金屬鋰(Li)的簡介

鋰號稱“稀有金屬”，其實它在地殼中的含量不算“稀有”，地殼中約有0．0065％的鋰，其豐度居第二十七位。已知含鋰的礦物有150多種，其中主要有鋰輝石、鋰云母、透鋰長石等。海水中鋰的含量不算少，總儲量達(dá)2600億噸，可惜濃度太小，提煉實在困難。某些礦泉水和植物機(jī)體里，含有豐富的鋰。如有些紅色、黃色的海藻和煙草中，往往含有較多的鋰化合物，可供開發(fā)利用。我國的鋰礦資源豐富，以目前我國的鋰鹽產(chǎn)量計算，僅江西云母鋰礦就可供開采上百年。

元素在太陽中的含量 (ppm)
0.00006
原子體積 (立方厘米/摩爾)
13.10
元素在海水中的含量:
0.17
地殼中含量（ppm）
20

關(guān)于鋰元素的主要物理數(shù)據(jù)：
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General（概述）:
Name（名稱）: Lithium? Symbol:（符號）： Li?
Group（組，族）: Alkali Met（堿金屬）.? Atomic weight:（原子量）： 6.94?
Density @ 293 K（密度@293K）: 0.53 g/cm3? Atomic volume（原子體積）: 13.10 cm3/mol?
Group: Alkali Met.? discovered（發(fā)現(xiàn)日期）: 1817?
?

States（態(tài)）:
state (s, l, g): s?
melting point（熔點）: 453.74 K? boiling point（沸點）: 1620 K?
Heat of fusion（熔解熱）: 3.00 kJ/mol? Heat of vaporization（汽化熱）: 145.920 kJ/mol?
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Energies（能量）:
1st ionization energy（第1電離能）: 520.2 kJ/mole?
electronegativity（電負(fù)性）: 0.98? 2nd ionization energy（第2電離能）: 7394.4 kJ/mole?
electron affinity（電子親和能）: 59.63 kJ/mole? 3rd ionization energy（第3電離能）:: 11814.6 kJ/mole?
Specific heat（比熱）: 3.6 J/gK? heat atomization（原子化熱）: 161 kJ/mole atoms?
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Oxidation & Electrons（氧化&電子）:
Shells（殼）: 2,1? electron configuration（電子構(gòu)型）: [He] 2s1?
minimum oxidation number（最小氧化數(shù)）: -1? maximum oxidation number（最大氧化數(shù)）: 1?
min. common oxidation no（常見最低氧化數(shù)）: 0? max. common oxidation no（常見最大氧化數(shù)）: 1?
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Appearance & Characteristics（外觀&特征）:
structure（結(jié)構(gòu)）: bcc: body-centered cubic （體心立方） color:（色澤） silvery （銀白色）
uses（用處）: batteries, lubricant （電池，潤滑油） toxicity（毒性）:?
hardness（硬度）: 0.6 mohs （06 莫氏硬度） characteristics（特征）: soft, lightest solid?
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Reactions（反應(yīng)）:
reaction with air（與空氣的反應(yīng)）: vigorous（活潑）, =>Li2O?
reaction with 6M HCl（與6M的HCl反應(yīng)）: vigorous（活潑）, =>H2, LiCl? reaction with 6M HCl（與6M的HCl反應(yīng)）: vigorous（活潑）, =>H2, LiCl?
reaction with 15M HNO3:（與15M的HNO3反應(yīng)）: vigorous（活潑）, =>LiNO3? reaction with 6M NaOH（與6M的NaOH反應(yīng)）: mild(溫和）, =>H2, LiOH?
?

Other Forms（其它形式）:
number of isotopes（同位素數(shù)）: 2? hydride(s)（氫化物）: LiH?
oxide(s)（氧化物）: Li2O? chloride(s)（氯化物）: LiCl?
?

Radius（半徑）:
ionic radius (2- ion)（離子半徑 2-離子）: pm? ionic radius (1- ion)（離子半徑 1-離子） : pm?
atomic radius（原子半徑）: 152 pm? ionic radius (1+ ion)（離子半徑1+離子）: 90 pm?
ionic radius (2+ ion))（離子半徑2+離子） : pm? ionic radius (3+ ion))（離子半徑3+離子）: pm?
?

