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锂与社会 |
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| 一、锂的存在、发现和制取 锂在地壳中约含0.0065%，其丰度居第27位。在海水中大约2600亿吨锂，人和动物体内也有极少的锂存在。体重70公斤的正常人体中，锂的含量为2.2毫克。目前自然界已发现含锂矿石达150多种。锂在自然界中存在的主要形式为锂辉石(LiAlSi2O6)，锂云母[Li2(F,OH)2Al(SiO3)3]等，我国江西有丰富的锂云母矿。 锂是在1817年被著名化学家贝齐里乌斯的学生阿尔费特逊在分析一种矿石的成分时发现的，贝齐里乌斯将其命名为锂。到1855的年本生和马奇森采用电解熔化氯化锂的方法才制得它，工业化制锂是在1893年由根莎提出的，锂从被认定是一种元素到工业化制取前后历时76年。现在电解LiCl制取锂，仍要消耗大量的电能，每炼一吨锂就耗电高达六、七万度。 二、锂的性质及用途 锂具有高的比热和电导率，它的密度是0.53克/厘米3，是自然界中最轻的金属。它是非常活泼的碱金属元素，常温下它是唯一能与氮气反应的碱金属元素.自然界存在的锂由两种稳定的同位素63Li和73Li组成。锂只能存放在凡土林或石蜡中。 锂在发现后一段相当长的时间里，一直受到冷落，仅仅在玻璃、陶瓷和润滑剂等部门，使用了为数不多的锂的化合物。 锂早先的主要工业用途是以硬脂酸理的形式用作润滑剂的增稠剂，锂基润滑脂兼有高抗水性，耐高温和良好的低温性能。如果在汽车的一些零件上加一次锤润滑剂，就足以用到汽车报废为止。 在冶金工业上，利用锂能强烈地和O、N、Cl、S等物质反应的性质，充当脱氧剂和脱硫剂。在铜的冶炼过程中，加入十万分之一到万分之一的锂，能改善铜的内部结构，使之变得更加致密，从而提高铜的导电性。锂在铸造优质铜铸件中能除去有害的杂质和气体。在现代需要的优质特殊合金钢材中，锂是清除杂质最理想的材料。 1kg锂燃烧后可释放42998kJ的热量，因此理是用来作为火箭燃料的最佳金属之一。1kg锂通过热核反应放出的能量相当于二万多吨优质煤的燃烧。若用锂或锂的化合物制成固体燃料来代替固体推进剂，用作火箭、导弹、宇宙飞船的推动力，不仅能量高、燃速大，而且有极高的比冲量，火箭的有效载荷直接取决于比冲量的大小。 如果在玻璃制造中加入锂，锂玻璃的溶解性只是普通玻璃的1/100（每一普通玻璃杯热茶中大约有万分之一克玻璃），加入锂后使玻璃成为“永不溶解”，并可以抗酸腐蚀。 纯铝太软,当在铝中加入少量的Li、Mg、Be等金属熔成合金，既轻便，又特别坚硬，用这种合金来制造飞机，能使飞机减轻2/3的重量，一架锂飞机两个人就可以抬走。Li－Pb合金是一种良好的减摩材料。 真正使锂成为举世瞩目的金属，还是在它的优异的核性能被发现之后。由于它在原子能工业上的独特性能，人们称它为“高能金属”。 6Li捕捉低速中子能力很强，可以用来控制铀反应堆中核反应发生的速度，同时还可以在防辐射和延长核导弹的使用寿命方面及将来在核动力飞机和宇宙飞船中得到应用。6Li在原子核反应堆中用中子照射后可以得到氚，而氚可用来实现热核反应。 6Li在核装置中可用作冷却剂。 锂电池是本世纪三、四十年代才研制开发的优质能源，它以开路电压高，比能量高，工作温度范围宽，放电平衡，自放电子等优点，已被广泛应用于各种领域，是很有前途的动力电池。用锂电池发电来开动汽车，行车费只有普通汽油发动机车的1/3。由锂制取氚，用来发动原子电池组，中间不需要充电，可连续工作20年。目前，要解决汽车的用油危机和排气污染，重要途径之一就是发展向锂电池这样的新型电池。 三、锂的化合物用途 锂化物早先的重要用途之一是用于陶瓷制品中，特别是用于搪瓷制品中，锂化合物的主要作用是作助熔剂。 LiF对紫外线有极高的透明度，用它制造的玻璃可以洞察隐蔽在银河系最深处的奥秘。锂玻璃可用来制造电视机显像管。 