Слово «металл» привычно ассоциируется с большим весом. Но это совсем не так – некоторые металлы настолько легкие, что даже не тонут в воде. А некоторые весят в сотню раз меньше пенопласта и все равно остаются прочным металлом. Возможно, вас также заинтересует статься про самые дорогие металлы в мире.
Узнай все о самом легком металле
Самые легкие металлы в мире
Лёгкими называют металлы, которые обладают небольшой плотностью. Это отнюдь не редкое явление. Вещества с такими характеристиками составляют примерно 20 % от массы земной коры. Они активно добываются и широко применяются в промышленности.
Самым лёгким металлом является литий. Кроме наименьшей атомной массы, он обладает и наименьшей плотностью, которая в два раза ниже, чем у воды. После лития идут калий, натрий, алюминий, рубидий, цезий, стронций и т. д. В их число входит и титан, который обладает самой высокой прочностью среди металлов.
Легкостью и прочностью обладает также алюминий. В земной коре он третий по распространённости. Пока люди не научились получать его промышленным путём, металл был дороже золота. Сейчас килограмм алюминия можно купить примерно за 2 доллара. Его применяют как в ракетной технике и военной промышленности, так и для изготовления пищевой фольги и кухонных предметов.
Сферы применения
Литий обладает уникальными свойствами и имеет много преимуществ перед другими металлами. Люди используют его в разных областях:
- Сульфид лития и меди выступает отличным полупроводником, предназначенным для создания термоэлектрических материалов.
- Металл, который даёт возможность получить тёмно-красное пламя, применяется при производстве пиротехники.
- Фторид вещества широко используется в изготовлении лазеров и оптики.
- В современной электронике применяют щелочные аккумуляторы с гидроксидом лития для получения максимальной мощности и продления срока службы средств.
- Вещество используется в качестве наполнителя для металлогалогенных ламп.
- Сплавы лития применяют в авиации и космонавтике.
- В металлургии материал используют как вспомогательное средство при выплавке алюминия. Полезное ископаемое повышает степень прочности и пластичности у разных сплавов.
- Из-за высокой удельной теплоёмкости металл распространён в производстве ядерных реакторов.
- В силикатной промышленности он необходим при создании определённых видов стекла и для покрытия изделий из фарфора.
- Гидроксид лития применяется для очистки помещений от углекислого газа.
- Соединения с этим веществом используют в текстильной промышленности для отбеливания тканей.
Различные соединения лития находят применение и в других областях. Поскольку его соли характеризуются целебными свойствами, вещество широко используется в сфере медицины. Лекарственные препараты с этим компонентом помогают в лечении аффективных расстройств и дерматологических заболеваний.
Литий
Литий находится в первой группе периодической таблицы элементов. Он стоит под номером 3, после водорода и гелия, и обладает самой маленькой атомной массой среди всех металлов. Простое вещество – литий, при нормальных условиях имеет серебристо-белый цвет.
Это самый лёгкий щелочной металл с плотностью 0,534 г/см³. Из-за этого он всплывает не только в воде, но и в керосине. Для его хранения обычно используют парафин, газолин, минеральные масла или петролейный эфир. Литий очень мягкий и пластичный, легко режется ножом. Чтобы расплавить этот металл, его нужно нагреть до температуры 180,54 °C. Закипит он только при 1340 °C.
В природе существует только два стабильных изотопа металла: Литий-6 и Литий-7. Кроме них, есть 7 искусственных изотопа и 2 ядерных изомера. Литий является промежуточным продуктом в реакции превращения водорода в гелий, участвуя, таким образом, в процессе образования звёздной энергии.
История открытия элемента
В 1817 году шведский химик Иоганн Арфведсон открыл вещество в минерале петалите, а затем — в пероксине сподуме и слюде лепидолите. А в 1818 году Гемфри Дэви получил его в виде металла в процессе разложения расплава гидроксида лития. Когда Леопольд Гмелин экспериментировал с солями, содержащими это вещество, он увидел, что при горении соединений пламя было окрашено в карминово-красный цвет.
Впервые литий был найден среди твёрдых горных пород, поэтому он получил наименование литион, что в переводе с греческого означает «камень». Современное название металлу дал Берцелиус.
