世界上最輕的金屬——鋰
鋰是世界上最輕的金屬。鋰的原子序數(shù)是3,原子量是6.941,比重0.535g/cm3,只有鋁的1/5,水的1/2。它的元素名來源于希臘文Lithos,原意是“石頭”,是一種銀白色的金屬元素,質(zhì)軟,用普通的小刀就能輕易地把它切成幾塊。
發(fā)現(xiàn)及制備歷史
鋰在地殼中的含量比鉀和鈉少得多,它的化合物不多見,這使它比鉀、鈉晚發(fā)現(xiàn)。第一塊鋰礦石——透鋰長石(LiAISi4O10)是18世紀90年代由巴西人在瑞典小島上發(fā)現(xiàn)的,第一塊單質(zhì)鋰是在1821年由Wiliam Brande電解制備得到,但量太少不足以做實驗用,直到1855年德國化學家Robert Bunsen和英國化學家Augustus Matthiessen電解氯化鋰才獲得了大塊的鋰,工業(yè)化制鋰是在1893年被提出,鋰從被認定是一種元素到工業(yè)化制取前后歷時76年。
鋰的含量及分布
鋰號稱“稀有金屬”,其實它在地殼中的含量不算“稀有”,地殼中約有0.0065%的鋰,豐度居全球元素第二十七位。已知含鋰的礦物有150多種,其中主要有鋰輝石、鋰云母、透鋰長石等。鋰在地殼中的自然儲量為1100萬噸,可開采儲量410萬噸;在海水中鋰的含量不算少,總儲量達2600億噸,但濃度太小,提煉困難;在某些礦泉水和植物機體里含有豐富的鋰,如在人和動物機體、土壤、礦泉水中都能找到鋰,有些紅色、黃色的海藻和煙草中,往往含有較多的鋰化合物,可供開發(fā)利用。中國的鋰礦資源豐富,僅江西云母鋰礦就可供開采上百年。
鋰的主要用途
鋰在被發(fā)現(xiàn)后相當長的一段時間里“備受冷落”,其化合物僅僅在玻璃、陶瓷和潤滑劑等方面使用。以硬脂酸鋰、軟脂酸鋰等的形式用作潤滑劑的增稠劑,具有高抗水,耐高溫、低溫性能,在環(huán)境溫度變化時,性能可保持不變。這類潤滑劑在汽車的易磨零件上加一次,就足以用到汽車報廢為止。
鋰是制造高能電池的重要原料,一粒小小紐扣型的鋰電池可以供電子計算機連續(xù)使用5—10年,目前很多小轎車也開始使用鋰電池,具有費用低、不會污染大氣的優(yōu)點。鋰也是理想的火箭燃料,燃燒后釋放出來的熱量達10270千卡/千克,而煤油、液氧做氧化劑的燃料發(fā)熱量僅為2300千卡/千克。1kg鋰通過熱核反應放出的能量相當于2萬多噸優(yōu)質(zhì)煤的燃燒,若用鋰或鋰的化合物制成固體燃料來代替固體推進劑,不僅能量高、燃速大,而且有極高的比沖量,可用作火箭、導彈、宇宙飛船的推動力。
在冶金工業(yè)上,利用鋰能強烈地和氧、硫等物質(zhì)反應的性質(zhì),充當脫氧劑和脫硫劑。在銅的冶煉過程中,加入十萬分之一到萬分之一的鋰,能改善銅的內(nèi)部結(jié)構(gòu),使其變得更加致密,從而提高銅的導電性。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,并可以抗酸腐蝕。在鋁中加入少量的鋰、鎂、鈹?shù)冉饘偃鄢珊辖穑容p便,又特別堅硬,用這種合金來制造飛機,能使飛機減輕2/3的重量。
鋰的儲存方法
金屬鋰很活潑,與鉀、鈉類似,對皮膚有很強的腐蝕性,需隔絕空氣儲存。由金屬鋰引起的火災,不能用水或泡沫滅火劑撲滅,而要用碳酸鈉干粉。