Литий с водой характеристики

Литий: способы получения и химические свойства

Литий — это щелочной металл, серебристо-белого цвета. Самый легкий из металлов, мягкий, низкая температура плавления.

Литий получают в промышленности электролизом расплава хлорида лития в смеси с KCl или BaCl₂ (эти соли служат для понижения температуры плавления смеси):

2LiCl = 2Li + Cl₂

Качественная реакция

Качественная реакция на литий — окрашивание пламени солями лития в карминно-красный цвет .

Химические свойства

Литий — активный металл; на воздухе реагирует с кислородом и азотом, и покрывается оксидно-нитридной пленкой. Воспламеняется при умеренном нагревании; окрашивает пламя газовой горелки в темно-красный цвет.

1. Литий — сильный восстановитель . Поэтому он реагирует почти со всеми неметаллами .

1.1. Литий легко реагирует с галогенами с образованием галогенидов:

2Li + I₂ = 2LiI

1.2. Литий реагирует с серой с образованием сульфида лития:

2Li + S = Li₂S

1.3. Литий активно реагирует с фосфором и водородом . При этом образуются бинарные соединения — фосфид лития и гидрид лития:

3Li + P = Li₃P

2Li + H₂ = 2LiH

1.4. С азотом литий реагирует при комнатной температуре с образованием нитрида:

1.5. Литий реагирует с углеродом с образованием карбида:

1.6. При взаимодействии с кислородом литий образует оксид.

2. Литий активно взаимодействует со сложными веществами:

2.1. Литий бурно реагирует с водой . Взаимодействие лития с водой приводит к образованию щелочи и водорода. Литий реагирует бурно, но без взрыва.

2Li 0 + H₂ + O = 2 Li + OH + H₂ 0

Видеоопыт: взаимодействие щелочных металлов с водой можно посмотреть здесь.

2.2. Литий взаимодействует с минеральными кислотами (с соляной, фосфорной и разбавленной серной кислотой) со взрывом. При этом образуются соль и водород.

Например , литий бурно реагирует с соляной кислотой :

2Li + 2HCl = 2LiCl + H₂↑

2.3. При взаимодействии лития с концентрированной серной кислотой выделяется сероводород.

Например , при взаимодействии лития с концентрированной серной кислотой образуется сульфат лития, диоксид серы и вода:

2.4. Литий реагирует с азотной кислотой:

3Li + 4HNO_3(разб.) = 3LiNO₃ + NO↑ +2H₂O

2.5. Литий может реагировать даже с веществами, которые проявляют очень слабые кислотные свойства . Например, с аммиаком, ацетиленом (и прочими терминальными алкинами), спиртами , фенолом и органическими кислотами .

Например , при взаимодействии лития с аммиаком образуются амиды и водород:

2.6. В расплаве литий может взаимодействовать с некоторыми солями . Обратите внимание! В растворе литий будет взаимодействовать с водой, а не с солями других металлов.

Например , литий взаимодействует в расплаве с хлоридом алюминия :

3Li + AlCl₃ → 3LiCl + Al

Источник

Свойства лития. Реакции воды и некоторых кислот с литием

C какими веществами реагирует литий

Литий — металл первой группы второго периода в таблице Менделеева — был открыт в 1817 году. Сделал это открытие шведский ученый Иоганн Аугуст Арфведсон, когда он исследовал разные минералы. Элемент этот находился в петалите, сподумене и лепидолите. Немного позднее, в 1818 году, Гемфри Деви получил металлический литий.

Литий и его соединения являются незаменимыми химическими элементами в жизни человека. Литий используется во многих промышленных сферах:

• в производстве химических источников тока;
• в пиротехнике: нитрат лития придает огню красный цвет;

литий часто используется как металл для сплавов — с ним получаются легкие, но в тоже время прочные припои;

также литий используют в радиоэлектронике и ядерной энергетике;

в медицине широко применяют соли лития.

Вообще, в небольших количествах литий необходим для здоровья человека и поддерживает функционирование жизненно важных органов, таких как сердце, печень и легкие.

И это далеко не все сферы, где применяется этот металл и его соединения.

Физические свойства лития

Литий представляет собой щелочной металл серебристо-белого цвета. Он пластичен и легко поддается обработке: кубик металлического лития можно разрезать ножом.

Примечательно, что литий является единственным металлом из этой группы, который кипит и плавится при довольно высоких температурах: 1340 и 180,54 °С соответственно. Но также примечательно, что, по сравнению с «щелочными соседями», у лития самая низкая плотность (она в два раза меньше плотности воды). Из-за этого свойства литий не тонет даже в керосине.

