. 4.2K-ზე მას აქვს რომბოედრალური კრისტალური სისტემა.
ქიმიური თვისებები
ტენიან ჰაერზე ლითიუმი სწრაფად მუქდება და იფარება ლითიუმის ჰიდროქსიდით (LiOH ან LiOH·H2O), ლითიუმის ნიტრიდით (Li3N) და ლითიუმის კარბონატით (Li2CO3). ეს უკანასკნელი წარმოიქმნება მეორადი რეაქციით LiOH და CO2 შორის.
წვისას ლითიუმი იძლევა მუქ წითელ შეფერვას. ინტენსიური წვისას ალი გადაიქცევა ბრწყინვალე ვერცხლისფრად.
ლითიუმი აალდება და იწვის ჟანგბადში, როდესაც იგი დაცულია წყლისაგან და წყლის ორთქლისაგან. ლითიუმი აალებადია და შეიძლება აფეთქდეს, თუ ის დაუცველი იქნება ჰაერისაგან და განსაკუთრებით წყლისაგან. ლითიუმის წყალთან რეაქცია ნორმალურ ტემპერატურაზე მიდის ენერგიულად, მაგრამ არა აფეთქებით, თუმცა ამ დროს წარმოქმნილი წყალბადს შეიძლება ცეცხლი მოეკიდოს. ლითიუმი ერთადერთი მეტალია, რომელიც ურთიერთქმედებს აზოტთან ნორმალურ პირობებში.
ლითიუმის ნაერთები
ლითიუმი წარმოქმნის ნიტრიდებს აზოტთან ურთიერთქმედებისას. ჟანგბადში წვის დროს წარმოქმნის ოქსიდებს, არამეტალებთან, მჟავა ოქსიდებთან და მჟავებთან ურთიერთქმედებისას კი - მარილებს.
2Li + H2O → 2 LiOH + H2
6 Li + N2 → 2 Li3N
2 Li + SO2 → Li2SO2
იზოტოპები
ლითიუმს ბუნებაში გავრცელებული ორი სტაბილური იზოტოპი აქვს 6Li და 7Li. ეს უკანასკნელი უფრო გავრცელებულია (92% ბუნებრივი საბადო). ორივე ბუნებრივ იზოტოპს აქვს ანომალურად დაბალი ბირთვთან კავშირის ენერგია. ცნობილია ლითიუმის შვიდი ხელოვნური რადიოიზოტოპი, რომელთაგან ყველაზე სტაბილურია 8Li. 8Li-ის ნახევარდაშლის პერიოდია 838 მილიწამი, ხოლო 9Li -ის ნახევარდაშლის პერიოდი - 178 მილიწამი. ყველა დანარჩენ რადიოაქტიურ იზოტოპის ნახევარდაშლის პერიოდი 8.6 მილიწამზე უფრო ხანმოკლეა. ყველაზე ნაკლებ სიცოცხლისუნარიანი არის 4Li (ნახევარდაშლის პერიოდი 7.6 × 10−23 წმ), რომელიც იშლება პროტონის გამოყოფით.
7Li არის ერთ-ერთი უძველესი ელემენტი, რომელიც გამოყენებულა ბიგ-ბენგის ბირთვულ სისტემებში. 6Li და 7Li მცირე რაოდენობით გვხვდება ვარსკვლავებში, რადგან ივარაუდება, იგი უფრო სწრაფად იწვის, ვიდრე წარმოიქმნება.
წარმოება
XX საუკუნის 50-იანი წლების შემდეგ მეტალ ლითიუმის წარმოება ძლიერ გაიზარდა. იგი გამოყოფილი იქნა სხვადასხვა ვულკანური მინერალებისაგან. ლითიუმის მარილები ექსტრაგირებულ იქნა სხვადასხვა მინერალური მასალებიდან, მარილიანი წყლებიდან და მარილიანი ქანებიდან.
მეტალური ლითიუმის მიღება წარმოებს ასევე ლითიუმის ქლორიდის და კალიუმის ქლორიდის ნალღობის ელექტროლიზითაც.
ლითიუმის საბადო. სალარ დელ ჰომბრე მუერტო (Salar del Hombre Muerto), არგენტინა. მარილხსნარი გაჯერებულია ლითიუმის მარილებით. სამთო წარმოება ახდენს მის ამოტუმბვას და მზეზე აორთქლებას. 2009 სურათი გადაღებულია NASA-ს EO-1 სატელიტიდან
ლითიუმის საბადო. ბოლივია
გამოყენება
ქიმიური გამოყენების სფერო
ლითიუმის ქლორიდი და ლითიუმის ბრომიდი ძლიერ ჰიგროსკოპული არიან და გამოიყენებიან როგორც გამომშრობი საშუალება.
ლითიუმის შენალღობი ალუმინთან, კალიუმთან, სპილენძთან და მაგნიუმთან გამოიყენება გამძლე მასალების დასამზადებლად. ლითიუმი გამოიყენება, როგორც მაღალტემპერატურული საპოხი ნივთიერება.
ბოლო წლებში განსაკუთრებით გაიზარდა მისი მნიშვნელობა ატომგულურ ენერგეტიკაში, როგორც ძვირფასი ნედლეული თერმობირთვული პროცესებისათვის.
მეტალური ლითიუმი გამოიყენება ორგანოლითიუმის ნაერთების მოსამზადებლად. ლითიუმორგანული ნაერთები შეიცავენ Li-C კავშირს და გამოიყენება ორგანულ სინთეზებში გრინიარის რეაგენტის შემცვლელად.
ლითიუმი არის ოლეფინების პოლიმერიზაციის რეაქციებში კატალიზატორი.
LiAlH4 - ლითიუმალუმინიუმჰიდრიდი სელექციური კატალიზატორია ორგანულ სინთეზში.
ლითიუმის სულ უმნიშვნელო რაოდენობა ლითონებს ანიჭებს მნიშვნელოვან სიმაგრეს, ამცირებს მათ სიმყიფეს და გაფართოების კოეფიციენტს. ლითიუმ-კალციუმის შენადნობები იხმარება შავ მეტალურგიაში, კერძოდ უჟანგავი ფოლადისათვის.
სამედიცინო დანიშნულება
ლითიუმის მარილები მე-19 საუკუნეში გამოიყენებოდა ნიკრისის ქარის სამკურნალოდ. ლითიუმის მარილები, როგორიცაა ლითიუმის კარბონატი (Li2CO3), ლითიუმის ციტრატი (Li3C6H5O7), ლითიუმის ოროტატი (პირიმიდინკარბომჟავას მარილი) (LiC5H3N2O4·H2O) არის განწყობის სტაბილიზატორები.
ლითიუმის Li+ იონს აქვს შედარებით მცირე დიამეტრი, ვიდრე Na+ ან K+ იონებს. ამიტომ იგი ადვილად იჭრება ციტოპლაზმაში. ლითიუმის კატიონი ციტოპლაზმის თხევადი ნაწილის მსგავს წყლიან გარემოში იკავშირებს წყლიდან ჟანგბადის ატომებს, იგი ხდება უფრო დიდი ზომის იონი, ვიდრე ვიდრე Na+ და K+ იონები.
ლითიუმი ზრდის ტვინში ტრიპტოფანის, 5-HT-ის (სერატონინი) და 5-HIAA-ის (სერატონინის მეტაბოლიტები) დონეს. სერატონინი დაკავშირებულია განწყობის სტაბილურობასთან. Li+ აგრეთვე იწვევს ტვინში კატექოლინის აქტივობას. ლითიუმის თერაპიული დოზა (0.6-დან 1.2 მმოლი/ლ) სულ ცოტათი ნაკლებია ტოქსიკურ დოზაზე (> 1.5 მმოლი/ლ). ამიტომ მკურნალობის დროს ლითიუმის დონე სისხლში წინასწარ უნდა იყოს შემოწმებული მოწამვლის თავიდან ასაცილებლად.
ლითიუმი მოქმედებს კუნთების კანკალზე, ატაქსიაზე (კუნთების არაშეთანხმებულ მოქმედებაზე) და ჰიპერთიროიდიზმზე (ფარისებრი ჯირკვლის ფუნქციის დაქვეითება).
გამოყენების სხვა სფეროები
ელექტრული და ელექტრონული მოწყობილობები:
ლითიუმი გამოიყენება ლითიუმის ბატარეების დამზადებისას ანოდად. ასევე შექმნილია ბატარეები, რომელიც შეიცავენ ლითიუმის იონს. ცნობილია ლითიუმ-რკინის ფოსფორბატარეები და ნანომეტრული ბატარეები.
ლითიუმის ნიობატი (ნიობიის მჟავას მარილი) გამოიყენება ტელეკომუნიკაციების საშუალებებში, როგორიცაა მობილური ტელეფონები და ოპტიკური მოდულატორები.
მასალა მომზადებულია www.wikipedia.com -ის მიხედვით
