3 Li Литий 6,94
Щелочной металл s-блок Период 2 Группа 1

Литий

Li · Элемент 3 · Щелочной металл

Самый лёгкий металл, достаточно мягкий, чтобы резать его ножом, и достаточно активный, чтобы хранить его под слоем масла, — элемент, от которого работает почти каждое ваше перезаряжаемое устройство.

Состояние при 20°C Твёрдое
Атомная масса 6,94 u
Электронная конфигурация[He] 2s¹

Строение

Атом литий

Это не диаграмма из точек на кольцах, а выборка методом Монте-Карло из фактической плотности вероятности |ψ|² для каждой занятой подоболочки. Перетаскивайте, чтобы вращать. Синий и фиолетовый цвета обозначают противоположные знаки волновой функции, благодаря чему возможно образование химических связей.

Облако орбитали

Измеренные значения

Таблица свойств

Каждый столбец показывает положение литий среди всех 118 элементов по этому свойству.

Физические

Плотность 0,534 g/cm³ 9%
Температура плавления 453,7 K 24%
Температура кипения 1615 K 36%
Удельная теплоёмкость 3,582 J/g·K
Теплопроводность 84,8 W/m·K 77%

Атомные

Атомный радиус 152 pm 47%
Ковалентный радиус 128 pm
Радиус Ван-дер-Ваальса 182 pm

Электронные

Электроотрицательность 0,98 8%
Энергия ионизации 520,1 kJ/mol 8%
Сродство к электрону 59,8 kJ/mol 52%

Распространённость

Распространённость в земной коре 20 mg/kg 73%

Идентификационные

СимволLi
Атомный номер3
Атомная масса6,94 u
КатегорияЩелочной металл
Блокs
Кристаллическая структураобъёмно-центрированная кубическая
Степени окисления+1
Открытие1817
Кем открытJohan August Arfwedson

Источники: стандартные атомные веса IUPAC 2021 года · Справочник CRC по химии и физике · NIST. Значения, отмеченные символом ~, являются расчётными, а не измеренными.

Размер в масштабе

Каков размер атома литий?

Радиус 152 pm — это 0,152 нм, поэтому около 3,29 миллионов таких атомов, расположенных бок о бок, протянулись бы на миллиметр.

Тепловой диапазон

Твёрдое, жидкое, газ — и когда

Литий находится в жидком состоянии в диапазоне 1161 K — от 454 K до 1615 K.

Положение

Положение в таблице

Литий находится в периоде 2, группе 1. Все элементы группы 1 имеют одинаковое число внешних электронов, поэтому ведут себя очень похожим образом.

Другие Щелочные металлы

Все щелочные металлы

История

Что такое литий и как его обнаружили

Революционный металл для аккумуляторов

Литий, самый лёгкий металл на Земле, произвёл революцию в современной технике и медицине. Названный от греческого слова «lithos», означающего «камень», этот серебристо-белый щелочной металл был впервые открыт в 1817 году Йоханом Августом Арфведсоном в минерале петалите. Несмотря на то что литий — твёрдое вещество, он настолько лёгок, что плавает на воде, хотя при контакте бурно реагирует.

Уникальные физические свойства

Литий обладает необычными характеристиками, отличающими его от других металлов. При плотности всего 0.534 g/cm³ он вдвое менее плотный, чем вода. Он имеет самую высокую удельную теплоёмкость среди всех твёрдых элементов и наибольший температурный диапазон между температурами плавления и кипения среди всех элементов. Свежий литий обладает ярким металлическим блеском, но быстро тускнеет на воздухе, покрываясь серым слоем оксида.

Химическая реакционная способность

Будучи первым щелочным металлом, литий чрезвычайно реакционноспособен, но менее активен, чем другие элементы группы 1. Он реагирует с водой с образованием гидроксида лития и водорода: 2Li + 2H₂O → 2LiOH + H₂. В отличие от других щелочных металлов, литий при воздействии газа азота образует устойчивый нитрид (Li₃N), а его соединения часто проявляют ковалентный характер из-за малого размера и высокой плотности заряда ионов Li⁺.

Биологическое значение

Литий играет важную роль в нейрохимии и психическом здоровье. Соли лития применяются для лечения биполярного расстройства с 1949 года, что делает их одним из старейших психиатрических препаратов, используемых до сих пор. Металл преодолевает гематоэнцефалический барьер и влияет на работу нейромедиаторов, особенно на пути серотонина и норадреналина.