二战期间，美国飞行员备有轻便应急的氢气源—氢化锂丸。当飞机失事坠落在水面时，只要一碰到水，氢化锂就立即溶解释放出大量的氢气，使救生设备充气膨胀. 当狼吃下含有锂化合物的肉食后,能引起消化不良，食欲大减，从而改变狼食肉的习性，这种习性还具有遗传性。 锂盐可治疗癫狂病，己在临床上得到应用。动脉硬化性心脏病的发病率，与该地区饮食中锂的含量成反比。北京积水潭医院利用锂制剂治疗急性痢疾，疗效近90％。北京同仁医院采用锂制剂，医治再生障碍性贫血也有一定的疗效。 用氘化锂和氮化锂来代替氘和氚装在氢弹里充当炸药，达到氢弹爆炸的目的。我国于1967年6月17日成功爆炸的第一颗氢弹里就是利用氘化锂。 LiBH4和LiAlH4，在有机化学反应中被广泛用做还原剂，LiBH4能还原醛类、酮类和酯类等。LiAlH4，是制备药物、香料和精细有机化学药品等中重要的还原剂。LiAlH4，也可用作喷气燃料。LiAlH4是对复杂分子的特殊键合的强还原剂，这种试剂已成为许多有机合成的重要试剂。 有机锂化合物与有机酸反应，得到能水解成酮的加成产物，这种反应被用于维生素A合成的一步。有机锂化物加成到醛和酮上，得到水解时能产生醇的加成产物。 由锂和氨反应制得的氨基锂被用来引入氨基，也被用作脱卤试剂和催化剂。 人类对金属锂的应用目前已有了良好的开端，但由于锂的生产工艺比较复杂，成本很高。如果人们一旦解决了这些问题，锂的优良性能将得到进一步的发挥，从而扩大它的应用范围。 锂，原子序数3，原子量6.941，是最轻的碱金属元素。元素名来源于希腊文，原意是“石头”。1817年由瑞典科学家阿弗韦聪在分析透锂长石矿时发现。自然界中主要的锂矿物为锂辉石、锂云母、透锂长石和磷铝石等。在人和动物机体、土壤和矿泉水、可可粉、烟叶、海藻中都能找到锂。天然锂有两种同位素：锂6和锂7。 金属锂为一种银白色的轻金属；熔点为180.54°C，沸点1342°C，密度0.534克/厘米³，硬度0.6。金属锂可溶于液氨。 锂与其它碱金属不同，在室温下与水反应比较慢，但能与氮气反应生成黑色的一氮化三锂晶体。锂的弱酸盐都难溶于水。在碱金属氯化物中，只有氯化锂易溶于有机溶剂。锂的挥发性盐的火焰呈深红色，可用此来鉴定锂。 锂很容易与氧、氮、硫等化合，在冶金工业中可用做脱氧剂。锂也可以做铅基合金和铍、镁、铝等轻质合金的成分。锂在原子能工业中有重要用途。 化学元素详解元素 名称 锂 元素符号 Li 原子 序数 3 相对原子质量 (12C = 12.0000) 6.941 英文名称 Lithium 原子结构 原子半径/Å: 2.05 原子体积/cm3/mol: 13.1 共价半径/Å: 1.23 电子构型: 1s2 2s1 离子半径/Å: 0.76 氧化态: Ⅰ 电子模型 发现 1817年在瑞典的斯德哥尔摩,由 J.A. Arfvedson 发现。 来源 锂辉石、锂云母和盐湖等，可由电解氯化锂溶液而制得。 用途 用于电池、玻璃、陶瓷、润滑剂、传热介质、火箭驱动剂、vitamin A 的合成等方面。 物理性质 状态：软的银白色金属,是最轻的金属。 熔 点(℃):180.7 沸 点(℃):1342 密度(g/CC,300K):0.534 比 热/J/gK : 3.6 蒸发热/KJ/mol : 145.92 熔化热/KJ/mol: 3 导电率／106/cm : 0.108 导热系数／W/cmK: 0.847 化学性质 地质数据 丰 度 滞留时间/年: 2 × 106 太阳(相对于 H=1 × 1012): 10 海水中/ p.p.m.: 0.17 地壳/p.p.m.: 20 生 物 数 据 人体中含量 肝/p.p.m.: 0.025 器官中: 肌肉/p.p.m.: 0.023 血/mg dm-3 : 0.004 日摄入量/mg: 0.1 - 2 骨/p.p.m.: 1.3 人(70Kg)均体内总量/mg: 7 |
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