Conductivity（傳導(dǎo)性）:
thermal conductivity（導(dǎo)熱性）: 84.8 J/m-sec-deg?
electrical conductivity（導(dǎo)電性）: 107.8 1/mohm-cm? polarizability（極化）: 24.3 A^3?
?

Abundance（充裕）:
source（來源）: Spodumene (silicate)（ 鋰輝石，硅化物）
rel. abund. solar system: 1.757 log? abundance earth's crust: 1.3 log?
cost, pure: 27 $/100g? cost, bulk: $/100g?
?

　鋰是繼鉀和鈉后發(fā)現(xiàn)的又一堿金元素。發(fā)現(xiàn)它的是瑞典化學(xué)家貝齊里烏斯的學(xué)生阿爾費特森。1817年，他在分析透鋰長石時，最終發(fā)現(xiàn)一種新金屬，貝齊里烏斯將這一新金屬命名為lithium，元素符號定為Li。該詞來自希臘文lithos（石頭）。

　　鋰發(fā)現(xiàn)的第二年，得到法國化學(xué)家伏克蘭重新分析肯定。

　　鋰在地殼中的含量比鉀和鈉少的多，它的化合物不多見，是它比鉀和鈉發(fā)現(xiàn)的晚的必然因素。

　　鋰，原子序數(shù)3，原子量6.941，是最輕的堿金屬元素。元素名來源于希臘文，原意是“石頭”。1817年由瑞典科學(xué)家阿弗韋聰在分析透鋰長石礦時發(fā)現(xiàn)。自然界中主要的鋰礦物為鋰輝石、鋰云母、透鋰長石和磷鋁石等。在人和動物機(jī)體、土壤和礦泉水、可可粉、煙葉、海藻中都能找到鋰。天然鋰有兩種同位素：鋰6和鋰7。

　　金屬鋰為一種銀白色的輕金屬；熔點為180.54°C，沸點1342°C，密度0.534克/厘米3，硬度0.6。金屬鋰可溶于液氨。

　　鋰與其它堿金屬不同，在室溫下與水反應(yīng)比較慢，但能與氮氣反應(yīng)生成黑色的一氮化三鋰晶體。鋰的弱酸鹽都難溶于水。在堿金屬氯化物中，只有氯化鋰易溶于有機(jī)溶劑。鋰的揮發(fā)性鹽的火焰呈深紅色，可用此來鑒定鋰。

　　鋰很容易與氧、氮、硫等化合，在冶金工業(yè)中可用做脫氧劑。鋰也可以做鉛基合金和鈹、鎂、鋁等輕質(zhì)合金的成分。鋰在原子能工業(yè)中有重要用途。

將質(zhì)量數(shù)為6的同位素（6Li）放于原子反應(yīng)堆中，用中子照射，可以得到氚。氚能用來進(jìn)行熱核反應(yīng)，有著重要的用途。鋰主要以硬脂酸鋰的形式用作潤滑脂的增稠劑。這種潤滑劑兼有高抗水性、耐高溫和良好的低溫性能。鋰化物用于陶瓷制品中，以起到助溶劑的作用。在冶金工業(yè)中也用來作脫氧劑或脫氯劑，以及鉛基軸承合金。鋰也是鈹、鎂、鋁輕質(zhì)合金的重要成分。

一、鋰的存在、發(fā)現(xiàn)和制取

　　鋰在地殼中約含0.0065%，其豐度居第27位。在海水中大約2600億噸鋰，人和動物體內(nèi)也有極少的鋰存在。體重70公斤的正常人體中，鋰的含量為2.2毫克。目前自然界已發(fā)現(xiàn)含鋰礦石達(dá)150多種。鋰在自然界中存在的主要形式為鋰輝石(LiAlSi2O6)，鋰云母[Li2(F,OH)2Al(SiO3)3]等，我國江西有豐富的鋰云母礦。

　　鋰是在1817年被著名化學(xué)家貝齊里烏斯的學(xué)生阿爾費特遜在分析一種礦石的成分時發(fā)現(xiàn)的，貝齊里烏斯將其命名為鋰。到1855的年本生和馬奇森采用電解熔化氯化鋰的方法才制得它，工業(yè)化制鋰是在1893年由根莎提出的，鋰從被認(rèn)定是一種元素到工業(yè)化制取前后歷時76年?，F(xiàn)在電解LiCl制取鋰，仍要消耗大量的電能，每煉一噸鋰就耗電高達(dá)六、七萬度。