Химические свойства

Литий относится к щелочной группе металлов, однако он устойчиво ведет себя на воздухе и практически не взаимодействует с кислородом, даже с сухим . Из-за необычных свойств лития — в отличие от других щелочных металлов — его не хранят в керосиновой жидкости. Кроме того, из-за малой плотности он держался бы на плаву. Хранить литий стоит в парафине, петролейном эфире, газолине или минеральном масле в герметичной жестяной упаковке.

Во влажном воздухе литий может вступать в медленные реакции с азотом и другими газами, которые входят в состав воздуха. При этом образуется: Li₃N, LiOH и Li₂­CO₃ — нитрид, гидроксид и карбонат соответственно.

Другие химические свойства лития

При нагревании с кислородом литий сгорает с образованием оксида лития Li₂O.

Литий и его соли окрашивают пламя в карминно-красный цвет.

Такая качественная реакция на литий была установлена Леопольдом Гмелином в 1818 году.

При температурах от 100 до 300 °С на поверхности лития образуется плотная оксидная пленка, которая защищает металл от дальнейшего окисления. Литий легко реагирует с галогенами (кроме йода).

С водой литий реагирует спокойно: реакция не сопровождается возгоранием или взрывом.

Литий взаимодействует со спиртами, образуя алкоголяты.

При нагревании реагирует с серой, кремнием, йодом, водородом с образованием сульфида, силицида, йодида и гидрида лития.

Реакция лития с водой

Реакция проходит довольно спокойно. Если литий — как и все щелочные металлы — опустить в воду, начнет образовываться щелочь и выделяться водород, а металл будет плавать на поверхности и буквально таять на глазах. Реакция растворения лития в воде сопровождается характерным шипением.

Щелочь, образующаяся в растворе, — гидроксид лития LiOH. Он представляет собой кристаллы белого цвета и является довольно сильным основанием:

2Li + 2H₂O → 2LiOH + H₂↑

Реакция лития и серной кислоты

Если добавить небольшую пластинку лития в концентрированную серную кислоту, получится сульфат лития, сероводород и вода.

Внимание! Не пытайтесь повторить этот опыт самостоятельно! Здесь вы найдете безопасные эксперименты, которые можно проводить дома.

Сама по себе реакция опасна, особенно в домашних условиях, поскольку литий моментально загорается ярким пламенем:

8Li + 5H₂­SO₄ → 4Li₂­SO₄ + Н₂S + 4H₂O

С разбавленной серной кислотой литий взаимодействует с образованием сульфата лития и водорода.

2Li + H₂­SO₄ → Li₂­SO₄ + Н₂

Реакция лития с азотной кислотой

Если опустить кусочек лития в разбавленную азотную кислоту, образуется нитрат лития, нитрат аммония и вода:

8Li + 10H­NO₃ → 8Li­NO₃ + NH₄NO₃ + 3H₂O

С концентрированной азотной кислотой литий реагирует иначе. Продуктами реакции будут нитрат лития, вода и диоксид азота:

Li + 2H­NO₃ → LiNO₃ +NO₂ + H₂O

Реакция с соляной кислотой

С соляной кислотой литий реагирует как и другие металлы — образуется хлорид лития и выделяется водород:

2Li + 2HCl = 2Li­Cl + H₂

Стоить отметить, что реакция лития и других щелочных металлов с кислотами идет неоднозначно, поскольку в растворах кислот содержится вода, с которой литий активно взаимодействует с образованием гидроксида лития, который вступает в реакцию с кислотами с образованием соли и воды.

Источник

Опасен ли литий в воде: взаимодействие с водой и методы определения

Ученые многих стран доказали, что литий в водедля питья снижает риски заболеваемости различных форм деменцией, включая болезнь Альцгеймера. Он применяется при избавлении от депрессии и агрессивного поведения. Необходим организму для поддержания иммунной и эндокринной системы. Ему приписывают противоанафилактическое и противоаллергическое действие. Но весь этот положительный эффект будет только в том случае, если литий в питьевой воде находится в допустимых рамках. Какие они, нужно ли строго контролировать содержания вещества в воде, как проводят определение лития в воде для питья — эти и другие вопросы стоит рассмотреть.

Литий: элемент и нормы содержания

Элемент является щелочным металлом. Он очень мягок, имеет серебристый оттенок. Его особенность — высокая активность, поэтому литий взаимодействует с водой и с воздушными массами очень быстро. В результате химической реакции активно выделяется водород и гидроксид элемента. В природные источники воды металл и его соединения попадают из грунта. При первом контакте сразу же литий реагирует с водой с выделением вспомогательных элементов.