Крупные месторождения лития были найдены в США, Боливии, Чили, Бразилии, Конго и Китае. В России почти 50% запасов природного ископаемого можно найти в Мурманской области. Вещество обнаружили в составе онгонитов и в сильносолёных озёрах, которые назвали рассолами.
Реакции с литием
Учитывая его щелочную природу, можно предположить, что он очень активен. Однако металл является самым спокойным представителем своей группы. При нормальной комнатной температуре литий слабо реагирует с кислородом и многими другими веществами. Свой «бурный нрав» он проявляет после нагревания, тогда он вступает в реакцию с кислотами, различными газами и основаниями.
В отличие от других щелочных металлов с водой он реагирует мягко, образуя гидроксид и водород. С сухим воздухом реакции практически нет. Но если он влажный, то литий медленно реагирует с его газами, образуя нитрид, карбонат и гидроксид.
При определённых температурах самый легкий металл активен с аммиаком, этиловым спиртом, галогенами, водородом, углеродом, кремнием, серой.
Из четырех процентов
История открытия лития началась с …математики. Химик Арфведсон анализировал минерал с рудника Уто. Ученый определил, что это обычный алюмосиликат, и содержание в нем алюминия, кремния и кислорода составляет 96%. Настырный химик задумался — что с оставшимися 4%. Отделив основные составляющие и растворив остаток, он получил раствор со щелочными свойствами. Логично было предположить, что открыт новый элемент.
Описанием минерала, из которого извлекли новый элемент, служат слова: «обычный булыжник». Потому и назвали новый металл литием (litos по латыни камень).
Сплавы лития
Свойства лития повышают отдельные качества металлов, из-за чего его часто используют в сплавах. Полезной является его реакция с окислами, водородом, сульфидами. При нагревании он образует с ними нерастворимые соединения, которые легко извлечь из расплавленных металлов, очистив их от этих веществ.
Для придания сплаву стойкости к коррозии и пластичности его смешивают с магнием и алюминием. Медь в сплаве с ним становится более плотной и менее пористой, лучше проводит электричество. Самый легкий металл повышает твёрдость и пластичность свинца. При этом он повышает температуру плавления многих веществ.
Благодаря литию металл становится прочным и устойчивым к разрушениям. При этом он не утяжеляет их. Именно поэтому сплавы на его основе применяются в космической инженерии и авиации. Главным образом используются смеси с кадмием, медью, скандием и магнием.
Физические свойства
В периодической системе литий (Li) имеет атомный номер 3. Химический элемент расположен во втором периоде первой подгруппы. Он относится к классу щелочных металлов и характеризуется светло-серебристым оттенком. Его свойства обусловлены электронным строением атома. Литий относится к семейству s-элементов. Его валентность равна +1. Атом характеризуется наличием двух оболочек. На внешнем слое расположены валентные электроны, участвующие в формировании химических связей. Ядро атома имеет положительный заряд. В нём находятся 3 протона и 4 нейтрона. Вокруг ядра по орбитам движутся 3 электрона.
Основные характеристики лития:
- температура плавления — 180 °C;
- температура кипения — 1340 °C;
- плотность при комнатной температуре — 0,533 г/см³;
- атомная и молекулярная масса вещества — 6,941;
- удельный вес — 0,539;
- твёрдость по Моосу — 0,6.
Литий — самый лёгкий металл. Он способен воспламеняться при температуре выше 200 °C. На воздухе он покрывается оксидно-нитридной плёнкой. При комнатной температуре вещество обладает кубической объёмноцентрированной кристаллической решёткой. Пластичный металл мягче свинца и твёрже натрия. Он хорошо обрабатывается прокаткой и прессованием.
Особые физические свойства лития обусловлены небольшим размером его атома. С натрием он соединяется при температуре не выше 380 °C. С ним не смешиваются расплавленный калий, рубидий или цезий.
Нахождение в природе и значение
Самый легкий металл имеет около 30 собственных минералов, но только 5 из них используются в промышленности: пенталит, амблигонит, лепидолит, циннвальдит и сподумен. Кроме того, находится он в солёных озёрах. Всего в земной коре содержится 0,005 % этого металла.
Большие промышленные запасы лития находятся на всех континентах. Его добывают в Бразилии, Австралии, ЮАР, Канаде, США и других странах. После чего применяют его в электронике, металлургии, лазерных материалах, ядерной энергетике и даже медицине.
Большое содержание лития есть в гумусах, что говорит о его участии в круговороте природных веществ. Металл присутствует в организме животных, а также во многих растениях. Литием богаты персики, грибы, редис, картофель, морковь.
В нашем организме он содержится в печени, крови, лёгких, костях и других органов. Недостаток лития приводит к нарушениям в работе нервной системы и мозга. Он повышает устойчивость организма к болезням, активизирует деятельность ферментов. С помощью него борются с болезнью Альцгеймера, психическими расстройствами, склерозом, а также различными зависимостями.
Месторождения
В природе литий содержится в солевых растворах (подземных водах). Твердые источники часто расположены в пегматитовых рудах. Минералы: сподумен, лепидолит, эльбаит, ядарит.
В России 16 месторождений, но добыча не производится.
Мировые месторождения:
- Боливия;
- Аргентина;
- Чили;
- Китай.
Печально: в нашей стране спрос на литий-ионные аккумуляторы покрывается китайским импортом. А могли бы сами производить…
Токсичность
Несмотря на важную биологическую роль лития в нашем организме, он может быть опасным. Самый легкий металл достаточно токсичен и способен вызывать отравления. При горении он провоцирует раздражение и отёки слизистых оболочек. Если на них попадет кусочек целого металла, произойдёт то же самое.
Литий нельзя брать в руки без перчаток. Взаимодействуя с влагой в воздухе или влагой на коже, он легко вызывает ожог. С расплавленным металлом нужно быть ещё осторожнее, так как его активность повышается в разы. При работе с ним нужно помнить, что это щелочь. Уменьшить его действие на кожу можно обычным уксусом.
В организме литий повышает устойчивость иммунной системы и улучшает работу нервной системы. Но его переизбыток сопровождается головокружением, сонливостью, потерей аппетита. Отравление металлом приводит к снижению либидо, слабости в мышцах, набору веса. При этом может ухудшиться зрение, память и наступить кома. Работать с литием нужно всегда в перчатках, защитном костюме и очках.
Добыча
В добыче литиевого рассола есть пара проблем — география и надежность.
Рассол выкачивают в «бассейны» — специальные пруды, где естественным выпариванием концентрируется содержание элемента. Нужна постоянно высокая температура (география) и время — процесс занимает до года. Дальше концентрированная рапа (1-2% Li) отправляют на обработку на химзавод.
Твердые источники разрабатываются традиционными методами бурения и переработки.
В мире четыре производителя контролируют 85% добычи (основные — Аргентина и Чили).
К сведению: крупнейшее месторождение лития в Боливии; это солончак Уюни. Там находится 70% мирового промышленного запаса металла.
Lithium. Nirvana
Я так счастлив, Ведь сегодня я нашёл своих друзей… Они в моей голове. Я такой безобразный, но это нормально, Ведь и ты такой… Мы разбили наши зеркала. Утро воскресенья. Для меня каждый день. И я не боюсь, зажги мои свечи… Я в оцепенении, ведь я нашёл бога…
Да…
Я так одинок, но это ничего, Я побрил себе голову… И я не печалюсь, И, может, Я виноват во всём, что слышал… Но я не уверен.. Я так взвинчен, Не дождусь встречи с тобой там… Мне всё равно. Я так возбужден, Но это не страшно, У меня добрые намерения.
Да..
Я люблю это — я не схожу с ума Я скучаю по тебе, я не схожу с ума, Я люблю тебя, я не схожу с ума, Я убью тебя, я не схожу с ума..
Я так счастлив, Ведь сегодня я нашёл своих друзей… Они в моей голове. Я такой безобразный, но это нормально, Ведь и ты такой… Мы разбили наши зеркала. Утро воскресенья. Для меня каждый день. И я не боюсь, зажги мои свечи… Я в оцепенении, ведь я нашёл бога…
Да…
Я люблю это — я не схожу с ума Я скучаю по тебе, я не схожу с ума, Я люблю тебя, я не схожу с ума, Я убью тебя, я не схожу с ума…
Автор перевода — tester
