鋰,銀白色的金屬。密度0.534克/厘米3。熔點(diǎn)180.54℃。沸點(diǎn)1317℃。是最輕的金屬。可與大量無(wú)機(jī)試劑和有機(jī)試劑發(fā)生反應(yīng)。與水的反應(yīng)非常劇烈。在500℃左右容易與氫發(fā)生反應(yīng),是唯一能生成穩(wěn)定得足以熔融而不分解的氫化物的堿金屬,電離能5.392電子伏特,與氧、氮、硫等均能化合,是唯一的與氮在室溫下反應(yīng),生成氮化鋰(Li3N)的堿金屬。由于易受氧化而變暗,故應(yīng)存放于液體石蠟中。
鋰 - 概述
簡(jiǎn)介
鋰(Lithium),是一種化學(xué)元素,它的化學(xué)符號(hào)是Li,它的原子序數(shù)是3,三個(gè)電子其中兩個(gè)分布在K層,另一個(gè)在L層。鋰是堿金屬中最輕的一種。鋰常呈+1或0氧化態(tài),是否有-1氧化態(tài)則尚未得到證實(shí)[1]。但是鋰和它的化合物并不像其他的堿金屬那么典型,因?yàn)殇嚨碾姾擅芏群艽蟛⑶矣蟹€(wěn)定的氦型雙電子層,使得鋰容易極化其他的分子或離子,自己本身卻不容易受到極化。這一點(diǎn)就影響到它和它的化合物的穩(wěn)定性[2]。鋰的英文為L(zhǎng)ithium,來(lái)源于希臘文lithos,意為“石頭”。Lithos的第一個(gè)音節(jié)發(fā)音“里”。因?yàn)槭墙饘伲谧蠓郊由喜渴?ldquo;钅”。
性質(zhì)
銀白色的金屬。密度0.534克/厘米3。熔點(diǎn)180.54℃。沸點(diǎn)1317℃。是最輕的金屬。可與大量無(wú)機(jī)試劑和有機(jī)試劑發(fā)生反應(yīng)。與水的反應(yīng)非常劇烈。在500℃左右容易與氫發(fā)生反應(yīng),是唯一能生成穩(wěn)定得足以熔融而不分解的氫化物的堿金屬,電離能5.392電子伏特,與氧、氮、硫等均能化合,是唯一的與氮在室溫下反應(yīng),生成氮化鋰(Li3N)的堿金屬。由于易受氧化而變暗,故應(yīng)存放于液體石蠟中。
存在
鋰在自然界中豐度較大,居第27位,在海水中大約2600億噸鋰,在地殼中約含0.0065%。鋰僅以化合物的形式廣泛存在于自然界中。鋰的礦物有30于種,主要存在于鋰輝石(LiAlSi2O6)和鋰云母以及透鋰長(zhǎng)石((LiNa)AlSi4O10)和磷鋁石中。在人和動(dòng)物的有機(jī)體、土壤和礦泉水、可可粉、煙葉、海藻中都有鋰的存在。人和動(dòng)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。
鋰 - 發(fā)現(xiàn)
發(fā)現(xiàn)人:阿爾費(fèi)德森
發(fā)現(xiàn)年代:1817年
發(fā)現(xiàn)過(guò)程:從金屬與酸作用所得的氣體中發(fā)現(xiàn)氫。 1817年,瑞典的阿爾費(fèi)德森,最先在分析透鋰長(zhǎng)石時(shí)發(fā)現(xiàn)了鋰。
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(fèi)特森。1817年,他在分析透鋰長(zhǎng)石時(shí),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(hào)定為L(zhǎng)i。該詞來(lái)自希臘文lithos(石頭)。鋰發(fā)現(xiàn)的第二年,得到法國(guó)化學(xué)家伏克蘭重新分析肯定。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(shí)76年。鋰在地殼中的含量比鉀和鈉少的多,它的化合物不多見(jiàn),是它比鉀和鈉發(fā)現(xiàn)的晚的必然因素。現(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(wàn)度。
鋰 - 綜合性質(zhì)
中文名稱:鋰
元素英文名稱:Lithium
來(lái)由:希臘文:lithos(石)
元素類型:堿金屬
相對(duì)原子質(zhì)量:6.941
氧化態(tài):Main Li+1
Other Li-1 (in liquid NH3)
電離能 (kJ/ mol)
M - M+ 513.3
M+ - M2+ 7298.0
M2+ - M3+ 11814.8
原子序數(shù):3
元素符號(hào):Li
相對(duì)原子質(zhì)量:6.941
核內(nèi)質(zhì)子數(shù):3
核外電子數(shù):3
核電核數(shù):3
質(zhì)子質(zhì)量:5.019E-27
質(zhì)子相對(duì)質(zhì)量:3.021
所屬周期:2
所屬族數(shù):IA
晶體結(jié)構(gòu):晶胞為體心立方晶胞,每個(gè)晶胞含有2個(gè)金屬原子。
晶胞參數(shù):
a = 351 pm
b = 351 pm
c = 351 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 90°
熱導(dǎo)率: W/(m·K)
84.8
聲音在其中的傳播速率:(m/S)
6000
莫氏硬度:0.6
摩爾質(zhì)量:7 g/mol
鋰 - 性質(zhì)與狀態(tài)
鋰是一種柔軟的,銀灰色,極易反應(yīng)的堿金屬元素。它在金屬中比重最輕。鋰在空氣中易被氧化,所以須貯存于固體石蠟或惰性氣體中。它能與水和酸作用放出氫氣,易與氧、氮、硫等化合。鋰鹽在水中的溶解度與鎂鹽類似,而不同于其他的堿金屬鹽。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(huì)象軟木塞一樣輕輕地浮起來(lái)。
在室溫條件下,鋰能和空氣中的氮?dú)夂脱鯕獍l(fā)生強(qiáng)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(mén)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。
物理性質(zhì)
鋰的密度非常小,僅有0.534g/cm3,為非氣態(tài)單質(zhì)中最小的一個(gè)。因?yàn)殇囋影霃叫。势浔绕鹌渌膲A金屬,壓縮性最小,硬度最大,熔點(diǎn)最高。溫度高于-117℃時(shí),金屬鋰是典型的體心立方結(jié)構(gòu),但當(dāng)溫度降至-201℃時(shí),開(kāi)始轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫘牧⒎浇Y(jié)構(gòu),溫度越低,轉(zhuǎn)變程度越大,但是轉(zhuǎn)變不完全。在20℃時(shí),鋰的晶格常數(shù)為3.50Å[3],電導(dǎo)約為銀的五分之一。鋰可以很容易的與除鐵以外的任意一種金屬熔合。
化學(xué)性質(zhì)
金屬鋰的化學(xué)性質(zhì)十分活潑,在一定條件下,能與除稀有氣體外的大部分金屬與非金屬反應(yīng),但不像其他的堿金屬那樣容易。鋰能同鹵素發(fā)生反應(yīng)生成鹵化鋰。常溫下,在除去二氧化碳的干燥空氣中幾乎不與氧氣反應(yīng),但在100℃以上能與氧生成氧化鋰,發(fā)生燃燒,呈藍(lán)色火焰,但是其蒸汽火焰呈深紅色,反應(yīng)如同點(diǎn)燃的鎂條一樣,十分激烈、危險(xiǎn);盡管它不如其他堿金屬那樣容易燃燒,但是它燃燒起來(lái)的猛烈程度卻是其他堿金屬所無(wú)法比的,就如同鎂燃燒比鈉燃燒更激烈一樣。氧族其它元素也能在高溫下與鋰反應(yīng)形成相應(yīng)的化合物。鋰與碳在高溫下生成碳化鋰。在鋰的熔點(diǎn)附近,鋰很容易與氫反應(yīng),形成氫化鋰。鋰還可以與水較快地發(fā)生作用,但是反應(yīng)并不特別劇烈,不燃燒,也不熔化,其原因是它的熔點(diǎn)、著火點(diǎn)較高,且因生成物L(fēng)iOH溶解度較小(20℃:12.3~12.8g/100gH2O),易附著在鋰的表面阻礙反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。([5])
鋰很軟,可以用小刀輕輕切開(kāi),新切開(kāi)的鋰有金屬光澤,但是暴露在空氣中會(huì)慢慢失去光澤,表面變黑,若長(zhǎng)時(shí)間暴露,最后會(huì)變?yōu)榘咨V饕巧裳趸嚭偷嚕瑲溲趸嚕詈笞優(yōu)樘妓徜嘯6]。
塊狀鋰可以與水發(fā)生反應(yīng),粉末狀鋰與水發(fā)生爆炸性反應(yīng)。鹽酸、稀硫酸、硝酸能與鋰劇烈反應(yīng),濃硫酸僅與鋰緩慢反應(yīng)。
鋰能同很多有機(jī)化合物發(fā)生反應(yīng),很多反應(yīng)在有機(jī)合成上有重要的意義。
同位素與核性質(zhì)
在自然界中,鋰是以兩種同位素組成,6Li和7Li,豐度分別為7.42%和92.58%。
通過(guò)人工制備,已得到鋰的四種放射性同位素5Li、8Li、9Li、11Li。他們的衰變方式如下:
鋰的同位素可以發(fā)生下列反應(yīng),放出熱量。也可以用來(lái)制作氚。
鋰 - 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(lái)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(rùn)滑脂的增稠劑。這種潤(rùn)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(lái)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。
熒光屏是把熒光物質(zhì)涂在玻璃上制成的。不過(guò)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(qiáng)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(dòng)機(jī)燃燒室和火箭、導(dǎo)彈外殼的保護(hù)層。鋰與鋁、鎂、鈹?shù)?ldquo;合作”組成合:金,既輕又韌,已被大量用于導(dǎo)彈、火箭、飛機(jī)等制造上。
潤(rùn)滑劑中加進(jìn)鋰的化合物,可以大大改善潤(rùn)滑效能。此種潤(rùn)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(dòng)力等部門(mén)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,它們的物理姓能不隨環(huán)境溫度變化而改變,因此是二種安全可靠的潤(rùn)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(rùn)滑劑,就足以用到汽車報(bào)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(guó)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(shí),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(hào)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(guó)防軍事部門(mén)中得到應(yīng)用。用鋰電池發(fā)電來(lái)開(kāi)動(dòng)汽車,行車費(fèi)用只有普通汽油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車的三分之一。鋰高能電池是一種很有前途的動(dòng)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(shí)不會(huì)產(chǎn)生有害氣體,不至于造成大氣污染。由鋰制取氚,用來(lái)發(fā)動(dòng)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(guó)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(wàn)噸烈性梯恩梯炸藥。據(jù)估計(jì),l公斤鈾的能量若都釋放出來(lái)可以使一列火車運(yùn)行4萬(wàn)公里; l公斤氘和氚的混和物卻可以使一列火車從地球開(kāi)到月球;而I公斤鋰通過(guò)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(guò)裂變產(chǎn)生的原子能人10倍。
合成原料
在許多反應(yīng)中,鋰可以作為原料或中間物。在合成與鋰相關(guān)的無(wú)機(jī)化合物時(shí),常常是將金屬鋰于其他單質(zhì)反應(yīng)。若要求純度較高,可以用鋰與氣態(tài)單質(zhì)或化合物反應(yīng)。例如用鋰和硫化氫合成硫化鋰。反應(yīng)方程式如下:
2Li + H2S = Li2S + H2
還原劑
主條目:Birch還原
金屬鋰溶于液氨和乙醇的混合溶劑中形成一個(gè)良好的還原劑,可以用來(lái)還原含芳環(huán)的有機(jī)化合物。比較貴重的甾族化合物通常用這種辦法來(lái)還原。這個(gè)方法的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)率較高,缺點(diǎn)是比用鈉還原昂貴,所以僅限于還原一些貴重的化合物。
催化劑
鋰可用作丁二烯、異戊二烯等二烯烴聚合催化劑,也可以用來(lái)制造共聚物。
電池工業(yè)
因?yàn)殇嚨脑恿亢苄。挥?,因此用鋰作陽(yáng)極的電池具有很高的能量密度。鋰也能夠制造低于室溫或高溫下使用的電池[2]。
低于室溫的電池,通常使用有機(jī)溶劑作為電解質(zhì),其中添加一些無(wú)機(jī)鹽增加導(dǎo)電性,常用無(wú)機(jī)鹽包括高氯酸鋰、六氟磷酸鋰、六氟砷酸鋰和硫化鋰等。二次鋰電池中正極材料也為含鋰化合物,如鋰鈷氧化物、鋰鎳氧化物、鋰錳氧化物、鋰鐵氧化物等等,以及其幾元化合物。二次鋰電池中負(fù)極材料,也與鋰的作用明顯。
電池陽(yáng)極是鋰,陰極常用金屬氯化物。例如鋰-氯化銀電池的電池反應(yīng)為:
Li + AgCl = LiCl + Ag
高溫下的電池,通常使用熔融的無(wú)機(jī)鹽作為電解質(zhì),因此必須在該鹽的熔點(diǎn)以上方可使用。例如:
2Li + Cl2 = 2LiCl
合金
摻有鋰的合金一般有強(qiáng)度大,密度小,耐高溫等特性。也有人用鋰合成了Li-Pb液態(tài)半導(dǎo)體合金。
其他用途
用鋰作為燃料發(fā)射的魚(yú)雷
鋰還能用于:
原子能工業(yè)中制造核反應(yīng)堆的載熱劑
制造特種合金、特種玻璃等
作冶金工業(yè)中的脫氧劑,脫硫劑和脫泡劑
作為燃料,可發(fā)射魚(yú)雷等武器
鋰 - 資源
鋰號(hào)稱“稀有金屬”,其實(shí)它在地殼中的含量不算“稀有”,地殼中約有0.0065%的鋰,鋰的地殼豐度為18x10-4%,居第二十七位,海水含鋰2x10-5%。已知含鋰的礦物有150多種,以鋰為主的礦物30種,具有工業(yè)價(jià)值的有六種,其中主要有鋰輝石(LiAlSi2O6)、鋰云母[Li2(F,OH)2Al(SiO3)3]、透鋰長(zhǎng)石等。海水中鋰的含量不算少,總儲(chǔ)量達(dá)2600億噸,可惜濃度太小,提煉實(shí)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(kāi)發(fā)利用。世界鋰儲(chǔ)量約3 670萬(wàn)噸,美國(guó)是鋰資源最豐富的國(guó)家。中國(guó)鋰資源豐富,產(chǎn)地主要分布在新疆、江西、湖南、四川等省,世界屋脊青藏高原,鹽湖星羅棋布,其中鋰、銣、銫含量之高,甚為罕見(jiàn)。我國(guó)的鋰礦資源豐富,以目前我國(guó)的鋰鹽產(chǎn)量計(jì)算,僅江西云母鋰礦就可供開(kāi)采上百年。
鋰 - 制備
鋰礦的提取法
硫酸鹽法
鋰輝石和硫酸鉀一起燒結(jié),鉀將鋰置換出來(lái),形成可溶于水的硫酸鋰。
2LiAl(SO3)2 + K2SO4 = Li2SO4 + 2KAl(SO3)2
硫酸鹽分解法在很長(zhǎng)一段時(shí)間是工業(yè)制備鋰的唯一方法。此方法不僅適用于鋰灰石,也可以用來(lái)處理鋰云母。
石灰法
將石灰或石灰石與鋰礦石一起燒結(jié),然后用水處理,浸去液經(jīng)過(guò)多次蒸發(fā),既可以從中結(jié)晶析出氫氧化鋰。反應(yīng)式如下,反應(yīng)溫度為1000℃:
2LiAl(SiO3)2 + 9CaO = Li2O + CaO·Al2O3 + 4[2CaO·SiO2]
這個(gè)方法的優(yōu)點(diǎn)是:
適用性強(qiáng),能夠分解幾乎所有的鋰礦石。
反應(yīng)不需要稀缺原料,石灰和石灰石均較便宜且容易獲得。
這個(gè)方法的缺點(diǎn)是:
要求精礦中含鋰量很高,因?yàn)樵跓Y(jié)時(shí)會(huì)使精礦貧化。
因?yàn)榻『蟮玫降氖窍∪芤海虼苏舭l(fā)會(huì)消耗大量的熱量并且花費(fèi)很多時(shí)間。
硫酸法
首先提出此方法的是R.B.Ellestad和K.M.Leute[4],此方法適用于β-鋰輝石和理云母。原理如下,反應(yīng)溫度為250-300℃:
2LiAl(SO3)2 + H2SO4 = Li2SO4 + H2O·Al2O3·4SiO2
此反應(yīng)的關(guān)鍵問(wèn)題是只能與β-鋰輝石反應(yīng),對(duì)于α-鋰輝石,硫酸無(wú)法與之反應(yīng)。用硫酸直接分解未經(jīng)鍛燒的鋰輝石,提取出來(lái)的鋰僅占總量的4%。
天然鹵水的提取
鋰的來(lái)源也包括天然鹵水和某些鹽湖水。加工過(guò)程是將鋰沉淀成Li2NaPO4,再將其轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓徜嚕纯梢宰鳛閬?lái)源來(lái)加工其他鋰化合物了。加工天然鹵水還可以得到硼砂、碳酸鉀、氯化鈉、硫酸鈉和氯化鎂等。
金屬鋰的制備
電解法
鋰可由電解熔融的氯化鋰而制得。Guntz首先建議用電解熔融的氯化鋰和氯化鉀的混合物來(lái)制備金屬鋰[8],這樣可以把熔融溫度從單質(zhì)鋰的610℃降低到400℃。以石墨為陽(yáng)極,以低碳鋼為陰極,電解槽壓為6.0-6.5V。這樣就可以得到純度為99%的鋰。
Li++e− →Li
2Cl−+2e− →Cl2
2LiCl(l) →2Li(s)+Cl2(g)
電解法制得的金屬鋰通常含有機(jī)械雜質(zhì)(例如Na、K、Mg、Ca、Fe、Si和Al等),因此需要提純;雜質(zhì)可以重新熔融在借助比重不同除去,不容易除去的鈉和鉀可以通過(guò)氫化法除去。
熱還原法
3Li2O + 2Al = 6Li + Al2O3—33.6千卡
2Li2O + Si = 4Li + SiO2—76.3千卡
因?yàn)檫€原氧化鋰是吸熱反應(yīng),再加上金屬鋰的性質(zhì)十分活潑,所以反應(yīng)只能在高溫和高真空中進(jìn)行。
鋰 - 鋰的生物必需性及人體健康效應(yīng)
鋰能改善造血功能,提高人體免疫機(jī)能。鋰對(duì)中樞神經(jīng)活動(dòng)有調(diào)節(jié)作用,能鎮(zhèn)靜、安神,控制神經(jīng)紊亂。鋰可置換替代鈉,防治心血管疾病。人體每日需攝入鋰0.1mg左右。
鋰的生物必需性及人體健康效應(yīng)。鋰是有效的情緒穩(wěn)定劑。隨著新的情緒穩(wěn)定劑的出現(xiàn),對(duì)鋰治療的興趣和研究雖已減少,但鋰仍是治療急性躁狂癥和躁狂-抑郁病預(yù)防性管理的最有效措施。許多研究證明,鋰對(duì)動(dòng)物和人具有必需功能或有益作用。動(dòng)物缺鋰可導(dǎo)致壽命縮短、生殖異常、行為改變及其他異常。人類流行病學(xué)研究顯示,飲水鋰濃度與精神病住院率、殺人、自殺、搶劫、暴力犯罪和毒品犯罪率呈顯著負(fù)相關(guān)。毒品犯的營(yíng)養(yǎng)性鋰補(bǔ)充研究證明鋰有改善和穩(wěn)定情緒的作用。心臟病人、學(xué)習(xí)低能者和在押暴力犯發(fā)鋰含量顯著降低。碳酸鋰治療的臨床研究表明,鋰的主要反應(yīng)器官為胃腸道、腎臟、神經(jīng)、肌肉、內(nèi)分泌和心血管系統(tǒng)。在170~228mgLi/d治療劑量范圍內(nèi),預(yù)期的血清鋰水平為0.4~0.8 mEq/L(2.78~5.55 mg/L),無(wú)毒性反應(yīng)。在鋰的危險(xiǎn)性評(píng)估中,對(duì)治療劑量采用10倍安全因子對(duì)孕婦和胎兒不造成危害,這相當(dāng)于成人每天攝入2
mg Li。動(dòng)物的NOAEL(無(wú)毒性作用水平)為10 mgLi/kg/d,采用32倍安全因子,得到日允許攝入量(ADI)為0.31
mgLi/kg/d。基于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),鋰的表觀缺乏攝入量為:山羊:<1.5mgLi/kg,大鼠:<15 μgLi/kg。人對(duì)鋰的飲食需要量約為60~100 μg/d,典型的日攝入量為200~600μg。蛋類、牛奶、奶制品、魚(yú)類、土豆和蔬菜含有豐富的鋰。
鋰 - 鋰與社會(huì)
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。它是非常活潑的堿金屬元素,常溫下它是唯一能與氮?dú)夥磻?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(zhǎng)的時(shí)間里,一直受到冷落,僅僅在玻璃、陶瓷和潤(rùn)滑劑等部門(mén),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(rùn)滑劑的增稠劑,鋰基潤(rùn)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(rùn)滑劑,就足以用到汽車報(bào)廢為止。
在冶金工業(yè)上,利用鋰能強(qiáng)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(guò)程中,加入十萬(wàn)分之一到萬(wàn)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(lái)作為火箭燃料的最佳金屬之一。1kg鋰通過(guò)熱核反應(yīng)放出的能量相當(dāng)于二萬(wàn)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(lái)代替固體推進(jìn)劑,用作火箭、導(dǎo)彈、宇宙飛船的推動(dòng)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(wàn)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(jiān)硬,用這種合金來(lái)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(gè)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(dú)特性能,人們稱它為“高能金屬”。
6Li捕捉低速中子能力很強(qiáng),可以用來(lái)控制鈾反應(yīng)堆中核反應(yīng)發(fā)生的速度,同時(shí)還可以在防輻射和延長(zhǎng)核導(dǎo)彈的使用壽命方面及將來(lái)在核動(dòng)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(lái)實(shí)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(kāi)發(fā)的優(yōu)質(zhì)能源,它以開(kāi)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(diǎn),已被廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域,是很有前途的動(dòng)力電池。用鋰電池發(fā)電來(lái)開(kāi)動(dòng)汽車,行車費(fèi)只有普通汽油發(fā)動(dòng)機(jī)車的1/3。由鋰制取氚,用來(lái)發(fā)動(dòng)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。
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(duì)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(lái)制造電視機(jī)顯象管。
二戰(zhàn)期間,美國(guó)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(shí),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(dòng)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(lái)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(guó)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(duì)復(fù)雜分子的特殊鍵合的強(qiáng)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(shí)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(lái)引入氨基,也被用作脫鹵試劑和催化劑。
人類對(duì)金屬鋰的應(yīng)用目前已有了良好的開(kāi)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(wèn)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。