В тканях человеческого организма мягкого металла содержится около 69-71 мг. Металл можно обнаружить в щитовидной железе, кишечнике исоединительных тканях, сердце и надпочечниках, плазме крови и легких, печени и лимфатических узлах. Усвоение организмом происходит только после растворения лития в воде — за сутки потребляется около 65-105 мкг (кроме беременных женщин). Он нейтрализует воздействие на ткани и органы этилового спирта, радиации и тяжелых металлов. Но положительный эффект будет только в том случае, если содержание лития в воде для питья не будет превышать норму. Также стоит учитывать, что щелочной микроэлемент поступает в организм с пищей. Его много в помидорах и печени животных, молочных продуктах и картофеле, рыбе и мясе, яйцах.

Согласно действующему СанПин, норма лития в воде— 0,03 мг/дм3.

Вред литиевой воды

Потребление щелочного металла в избытке будет оказывать токсический эффект на организм. Избыток точно не определен, поскольку взаимодействие лития с водой очень активно. Но врачи установили рамки для детей (предельная минимальная цифра) и взрослых (предельная максимальная цифра) — 90-200 мг. Порог токсичности зависит от массы тела, пола и возраста человека.

Избыточный литий в воде вред может нанести колоссальный. А именно:

• головокружения и мышечная слабость;
• снижение качества зрения и понижение АД;
• угнетение работы щитовидки и атаксия;
• диарея и токсический дерматит;
• полиурия и др.

Поэтому эксперты в области медицины рекомендуют проверять воду из природных источников на содержания в ней щелочных металлов.

Методы обнаружения лития

В домашних условиях обнаружить металл в жидкости крайне сложно, а подсчитать его количественный состав невозможно. Учеными разработана методика определения лития в воде с помощью количественного химического анализа. Применяется также капиллярный электрофорез, весовые техники. Исследования проводятся при помощи лабораторного оборудования. Пробы отбираются при соблюдении норм и правил специалистами.

Если химический анализ показал повышенное содержание щелочного металла, проводится очистка воды от лития фильтрационными установками. Результат их работы — улучшение органолептических качеств субстанции, повышение ее безопасности. Эффективность очистки 96-99%.

Источник

Система литий-вода

ПЕРВИЧНЫЕ ЛИТИЕВЫЕ ИСТОЧНИКИ ТОКА

Литий обладает самым отрицательным электродным потенциалом среди всех металлов: –3.055 В в воде. Это связано с малым радиусом иона Li + и его сильной гидратацией. В неводных растворителях его потенциал несколько положительнее: –2.887 В в пропиленкарбонате. Литий обладает самой высокой удельной энергией: 11760 Вт·ч/кг. Впервые интерес к разработке источников тока с использованием металлического лития в качестве отрицательного электрода проявился в 1960-ых годах. Вначале пытались применить традиционные водные электролиты (растворы щелочи). Появление на мировом рынке первых литиевых источников тока (ЛИТ) относится к началу 1970-х годов, и оно стало возможным только после разработки неводных растворов электролитов. Однако и с водным электролитом были разработаны литиевые ХИТ кратковременного действия. Рассмотрим вначале их.

Электрохимическая система может быть представлена в виде

где Me – это инертный катод, не участвующий в токообразующей реакции. Его изготавливают из недорогих металлов (железо, сталь, никель). Токообраующие реакции имеют следующий вид:

на аноде Li → Li + + e Е_– о = –3.056 В

на катоде Н₂О + е → 0.5 Н₂ + ОН — Е₊ о = –0.836В

суммарная Li + Н₂О → Li + + ОН — + 0.5 Н₂↑ Е о = +2.22 В

Электролитом является щелочной раствор гидроксида лития, который образуется сам за счет реакции лития с водой. Такие ХИТ изготавливают в резервном исполнении, т.е. без электролита. В таком неактивном состоянии источник может храниться длительное время (более 10 лет). Приводится в действие заполнением морской водой. Генерация электроэнергии протекает параллельно с прямой химической реакцией лития с водой, но эта реакция в концентрированной щелочи протекает довольно медленно, так что потери лития за счет саморастворения невелики. В результате источник Li/H₂O может работать несколько часов, обеспечивая очень высокие плотности тока (до 0.5 А/см 2 ) и очень большую удельную энергию (до 3000 Вт·ч/кг, сравните с другими электрохимическими системами). Система Li-H₂O – одна из самых энергоемких, но кратковременного действия. Основное применение – морское (гидроакустические буи, погружные аппараты, торпеды). Конструкции – самые разнообразные. Обычно требуется максимальная мощность, которая достигается при рабочем напряжении 1.2 В и плотности тока 0.3 А/см 2 (см. рисунок).

Кривые U – J и P – J для источника Li/H₂O (схематично).

Но система Li/H₂O – это скорее исключение. Длительно работающие ЛИТ удалось создать только с применением неводных растворителей.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник