Precio del litio, historia, ocurrencia, extracción y uso

El litio (derivado del griego antiguo λίθος líthos 'piedra', pronunciación [liːti̯ʊm] o también [liːʦi̯ʊm]) es un elemento químico con el símbolo Li y el número atómico 3. Es un elemento de 1. Grupo IUPAC, el grupo de metales alcalinos, y pertenece al segundo período de la Tabla Periódica de los Elementos. El litio es un metal ligero y tiene la menor densidad de elementos sólidos en condiciones estándar.

No se encuentra que el litio sea de naturaleza elemental debido a su alta reactividad. A temperatura ambiente, solo es estable en aire completamente seco durante mucho tiempo, pero reacciona lentamente al nitruro de litio. En el aire húmedo, se forma rápidamente una capa de hidróxido de litio gris opaco en la superficie. Como todos los metales alcalinos, el litio elemental ya reacciona con la humedad de la piel, causando quemaduras y quemaduras graves. Muchos compuestos de litio que forman iones de litio en solución acuosa se caracterizan por ser perjudiciales para la salud, en contraste con los compuestos de sodio y potasio correspondientes.

Como oligoelemento, el litio es un componente común del agua mineral en forma de sus sales. Hay pequeñas cantidades de litio en el cuerpo humano; sin embargo, el elemento no es esencial y no tiene una función biológica conocida. Sin embargo, algunas sales de litio tienen propiedades medicinales y se usan en la terapia de litio para los trastornos de afecto bipolar, manía, depresión y dolores de cabeza en racimo (ver Medicina).

 

Historia

El descubridor del litio es el sueco Johan August Arfwedson, quien descubrió en 1817 la presencia de un elemento extraño en Petalit y poco después también en spodumene y lepidolita, cuando analizó los hallazgos minerales de la isla de Utö en Suecia. Su profesor académico Jöns Jakob Berzelius sugirió Lithion, una derivación del griego λίθος líthos 'stone', como nombre, que, según los nombres de los otros dos metales alcalinos conocidos, sodio y potasio, indica el material del que se obtuvo Finalmente, el litio ha prevalecido en su forma latinizada.

1818 fue el químico alemán Christian Gottlob Gmelin, quien señaló que las sales de litio dan una coloración de llama roja. Ambos científicos fracasaron en los años siguientes con intentos de aislar este elemento. Esto fue logrado por primera vez por William Thomas Brande y Sir Humphry Davy en el año 1818 mediante un proceso electrolítico de óxido de litio (Li2O). Robert Bunsen y Augustus Matthiessen produjeron 1855 por electrólisis de cloruro de litio (LiCl) en grandes cantidades de litio puro. En el año 1917, Wilhelm Schlenk sintetizó los primeros compuestos organolíticos a partir de compuestos orgánicos de mercurio.

Con la primera producción comercial, 1923 comenzó la compañía de metales alemana en Hans-Heinrich-Hütte en Langelsheim en Harz, donde se electrolizó una fusión de litio y cloruro de potasio (KCl).

Hasta poco después de la Segunda Guerra Mundial, apenas hubo aplicaciones para el litio, aparte de la aplicación como lubricante (aceite mineral, espesado con estearato de litio) y en la industria del vidrio (carbonato de litio u óxido de litio). Esto cambió cuando se necesitaba tritio, que se puede obtener del litio, en los Estados Unidos para la construcción de bombas de hidrógeno. Comenzó con una amplia promoción, especialmente en Kings Mountain, Carolina del Norte. Debido a la corta vida media del tritio de litio que se requería, se acumularon grandes cantidades de litio entre 1953 y 1963, un gran suministro de litio, que fue traído solo después del final de la Guerra Fría de 1993 en el mercado. Además de la minería, la extracción más barata de las salmueras ahora era importante. Ahora se utilizan cantidades más grandes de litio para baterías, para la polimerización de elastómeros, en la industria de la construcción y para la síntesis orgánica de productos farmacéuticos y agroquímicos. Dado que las baterías primarias 2007 y los acumuladores (baterías secundarias) son el segmento más importante.

 

Ocurrencia y degradación

El litio representa alrededor del 0,006% de la corteza terrestre. Por lo tanto, es menos común que el zinc, cobre y tungsteno y un poco más común que el cobalto, el estaño y el plomo en la corteza terrestre. Aunque el litio es más abundante que el plomo, por ejemplo, es difícil de obtener distribuyéndolo más. El agua potable y algunos alimentos como la carne, el pescado, los huevos y los productos lácteos contienen litio. Por ejemplo, 100 g de carne contiene aproximadamente 100 μg de litio. Varias plantas, como el tabaco o el botón de oro, recogen compuestos de litio del suelo y los acumulan. El contenido medio de materia seca de las plantas está entre 0,5 ppm y 3 ppm. En las aguas de los océanos, la concentración media es 180 ppb y en el agua del río solo alrededor de 3 ppb.

 

Minería y reservas

En términos de volumen, 2015 obtuvo 35.000 toneladas de litio fuera de los Estados Unidos y se comercializó principalmente como carbonato de litio (Li2CO3); Las reservas en las minas existentes se estiman en alrededor de 16 millones de toneladas (a partir de marzo 2018). El depósito global de salmuera continental, salmuera geotérmica, mineral de hectorita, salmuera de yacimientos petrolíferos y pegmatita de roca magma se estima en 53,8 millones de toneladas.

El litio ocurre en algunos minerales en las pegmatitas de litio. Los minerales más importantes son amblygonite, lepidolite, petalite y spodumene. Estos minerales tienen un contenido de litio de hasta 9% (amblygonite). Otros minerales de litio menos comunes son el ión criolita (Li3Na3 [AlF6] 2), que tiene el mayor contenido de litio de todos los minerales, trifilina y estaño forestita. Los minerales de litio están presentes en muchas rocas de silicato, pero generalmente solo en bajas concentraciones. No hay grandes depósitos. Dado que la extracción de litio de estos minerales está asociada con un gran gasto, ahora juegan un papel menor en la producción de litio o compuestos de litio, pero esto podría cambiar debido a la alta demanda esperada. Los sitios mineros son principalmente las minas Greenbushes y Mt. Cattlin en Australia Occidental, donde hay una alta concentración de litio en sus rocas de pegmatita y donde el litio es un subproducto de la recuperación de tantalio. También en algunos otros países, como Canadá y Rusia, hasta 1998 también en Bassemer City, Carolina del Norte, se extrae spodumene para la producción de litio.

Europa tiene campos de pegmatita ricos en Li en el Weinebene carintio en el distrito de Wolfsberg, en la región finlandesa de Österbotten, en los Montes Metálicos y entre España (Almendra) y Portugal (distrito de Guarda, Boticas).

Los depósitos en Austria y Finlandia están siendo desarrollados por Global Strategic Metals y Keliber, respectivamente, y podrían estar operativos desde 2021. SolarWorld está explorando la ocurrencia en Zinnwald en Erzgebirge.

 

Depósitos secundarios

Las sales de litio, en particular el cloruro de litio, también son comunes en salmueras, principalmente lagos de sal. La concentración puede ser de hasta uno por ciento. Además de la concentración de litio, la relación de magnesio a litio es importante para la calidad de la salmuera. Actualmente, el litio se usa principalmente en Chile (Salar de Atacama, que tiene un 0,16% con el mayor contenido de litio conocido), Argentina (Salar de Hombre Muerto), los Estados Unidos de América (Silver Peak, Nevada) y la República Popular de China (Chabyêr Caka , Tíbet, Lago Taijinaier, Qinghai). Salar de Uyuni, el lago salado boliviano con un estimado de 5,4 millones de toneladas de litio, puede ser la fuente de los mayores recursos. Yacimientos de Litio Bolivianos, de propiedad estatal, ha invertido mucho en su industrialización, incluidos los vecinos Salar de Coipasa y Laguna Pastos Grandes, con socios chinos y alemanes desde 2018. Hay otros lagos de sal que contienen litio que aún no se utilizan para la minería industrial en abril 2019, como China, Argentina y Afganistán. 2016 se hizo conocido en los soles de Utah (EE. UU.) Como 1700 mg / L Li, donde la perforación de exploración de petróleo ya se realizó en los 1960.

El carbonato de potasio (potasa), el bórax, el cesio y el rubidio se obtienen con frecuencia como coproductos en la producción de litio.

Debido a la fuerte demanda esperada de litio para baterías de vehículos eléctricos, algunas compañías están explorando actualmente la extracción de minerales de litio y salmuera en varias regiones del mundo, incluida Europa. También se investigó la producción de litio a partir del agua de mar. En los océanos se disuelven alrededor de 230 mil millones de toneladas de litio. Los investigadores de 2018 presentaron un método de extracción en el que se puede obtener litio del agua de mar mediante electrólisis con energía solar. Como ventaja sobre la recuperación convencional, mencionaron que el proceso produce directamente litio metálico y, por lo tanto, puede prescindir del procesamiento (complejo e intensivo en energía) que requiere la extracción de mineral de litio tradicional.

 

Suceso fuera de la tierra

Después del big bang, además de los isótopos de hidrógeno y helio, también se formó una cantidad considerable del isótopo 7Li. Sin embargo, en su mayor parte, esto ya no está presente hoy porque las estrellas en litio se han fusionado con hidrógeno en el proceso de la reacción protón-protón II y, por lo tanto, se han consumido. Sin embargo, en las enanas marrones, la masa y la temperatura no son lo suficientemente altas para la fusión de hidrógeno; su masa no alcanza el tamaño necesario de aproximadamente 75 masas de Júpiter. El litio producido durante el Big Bang permaneció así en grandes cantidades solo en enanas marrones. Por esta razón, el litio también es un elemento relativamente raro en forma extraterrestre, pero se puede usar para detectar enanas marrones.

La distribución de litio en diferentes estrellas varía ampliamente, aunque la edad, la masa y la metalicidad son similares. Se cree que los planetas influyen en el contenido de litio de una estrella. Si una estrella no tiene planetas, el contenido de litio es alto, mientras que estrellas como el sol, que están rodeadas de planetas, tienen un contenido bajo de litio, que también se conoce como inmersión de litio. Se cree que la causa es que las fuerzas de marea de los planetas contribuyen a una mayor mezcla de las capas externas e internas en las estrellas, de modo que más litio ingresa a un área que es lo suficientemente caliente como para fusionarlo.

 

proceso de producción

El litio se obtiene principalmente del agua salada (aguas subterráneas, lagos de sal) por evaporación. Rara es la extracción de rocas en la minería a cielo abierto.

Del agua salada

Para la extracción de litio, el agua subterránea salina se bombea a la superficie y se pasa a través de una cadena de estanques de evaporación, donde la evaporación tiene lugar al sol durante varios meses. Una vez que el cloruro de litio en los estanques alcanza la concentración requerida, la solución se bombea a una planta de tratamiento donde se extraen boro o magnesio no deseados y se filtran. Luego es tratada con carbonato de sodio. El carbonato de litio precipitado se filtra y se seca. El exceso de salmuera residual se bombea nuevamente al lago salado. En áreas áridas como Chile, el uso de aguas subterráneas promueve la desecación del paisaje.

representación

De las soluciones salinas que contienen litio se precipita por evaporación de agua y la adición de carbonato de sodio (sosa) carbonato de litio. Para este propósito, la salmuera se concentra primero en aire hasta que el contenido de litio excede 0,5%. El carbonato de litio escasamente soluble precipita a partir de esto mediante la adición de carbonato de sodio:

Para obtener litio metálico, el carbonato de litio se hace reaccionar primero con ácido clorhídrico. Esto produce dióxido de carbono, que escapa como gas, y disuelve cloruro de litio. Esta solución se concentra en un evaporador de vacío hasta que el cloruro cristaliza:

Los aparatos y equipos para la extracción de cloruro de litio deben estar hechos de aceros especiales o aleaciones de níquel, ya que la salmuera tiene un efecto muy corrosivo. El litio metálico se produce por electrólisis de sal fundida de una mezcla eutéctica de fusión 450-500 ° C de 52% en masa de cloruro de litio y 48% en masa de cloruro de potasio:

El potasio no se deposita en la electrólisis, porque tiene un potencial de electrodo más bajo en la fusión de cloruro. Sin embargo, se depositan trazas de sodio y hacen que el litio sea particularmente reactivo (beneficioso en química orgánica, malo para las baterías de Li). El litio líquido se acumula en la superficie del electrolito y puede descargarse con relativa facilidad desde la celda de electrólisis. También es posible recuperar litio por electrólisis de cloruro de litio en piridina. Este método es particularmente adecuado a escala de laboratorio.

Propiedades fisicas

Estructura cristalina de litio, a = 351 pm El litio es un metal blanco plateado, suave y ligero. Es el más ligero de todos los elementos sólidos a temperatura ambiente (densidad 0,534 g / cm3). Solo el hidrógeno sólido a -260 ° C es aún más ligero con una densidad de 0,0763 g / cm3.

El litio, como los otros metales alcalinos, cristaliza en un empaque esférico centrado en el cuerpo cúbico en el grupo espacial Im3m (número de grupo espacial 229) con el parámetro de red a = 351 pm y dos unidades de fórmula por celda unitaria. A bajas temperaturas de 78 K, la estructura cristalina cambia espontáneamente en una estructura hexagonal del tipo de magnesio con los parámetros de red a = 311 pm y c = 509 pm o después de la deformación en una estructura cúbica de tipo cobre (cara cúbica centrada) con el parámetro de red a = 438 pm um. Se desconocen las causas exactas de la estructura que se forma.

El litio tiene el punto de fusión y ebullición más alto y la capacidad calorífica específica más alta entre los metales alcalinos. Aunque el litio tiene la mayor dureza de todos los metales alcalinos, todavía se puede cortar con un cuchillo con una dureza Mohs de 0,6. Como un metal típico, es una buena corriente (conductividad: aproximadamente 18% de cobre) y conductor de calor.

El litio es muy similar al magnesio, que también se refleja en el hecho de la aparición de cristales mixtos heterotípicos de litio y magnesio, el llamado isodimorfismo. Aunque el magnesio cristaliza en el hexagonalmente denso, mientras que el litio cristaliza en el empaque esférico cúbico centrado en el cuerpo, ambos metales son en gran parte hetero-miscibles. Sin embargo, esto ocurre solo en un rango de concentración limitado, con el componente en exceso del otro "impulsando" su red cristalina.

El ion de litio tiene la mayor entalpía de hidratación de todos los iones de metales alcalinos con -520 kJ / mol. Como resultado, está completamente hidratado en agua y atrae fuertemente las moléculas de agua. El ion de litio forma dos capas de hidratación, una interna con cuatro moléculas de agua fuertemente unidas al ion de litio a través de sus átomos de oxígeno, y una capa externa en la que otras moléculas de hidrógeno están conectadas al ion Li [H2O] 4 + a través de enlaces de hidrógeno. Como resultado, el radio iónico del ion hidratado es muy grande, incluso mayor que el de los metales alcalinos pesados, rubidio y cesio, que en solución acuosa no tienen capas de hidratación tan fuertemente unidas.

Fórmula de Lewis de dilitio

Como gas, el litio está presente no solo en átomos individuales, sino también molecularmente como dilithium Li2. El litio monovalente logra así un orbital s-atómico completo y, por lo tanto, una situación energéticamente favorable. El dilitio tiene una longitud de enlace de 267,3 pm y una energía de unión de 101 kJ / mol. En el estado gaseoso, aproximadamente el 1% (en masa) del litio está presente como dilitio.

Propiedades quimicas

El litio es, como todos los metales alcalinos, muy reactivo y reacciona fácilmente con muchos elementos y compuestos (como el agua) con liberación de calor. Entre los metales alcalinos, sin embargo, es el menos reactivo. Una peculiaridad que distingue al litio de los otros metales alcalinos es su reacción con el nitrógeno molecular al nitruro de litio, que ocurre lentamente a temperatura ambiente:

Esto es posible gracias a la alta densidad de carga del ion Li + y, por lo tanto, a una alta energía reticular del nitruro de litio. Con -3,04 V, el litio tiene el potencial normal más bajo en la tabla periódica y, por lo tanto, es el menos noble de todos los elementos.

Como todos los metales alcalinos, el litio se almacena en petróleo o aceite de parafina, de lo contrario, reacciona con el oxígeno y el nitrógeno en el aire.

Dado que los radios iónicos de los iones Li + y Mg2 + son comparativamente grandes, también hay similitudes en las propiedades de los compuestos de litio o litio y los compuestos de magnesio o magnesio. Esta similitud en las propiedades de dos elementos de grupos adyacentes de la tabla periódica se conoce como una relación oblicua en la tabla periódica. Por lo tanto, a diferencia del sodio, el litio forma muchos compuestos organometálicos (compuestos organolíticos), como el butil litio o el metil litio. También existen relaciones similares entre el berilio y el aluminio, así como entre el boro y el silicio.

isótopo

En la naturaleza, se producen los dos isótopos estables 6Li (7,6%) y 7Li (92,4%). Además, se conocen isótopos inestables, que comienzan con 4Li a través de 8Li a 12Li, que solo pueden fabricarse artificialmente. Sus vidas medias están en el rango de milisegundos.

6Li juega un papel importante en la tecnología de fusión nuclear. Se utiliza en el reactor de fusión nuclear, así como en la bomba de hidrógeno como material de partida para la producción de tritio, que se requiere para la fusión de deuterio que suministra energía. El tritio se forma en la capa del reactor de fusión o en la bomba de hidrógeno junto al helio mediante el bombardeo de 6Li con neutrones generados durante la fusión, después de la reacción nuclear.

La reacción igualmente posible

Es menos adecuado (ver Manta). La separación se puede llevar a cabo, por ejemplo, mediante un intercambio isotópico de amalgama de litio y un compuesto de litio disuelto (como el cloruro de litio en etanol). Se obtienen rendimientos de aproximadamente 50%.

Si 6Li está presente en una bomba de tres etapas junto a 7Li (como fue el caso de Castle Bravo, por ejemplo), reaccionará con algunos de los neutrones rápidos generados durante la fusión. Esto nuevamente crea neutrones, helio y tritio adicional. Como resultado, aunque la reacción de neutrones 7Li inicialmente consume energía, esto resulta en una mayor liberación de energía de fusiones adicionales y más bombardeo de fisión nuclear a partir de uranio. Por lo tanto, la fuerza explosiva es mayor que si solo la porción 6Li de la mezcla isotópica se hubiera convertido en la bomba. Como se suponía antes de la prueba de Castle Bravo que 7Li no reaccionaría con los neutrones, la bomba era aproximadamente 2,5 veces más fuerte de lo esperado.

El isótopo de litio 7Li se produce en pequeñas cantidades en las centrales nucleares mediante una reacción nuclear del Borisotops 10B (utilizado como absorbente de neutrones) con neutrones.

Los isótopos 6Li, 7Li se usan en experimentos con gases cuánticos fríos. Así, el primer condensado de Bose-Einstein se produjo con el isótopo (bosón) 7Li. 6Li, por otro lado, es un fermión, y en el año 2003 logró convertir las moléculas de este isótopo en un superfluido.

Utilizar

• batería de litio
• Batería de litio-ion
• Batería de litio y batería de iones de litio.

La aplicación más importante y de más rápido crecimiento para el litio hoy en día es el uso en baterías de iones de litio (a menudo denominadas baterías recargables), la z. Al igual que en los teléfonos inteligentes, se utilizan computadoras portátiles, herramientas inalámbricas o vehículos eléctricos, como automóviles híbridos, automóviles eléctricos o bicicletas eléctricas (consulte el diagrama a la derecha). La mayoría de las sales de litio producidas no se reducen al metal, sino que se usan directamente como carbonato de litio, hidróxido de litio, cloruro de litio, bromuro de litio o se convierten en otros compuestos. El metal solo se necesita en algunas aplicaciones. Los principales usos de los compuestos de litio se pueden encontrar en la sección "Compuestos".

Metal

Parte del litio metálico producido se utiliza para recuperar compuestos de litio que no se pueden fabricar directamente a partir de carbonato de litio. Estos son principalmente compuestos de litio orgánicos como el butil litio, compuestos de litio-hidrógeno como el hidruro de litio (LiH) o el hidruro de litio y aluminio y la amida de litio.

El litio se usa para eliminarlo de los gases debido a su capacidad de reaccionar directamente con el nitrógeno.

El litio metálico es un agente reductor muy fuerte; Reduce muchas sustancias que no reaccionan con otros agentes reductores. Se utiliza en la hidrogenación parcial de aromáticos (reducción de abedul). En metalurgia se utiliza para la desulfuración, desoxidación y descarburación de metales fundidos.

Como el litio tiene un potencial normal muy bajo, puede usarse en baterías como un ánodo. Estas baterías de litio tienen una alta densidad de energía y pueden generar un voltaje particularmente alto. No deben confundirse las baterías de litio no recargables con las baterías recargables de iones de litio, en las que los óxidos de litio metálico como el óxido de litio y cobalto como cátodo y grafito u otros compuestos de almacenamiento de iones de litio están conectados como un ánodo.

 

componente de aleación

El litio se alea con algunos metales para mejorar sus propiedades. A menudo, incluso pequeñas cantidades de litio son suficientes para esto. Como aditivo, mejora la resistencia a la tracción, la dureza y la elasticidad de muchos tejidos. Un ejemplo de una aleación de litio es la chapa metálica, una aleación de plomo que contiene aproximadamente 0,04% de litio, que se utiliza como material de soporte en los ferrocarriles. Incluso con aleaciones de magnesio-litio y aleaciones de aluminio-litio, las propiedades mecánicas se mejoran mediante la adición de litio. Al mismo tiempo, las aleaciones de litio son muy ligeras y, por lo tanto, se utilizan mucho en ingeniería aeroespacial.

Investigación (física atómica)

El litio se usa a menudo en la física atómica porque es el único metal alcalino con un isótopo fermiónico estable, por lo que es adecuado para investigar los efectos en los gases cuánticos fermiónicos ultrafríos (ver teoría BCS). Al mismo tiempo, tiene una resonancia de Feshbach muy amplia, lo que permite ajustar la longitud de dispersión entre los átomos a voluntad, los campos magnéticos debido al ancho de la resonancia no necesitan ser muy precisos.

Medicina

1850 ya se usó por primera vez en la medicina occidental como remedio para la gota. Sin embargo, resultó ser ineficaz. Otros enfoques para el uso médico de sales de litio, incluso como remedio para enfermedades infecciosas, no tuvieron éxito.

Solo 1949 describió al psiquiatra australiano John Cade (1912-1980) una posible aplicación para sales de litio. Había inyectado varios compuestos químicos, incluidas las sales de litio, en los conejillos de indias, lo que provocó que respondieran menos a los estímulos externos, se calmó, pero no adormeció. En retrospectiva, se encontró que el efecto observado en los animales experimentales se debió a la intoxicación. Después de un autoexperimento de Cade, 1952-1954 investigó el uso de carbonato de litio como medicamento para tratar pacientes maníaco-depresivos en un estudio doble ciego en el Hospital Psiquiátrico de Risskov, Dinamarca. Esto sentó las bases para la terapia con litio.

En este litio se utiliza en forma de sales, como el carbonato de litio, contra los trastornos del afecto bipolar, manía, depresión y cefalea en racimos. Debe tenerse en cuenta el pequeño rango terapéutico, que se encuentra entre 0,6 mmol / ly 1,1 mmol / l. Ya cuando el nivel de litio en sangre se mueve en el límite superior del ancho terapéutico, pueden ocurrir efectos secundarios manejables y reversibles en personas sensibles. Sin embargo, si el nivel de litio en sangre está muy por encima del rango terapéutico, es decir, por encima de 1,1 mmol / l, el riesgo de efectos secundarios significativos a severos como temblor, rigidez, náuseas, vómitos, arritmia cardíaca y leucocitosis aumenta rápidamente. Sobre 3,0 mmol / l hay peligro para la vida. La razón es que el metabolismo del litio y el sodio es similar. Los niveles excesivos de litio pueden ser causados ​​por la sudoración o por el drenaje de sodio (diuréticos natriuréticos) con niveles decrecientes de sodio. El cuerpo trata de compensar la pérdida de sodio eliminando el sodio de la orina primaria en los riñones y transportándolo de regreso a la sangre (retención de sodio). Además del sodio, también contiene litio, que normalmente se excreta por los riñones. El resultado es un nivel elevado de litio, que, cuando se toma con litio, da como resultado un control del fármaco que determina regularmente el nivel de litio y ajusta la dosis en consecuencia. Incluso con la dosis correcta, el tratamiento a largo plazo con litio puede provocar pérdidas de agua y sodio (diabetes insípida), hiperacidez de la sangre (acidosis) y nefropatía por litio con deterioro de la función renal.

Un estudio publicado en los EE. UU. Por 1990 describe una reducción significativa de delitos y suicidios en regiones con niveles elevados de litio en el agua potable.

El modo de acción del litio como sustancia psicotrópica aún no se ha investigado adecuadamente. En particular, influir en el metabolismo del inositol mediante la inhibición de la fosfatasa de mioinositol 1 (clase de enzima 3.1.3.25) y la inhibición de la glucógeno sintasa quinasa 3 (GSK-3) en las células nerviosas se discuten actualmente como posibles mecanismos. El efecto antidepresivo del litio probablemente también se deba a un aumento en la neurotransmisión serotoninérgica, es decir, un aumento de la secreción de serotonina en las sinapsis, mientras que el efecto antimaníaco se explica por una inhibición de los receptores dopaminérgicos. Otro efecto interesante de las sales de litio en humanos y mamíferos como las ratas es el cambio relacionado en el ritmo circadiano. Este efecto incluso podría detectarse en plantas como Kalanchoe. Otras sustancias serotoninérgicas como el LSD, la mescalina y la psilocibina también muestran tales efectos en humanos. El litio se ha utilizado en experimentos con animales con Drosophila melanogaster para combatir los síntomas de la enfermedad de Alzheimer, como el olvido.

El investigador de la edad Michael Ristow mostró a 2011 una posible relación entre el contenido de litio en el medio ambiente y la esperanza de vida de una persona: en un estudio de población japonesa hubo una relación estadísticamente significativa entre un mayor contenido del oligoelemento y una mayor esperanza de vida; Además, las altas concentraciones de litio prolongaron la esperanza de vida del organismo modelo Caenorhabditis elegans.

prueba

Los compuestos de litio muestran una coloración de llama carmesí, las líneas espectrales características son las líneas principales en 670,776 y 670,791 nm; las líneas más pequeñas están a 610,3 nm. Además, el litio se puede detectar mediante fotometría de llama.

La detección cuantitativa por métodos químicos húmedos es difícil porque la mayoría de las sales de litio son fácilmente solubles. Una posibilidad es la precipitación del fosfato de litio poco soluble. Para este propósito, la muestra a examinar, por ejemplo, se hizo alcalina con solución de hidróxido de sodio y se mezcló con algo de hidrógeno fosfato disódico Na2HPO4. Al calentar, precipita un precipitado blanco en presencia de Li +:

Otra posibilidad es el uso del reactivo de peryodato de hierro.

declaraciones

El litio elemental en forma de polvo metálico se enciende en el aire incluso a temperatura normal. Por esta razón, el litio metálico también debe almacenarse con exclusión de aire, generalmente en petróleo. A temperaturas más altas de 190 ° C en contacto con el aire inmediatamente se forma predominantemente óxido de litio. En oxígeno puro, el litio se enciende desde aproximadamente 100 ° C. En una atmósfera de nitrógeno puro, el litio reacciona más rápido al nitruro de litio solo a temperaturas más altas. El litio puede reaccionar explosivamente cuando entra en contacto con sustancias que contienen oxígeno o halógeno.

Dado que el litio reacciona fuertemente exotérmico con agentes extintores de incendios comunes como agua, dióxido de carbono, nitrógeno o el tetracloruro de carbono ahora prohibido, los incendios con gases inertes. Argón u otros agentes metálicos contra incendios como la sal (por ejemplo, NaCl).

El litio elemental, como todos los metales alcalinos, causa daños por quemaduras en la piel o quemaduras alcalinas, ya que forma hidróxido de litio con agua con una fuerte liberación de calor; solo lo suficiente para la humedad de la piel.

Conexiones

El litio es muy reactivo y forma compuestos con la mayoría de los no metales en los que siempre existe en el estado de oxidación + I. Estos son generalmente de estructura iónica, pero en contraste con los compuestos de otros metales alcalinos tienen una alta proporción covalente. Esto se refleja, entre otras cosas, en el hecho de que muchas sales de litio, en contraste con las sales de sodio o potasio correspondientes, son fácilmente solubles en solventes orgánicos como la acetona o el etanol. También hay compuestos de litio orgánicos covalentes. Muchos compuestos de litio son similares en sus propiedades debido a los radios iónicos similares de los compuestos de magnesio correspondientes (relación oblicua en la tabla periódica).

Reacciones importantes de litio

compuestos de hidrógeno

El hidrógeno forma hidruros con litio. El compuesto más simple de litio-hidrógeno hidruro de litio LiH se forma a partir de los elementos en 600-700 ° C. Se utiliza como combustible para cohetes y para la recuperación rápida de hidrógeno, por ejemplo, para inflar chalecos salvavidas. También hay hidruros más complejos como el borohidruro de litio LiBH4 o el hidruro de litio y aluminio LiAlH4. Este último es de gran importancia en la química orgánica como donante selectivo de hidrógeno, por ejemplo para la reducción de compuestos de carbonilo y nitro.

El deuteruro de litio (LiD) y el trituro de litio (LiT) juegan un papel importante en la investigación de fusión nuclear. Dado que el deuteruro de litio puro reduce la energía de la bomba de hidrógeno, se utiliza una mezcla de LiD y LiT. Estas sustancias sólidas son más fáciles de manejar que el tritio con su alta tasa de derrame.

 

compuestos oxigenados

Con oxígeno, el litio forma tanto óxido de litio Li2O como peróxido de litio Li2O2.

Cuando el litio reacciona con el agua, se forma hidróxido de litio, una base fuerte. El hidróxido de litio se usa para fabricar grasas de litio, que se usan como grasas para automóviles. Dado que el hidróxido de litio también se une al dióxido de carbono, sirve para regenerar el aire en los submarinos.