鋰屬于作用尚未確定的元素，但Li+存在于人體組織的體液中，主要影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)。鋰不但是既輕又軟、比熱最大的金屬，而且還是在通常溫度下呈固體狀態(tài)的一般材料中最輕的一種，通常貯藏于煤油或液體石蠟中。純鋰的比重跟干燥的木材差不多，等于一般稱作輕金屬的鋁的密度的五分之一，幾乎只有同體積水的重量的一半。即使把鋰放到汽油中，它也會象軟木塞一樣輕輕地浮起來。在室溫條件下，鋰能和空氣中的氮氣和氧氣發(fā)生強烈的化學(xué)反應(yīng)。由于鋰具有和氫、氧、氮、碳及氧化物、硅酸鹽等物質(zhì)結(jié)合的能力，冶金工業(yè)部門把鋰作為“捕氣劑”、“脫流劑”，可以消除金屬鑄件中的孔隙氣泡、雜質(zhì)和其他缺陷。

　　熒光屏是把熒光物質(zhì)涂在玻璃上制成的。不過這不是普通的玻璃，而是加進(jìn)了鋰的鋰玻璃。在玻璃中加進(jìn)鋰或鋰的化合物，可以提高玻璃的強度和韌性。

　　把含鋰的陶瓷涂到鋼鐵或鋁、鎂等金屬的表面，形成一層薄而輕、光亮而耐熱的涂層，可作噴氣發(fā)動機(jī)燃燒室和火箭、導(dǎo)彈外殼的保護(hù)層。鋰與鋁、鎂、鈹?shù)取昂献鳌苯M成合金，既輕又韌，已被大量用于導(dǎo)彈、火箭、飛機(jī)等制造上。

　　潤滑劑中加進(jìn)鋰的化合物，可以大大改善潤滑效能。此種潤滑劑適用于溫度在—50℃至200℃的范圍，因此被廣泛應(yīng)用于航空、動力等部門的各種機(jī)械裝置和儀器儀表。

　　某些鋰的有機(jī)化合物，如硬脂酸鋰、軟脂酸鋰等，它們的物理性能不隨環(huán)境溫度變化而改變，因此是二種安全可靠的潤滑劑，并具有“永久性”作用。如果在汽車的一些零件上加一次鋰潤滑劑，就足以用到汽車報廢為止。

　　氫化鋰遇水發(fā)生猛烈的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量的氫氣。兩公斤氫化鋰分解后，可以放出氫氣566千升。氫化鋰的確是名不虛傳的“制造氫氣的工廠”。第二次世界大戰(zhàn)期間，美國飛行員備有輕便的氫氣源——氫化鋰丸作應(yīng)急之用。飛機(jī)失事墜落在水面時，只要一碰到水，氫化鋰就立即與水發(fā)生反應(yīng)，釋放出大量的氫氣，使救生設(shè)備(救生艇、救生衣、訊號氣球等)充氣膨脹。

　　堿性蓄電池組的電解溶液里有氫氧化鈉溶液，現(xiàn)在加入幾克氫氧化鋰溶液，蓄電池的使用壽命可以增加兩倍，工作溫度范圍可加大到-20℃----40℃。

　　鋰——氯、鋰——硒之類的電池，已在手機(jī)、筆記本電腦以及某些國防軍事部門中得到應(yīng)用。用鋰電池發(fā)電來開動汽車，行車費用只有普通汽油發(fā)動機(jī)汽車的三分之一。鋰高能電池是一種很有前途的動力電池。它重量輕，貯電能力大，充電速度快，適用范圍廣，生產(chǎn)成本低，工作時不會產(chǎn)生有害氣體，不至于造成大氣污染。由鋰制取氚，用來發(fā)動原子電池組，中間不需充電，可連續(xù)工作20年。

　　氫彈里裝的不是普通的氫，而是比普通氫幾乎要重一倍的重氫或重二倍的超重氫。用鋰能夠生產(chǎn)出超重氫——氚，還能制造氫化鋰、氘化鋰、氚化鋰。早期的氫彈都用氘和氚的混和物作“炸藥”，當(dāng)今的氫彈里的“爆炸物”多數(shù)是鋰和氘的化合物——氘化鋰。我國1967年6月l7日成功地爆炸的第一顆氫彈，其中的“炸藥”就是氫化鋰和氘化鋰。1公斤氘化鋰的爆炸力相當(dāng)于5萬噸烈性梯恩梯炸藥。據(jù)估計，l公斤鈾的能量若都釋放出來可以使一列火車運行4萬公里； l公斤氘和氚的混和物卻可以使一列火車從地球開到月球；而I公斤鋰通過熱核反應(yīng)放出的能量，相當(dāng)于燃燒20000多噸優(yōu)質(zhì)煤，比1公斤鈾通過裂變產(chǎn)生的原子能人10倍。

　　鋰的性質(zhì)及用途

　　鋰具有高的比熱和電導(dǎo)率，它的密度是0.53克/厘米3，是自然界中最輕的金屬元素。它是非常活潑的堿金屬元素，常溫下它是唯一能與氮氣反應(yīng)的堿金屬元素.自然界存在的鋰由兩種穩(wěn)定的同位素63Li和73Li組成。鋰只能存放在凡土林或石蠟中。

　　鋰在發(fā)現(xiàn)后一段相當(dāng)長的時間里，一直受到冷落，僅僅在玻璃、陶瓷和潤滑劑等部門，使用了為數(shù)不多的鋰的化合物。

　　鋰早先的主要工業(yè)用途是以硬脂酸理的形式用作潤滑劑的增稠劑，鋰基潤滑脂兼有高抗水性，耐高溫和良好的低溫性能。如果在汽車的一些零件上加一次錘潤滑劑，就足以用到汽車報廢為止。

　　在冶金工業(yè)上，利用鋰能強烈地和O、N、Cl、S等物質(zhì)反應(yīng)的性質(zhì)，充當(dāng)脫氧劑和脫硫劑。在銅的冶煉過程中，加入十萬分之一到萬分之一的鋰，能改善銅的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使之變得更加致密，從而提高銅的導(dǎo)電性。鋰在鑄造優(yōu)質(zhì)銅鑄件中能除去有害的雜質(zhì)和氣體。在現(xiàn)代需要的優(yōu)質(zhì)特殊合金鋼材中，鋰是清除雜質(zhì)最理想的材料。

　　1kg鋰燃燒后可釋放42998kJ的熱量，因此理是用來作為火箭燃料的最佳金屬之一。1kg鋰通過熱核反應(yīng)放出的能量相當(dāng)于二萬多噸優(yōu)質(zhì)煤的燃燒。若用鋰或鋰的化合物制成固體燃料來代替固體推進(jìn)劑，用作火箭、導(dǎo)彈、宇宙飛船的推動力，不僅能量高、燃速大，而且有極高的比沖量，火箭的有效載荷直接取決于比沖量的大小。

　　如果在玻璃制造中加入鋰，鋰玻璃的溶解性只是普通玻璃的1/100（每一普通玻璃杯熱茶中大約有萬分之一克玻璃），加入鋰后使玻璃成為“永不溶解”，并可以抗酸腐蝕。

　　純鋁太軟,當(dāng)在鋁中加入少量的Li、Mg、Be等金屬熔成合金，既輕便，又特別堅硬，用這種合金來制造飛機(jī)，能使飛機(jī)減輕2/3的重量，一架鋰飛機(jī)兩個人就可以抬走。Li－Pb合金是一種良好的減摩材料。

　　真正使鋰成為舉世矚目的金屬，還是在它的優(yōu)異的核性能被發(fā)現(xiàn)之后。由于它在原子能工業(yè)上的獨特性能，人們稱它為“高能金屬”。

　　6Li捕捉低速中子能力很強，可以用來控制鈾反應(yīng)堆中核反應(yīng)發(fā)生的速度，同時還可以在防輻射和延長核導(dǎo)彈的使用壽命方面及將來在核動力飛機(jī)和宇宙飛船中得到應(yīng)用。6Li在原子核反應(yīng)堆中用中子照射后可以得到氚，而氚可用來實現(xiàn)熱核反應(yīng)。

　　6Li在核裝置中可用作冷卻劑。

　　鋰電池是本世紀(jì)三、四十年代才研制開發(fā)的優(yōu)質(zhì)能源，它以開路電壓高，比能量高，工作溫度范圍寬，放電平衡，自放電子等優(yōu)點，已被廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，是很有前途的動力電池。用鋰電池發(fā)電來開動汽車，行車費只有普通汽油發(fā)動機(jī)車的1/3。由鋰制取氚，用來發(fā)動原子電池組，中間不需要充電，可連續(xù)工作20年。目前，要解決汽車的用油危機(jī)和排氣污染，重要途徑之一就是發(fā)展向鋰電池這樣的新型電池。

　　三、鋰的化合物用途

　　鋰化物早先的重要用途之一是用于陶瓷制品中，特別是用于搪瓷制品中，鋰化合物的主要作用是作助熔劑。

　　LiF對紫外線有極高的透明度，用它制造的玻璃可以洞察隱蔽在銀河系最深處的奧秘。鋰玻璃可用來制造電視機(jī)顯像管。

　　二戰(zhàn)期間，美國飛行員備有輕便應(yīng)急的氫氣源—氫化鋰丸。當(dāng)飛機(jī)失事墜落在水面時，只要一碰到水，氫化鋰就立即溶解釋放出大量的氫氣，使救生設(shè)備充氣膨脹.

　　當(dāng)狼吃下含有鋰化合物的肉食后,能引起消化不良，食欲大減，從而改變狼食肉的習(xí)性，這種習(xí)性還具有遺傳性。

　　鋰鹽可治療癲狂病，己在臨床上得到應(yīng)用。動脈硬化性心臟病的發(fā)病率，與該地區(qū)飲食中鋰的含量成反比。北京積水潭醫(yī)院利用鋰制劑治療急性痢疾，療效近90％。北京同仁醫(yī)院采用鋰制劑，醫(yī)治再生障礙性貧血也有一定的療效。

　　用氘化鋰和氮化鋰來代替氘和氚裝在氫彈里充當(dāng)炸藥，達(dá)到氫彈爆炸的目的。我國于1967年6月17日成功爆炸的第一顆氫彈里就是利用氘化鋰。

　　LiBH4和LiAlH4，在有機(jī)化學(xué)反應(yīng)中被廣泛用做還原劑，LiBH4能還原醛類、酮類和酯類等。LiAlH4，是制備藥物、香料和精細(xì)有機(jī)化學(xué)藥品等中重要的還原劑。LiAlH4，也可用作噴氣燃料。LiAlH4是對復(fù)雜分子的特殊鍵合的強還原劑，這種試劑已成為許多有機(jī)合成的重要試劑。

　　有機(jī)鋰化合物與有機(jī)酸反應(yīng)，得到能水解成酮的加成產(chǎn)物，這種反應(yīng)被用于維生素A合成的一步。有機(jī)鋰化物加成到醛和酮上，得到水解時能產(chǎn)生醇的加成產(chǎn)物。

　　由鋰和氨反應(yīng)制得的氨基鋰被用來引入氨基，也被用作脫鹵試劑和催化劑。

　　人類對金屬鋰的應(yīng)用目前已有了良好的開端，但由于鋰的生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜，成本很高。如果人們一旦解決了這些問題，鋰的優(yōu)良性能將得到進(jìn)一步的發(fā)揮，從而擴(kuò)大它的應(yīng)用范圍。

　　鋰，原子序數(shù)3，原子量6.941，是最輕的堿金屬元素。元素名來源于希臘文，原意是“石頭”。1817年由瑞典科學(xué)家阿弗韋聰在分析透鋰長石礦時發(fā)現(xiàn)。自然界中主要的鋰礦物為鋰輝石、鋰云母、透鋰長石和磷鋁石等。在人和動物機(jī)體、土壤和礦泉水、可可粉、煙葉、海藻中都能找到鋰。天然鋰有兩種同位素：鋰6和鋰7。

　　金屬鋰為一種銀白色的輕金屬；熔點為180.54°C，沸點1342°C，密度0.534克/厘米3，硬度0.6。金屬鋰可溶于液氨。

　　鋰與其它堿金屬不同，在室溫下與水反應(yīng)比較慢，但能與氮氣反應(yīng)生成黑色的一氮化三鋰晶體。鋰的弱酸鹽都難溶于水。在堿金屬氯化物中，只有氯化鋰易溶于有機(jī)溶劑。鋰的揮發(fā)性鹽的火焰呈深紅色，可用此來鑒定鋰。

　　鋰很容易與氧、氮、硫等化合，在冶金工業(yè)中可用做脫氧劑。鋰也可以做鉛基合金和鈹、鎂、鋁等輕質(zhì)合金的成分。鋰在原子能工業(yè)中有重要用途。