Применение

Для чего используется литий

Революционные применения

🔋 Революция в хранении энергии

  • Литий-ионные аккумуляторы: Tesla Model S содержит 7,104 литий-ионных элемента с 63 kg соединений лития
  • Бытовая электроника: каждый смартфон, ноутбук и планшет использует литий-ионную технологию
  • Аккумуляторы электромобилей: BMW i3, Nissan Leaf и Chevy Bolt используют катоды из фосфата лития-железа (LiFePO₄)
  • Накопители энергии для электросетей: системы Tesla Powerpack и Megapack хранят возобновляемую энергию с помощью литий-ионных массивов
  • Первичные литиевые батареи: неперезаряжаемые литиевые батареи питают кардиостимуляторы и дымовые извещатели

💊 Медицинские и фармацевтические применения

  • Лечение биполярного расстройства: карбонат лития (Li₂CO₃) и цитрат лития назначаются более чем 1+ миллиону пациентов по всему миру
  • Лечение депрессии: дополнительная терапия с СИОЗС при депрессии, устойчивой к лечению
  • Профилактика кластерной головной боли: карбонат лития в дозе 300-900mg в день снижает частоту и интенсивность приступов
  • Профилактика самоубийств: исследования показывают 13-кратное снижение риска самоубийства среди пользователей лития
  • Нейропротекция: исследования указывают на потенциальную возможность лечения болезни Альцгеймера и болезни Паркинсона

🏭 Промышленное производство

  • Стекло и керамика: оксид лития (Li₂O) снижает температуру плавления и тепловое расширение в посуде Pyrex и Corning
  • Производство алюминия: фторид лития улучшает проводимость и снижает энергопотребление на 10-15%
  • Смазочные консистентные материалы: стеарат лития образует высокотемпературные смазки для авиационной и автомобильной техники
  • Очистка воздуха: гидроксид лития (LiOH) удаляет CO₂ в космических аппаратах и подводных лодках: LiOH + CO₂ → LiHCO₃
  • Синтетический каучук: бутиллитий инициирует полимеризацию для производства высокоэффективных шин и синтетического каучука

⚗️ Передовые химические применения

  • Ядерный синтез: литий-6 производит тритий для термоядерных реакторов: ⁶Li + нейтрон → ³H + ⁴He
  • Органический синтез: литийорганические реагенты (например, н-бутиллитий) создают углерод-углеродные связи при производстве фармацевтических препаратов
  • Осушение: хлорид лития (LiCl) поглощает влагу в промышленных системах сушки
  • Металлургия: добавление лития к сплавам алюминия и магния повышает прочность и коррозионную стойкость

Обращение

Безопасность

Комплексные правила безопасности

⚠️ Физические и химические опасности

ЛЕГКОВОСПЛАМЕНЯЮЩИЙСЯ МЕТАЛЛ — РЕАГИРУЕТ С ВОДОЙ

  • Пирофорность: мелкодисперсный литий самовоспламеняется на воздухе
  • Реакция с водой: 2Li + 2H₂O → 2LiOH + H₂ + тепло (бурная, потенциально взрывоопасная)
  • Выделение водорода: реакция приводит к образованию легковоспламеняющегося газа водорода
  • Едкие продукты: образуется сильнощелочной гидроксид лития (pH >12)

🛡️ Предельные уровни воздействия OSHA

  • Установленный PEL отсутствует для металлического лития (недостаточно данных о токсичности)
  • Соединения лития: конкретные пределы OSHA отсутствуют; соблюдайте общие нормы работы с металлами
  • Медицинское наблюдение: требуется для работников, регулярно подвергающихся воздействию соединений лития
  • Терапевтический диапазон: уровень в крови 0.6-1.2 mEq/L при лечении биполярного расстройства
  • Порог токсичности: >1.5 mEq/L может вызвать тяжёлые неврологические симптомы

🧤 Средства индивидуальной защиты

  • Защита органов дыхания: противопылевая маска, одобренная NIOSH, при работе с порошком лития
  • Защита глаз: защитные очки от химических брызг и лицевой щиток при работе с реакционноспособными формами
  • Защита кожи: перчатки из неопрена или бутилкаучука (ПВХ не защищает от литийорганических соединений)
  • Одежда: огнестойкая одежда при работе с металлическим литием
  • Аварийное оборудование: аварийный душ и станции для промывания глаз в пределах 25 feet

📦 Требования к хранению и обращению

  • Металлический литий: хранить под минеральным маслом или в инертной атмосфере (аргон/азот)
  • Соединения лития: хранить в сухом прохладном месте вдали от кислот и окислителей
  • Тушение пожара: огнетушители класса D (медный порошок, графитовый порошок или песок)
  • Никогда не использовать воду: вода усиливает возгорание лития и увеличивает выделение водорода
  • Раздельное хранение: хранить отдельно от галогенов, кислот и сильных окислителей на расстоянии >6 meters

🚨 Порядок действий в чрезвычайных ситуациях

Пожар лития:

  • НЕ использовать воду, пену или CO₂ — применять только средства тушения класса D
  • Засыпать сухим песком, графитовым порошком или использовать специальный огнетушитель для лития
  • Эвакуировать территорию при наличии большого количества вещества
  • Позволить небольшому пожару догореть, если нет риска воздействия

Контакт с кожей/глазами:

  • Немедленно снять загрязнённую одежду
  • Промывать поражённые участки большим количеством воды не менее 15+ минут
  • Не пытаться нейтрализовать ожоги от щелочного гидроксида лития
  • При любом контакте с металлическим литием немедленно обратиться за медицинской помощью

Воздействие при вдыхании:

  • Немедленно вывести пострадавшего на свежий воздух
  • Наблюдать за признаками раздражения дыхательных путей или отёка лёгких
  • При наличии соответствующей подготовки и оборудования подать дополнительный кислород
  • При любом значительном воздействии требуется медицинское обследование

Токсическое воздействие на организм:

  • Ранние признаки: тошнота, диарея, тремор, сонливость
  • Тяжёлая интоксикация: спутанность сознания, судороги, повреждение почек, сердечные аритмии
  • Лечение: прекратить приём лития, увеличить потребление жидкости, контролировать электролиты
  • Гемодиализ: требуется при тяжёлом отравлении (уровень в крови >4.0 mEq/L)

⚠️ Особые условия на рабочем месте

  • Производство аккумуляторов: осуществлять контроль воздействия гексафторфосфата лития (LiPF₆)
  • Медицинские учреждения: регулярно контролировать уровень лития в крови у медицинских работников, работающих с препаратами лития
  • Исследовательские лаборатории: специальное обучение обращению с литийорганическими реагентами
  • Управление отходами: отходы металлического лития требуют специальной утилизации — никогда не выбрасывать в обычный мусор

Краткие ответы

Литий: часто задаваемые вопросы

Что такое Литий?

Литий (символ Li) — элемент 3 в периодической таблице, представитель семейства Щелочной металл в 2 периоде, 1 группе. Самый лёгкий металл, достаточно мягкий, чтобы резать его ножом, и достаточно активный, чтобы хранить его под слоем масла, — элемент, от которого работает почти каждое ваше перезаряжаемое устройство. При комнатной температуре это твёрдое вещество.

Какова электронная конфигурация Литий?

Электронная конфигурация Литий в основном состоянии — [He] 2s¹; она включает 2 занятые электронные оболочки с распределением 2, 1.

Каковы температуры плавления и кипения Литий?

Литий плавится при 453.7 K (180.5 °C) и кипит при 1615 K (1341.9 °C).

Какова атомная масса Литий?

Стандартная атомная масса Литий составляет 6.94 u. Это средневзвешенное значение для его природных изотопов, поэтому оно редко бывает целым числом.

Какова плотность Литий?

Плотность Литий составляет 0.534 г/см³. Плотность воды — 1,0 г/см³, поэтому блок из Литий плавает.

Какова электроотрицательность Литий?

Электроотрицательность Литий по шкале Полинга составляет 0.98. Шкала простирается от 0,70 (франций, наименее склонный притягивать электроны) до 3,98 (фтор, наиболее склонный). Такое низкое значение означает, что он легко отдаёт свои внешние электроны, образуя положительные ионы.

Кто и когда открыл Литий?

Литий был открыт в 1817 году Johan August Arfwedson. Назван в честь греческое lithos, «камень».

Насколько распространён Литий на Земле?

На долю Литий приходится около 20 мг/кг земной коры — он встречается нечасто, но не является редким.