 

Otros compuestos de litio

• cloruro de litio
• carbonato de litio
• El litio forma sales de la forma LiX con los haluros. Estos son fluoruro de litio, cloruro de litio, bromuro de litio y yoduro de litio.
• Como el cloruro de litio es muy higroscópico, también se usa como desecante, excepto como material de partida para la producción de litio. Se utiliza para secar gases, como el gas natural, antes de conectarlo a la tubería o en los acondicionadores de aire para reducir la humedad (a 2% de humedad relativa). El cloruro de litio también sirve para reducir las temperaturas de fusión, en baños de soldadura y soldadura fuerte y como una cubierta de electrodo de soldadura para la soldadura de aluminio. El fluoruro de litio se usa como un solo cristal en la espectroscopía infrarroja.
• El compuesto de litio más importante técnicamente es el carbonato de litio poco soluble. Se utiliza para recuperar la mayoría de los otros compuestos de litio y se utiliza como fundente en la industria del vidrio y en la producción de esmalte. También en la producción de aluminio se agrega para mejorar la conductividad y la viscosidad de la masa fundida.
• Los jabones de litio son sales de litio de ácidos grasos. Se utilizan principalmente como espesantes en grasas y ceras lubricantes a base de aceite mineral de alta calidad, así como para la producción de lápices.

Otras sales de litio son:

• Perclorato de litio LiClO4,
• Sulfato de litio Li2SO4,
• Nitrato de litio LiNO3, se utiliza con nitrato de potasio en la industria del caucho para vulcanización,
• Nitruro de litio Li3N, formado durante la reacción de litio con nitrógeno,
• El niobato de litio LiNbO3 es transparente en un amplio rango de longitudes de onda y se utiliza en óptica y láser.
• La amida de litio LiNH2, es una base fuerte y se forma en la reacción de litio con amoníaco líquido.
• El estearato de litio C18H35LiO2, es un aditivo importante de los aceites para poder utilizarlos como grasas lubricantes. Estos se utilizan en automóviles, molinos de rodillos y maquinaria agrícola. Los estearatos de litio son muy poco solubles en agua, por lo que la película lubricante se retiene cuando entran en contacto con poca agua. Las grasas lubricantes obtenidas tienen una excelente estabilidad térmica (> 150 ° C) y permanecen lubricantes hasta -20 ° C.
• Acetato de litio C2H3LiO2
• Citrato de litio C6H5Li3O7
• El hexafluorofosfato de litio LiPF6 se usa como sal conductora en las baterías de iones de litio.
• El fosfato de litio Li3PO4, se utiliza como catalizador para la isomerización del óxido de propileno.
• Metaborato de litio LiBO2 y tetraborato de litio Li2B4O7
• El bromuro de litio LiBr es un reactivo para la producción de productos farmacéuticos, pero también se utiliza en sistemas de refrigeración por absorción.

 

Compuestos orgánicos de litio

A diferencia de la mayoría de los otros organilos de metales alcalinos, los organilos de litio juegan un papel importante, especialmente en la química orgánica. De particular importancia son n-butil litio, terc-butil litio, metil litio y fenil litio, que también están disponibles comercialmente en forma de sus soluciones en pentano, hexano, ciclohexano u opcionalmente dietil éter. Se puede preparar por reacción directa de litio metálico con haluros de alquilo / arilo de acuerdo con

o por transmetalización, por ejemplo de mercurio organilos de acuerdo con

fabricar.

Con litio elemental en tetrahidrofurano (THF) en lugar de magnesio en éter dietílico, las reacciones de adición análogas a Grignard de haluros de alquilo a compuestos de carbonilo pueden llevarse a cabo con rendimientos generalmente mejores.

Debido a la clara naturaleza covalente de la estructura de los organilos de litio rara vez se describe mediante un simple enlace de Li-C. Generalmente hay estructuras complejas, construidas con unidades diméricas, tetraméricas o hexaméricas, o estructuras poliméricas. Los organilos de litio son compuestos altamente reactivos que se encienden parcialmente en el aire. Reaccionan explosivamente con agua. Debido a su extrema basicidad, también reaccionan con solventes cuyo hidrógeno unido es apenas ácido, como el THF, lo que restringe severamente la elección de solventes adecuados. Las reacciones con ellos solo son posibles bajo gas protector y en solventes secos. Por lo tanto, se requiere algo de experiencia para tratar con ellos y se requiere mucha precaución.

Otro grupo de derivados de litio orgánicos son las amidas de litio del tipo LiNR2, de las cuales, en particular, la diisopropilamida de litio (LDA) y la bis (trimetilsilil) amida de litio (LiHMDS, ver también HMDS) se usan como bases fuertes sin actividad nucleófila.

Los organilos de litio se usan ampliamente, como iniciadores para la polimerización aniónica de olefinas, como agentes de metalización, desprotonación o alquilación.

De cierta importancia son las llamadas tasas de copa Gilman del tipo R2CuLi.

 

Precio de litio

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