Litio - Li

Litio: caratteristiche, composti, utilizzo e metodo di produzione del Litio

Il litio (il cui nome deriva dal gr. lìthos, pietra), scoperto da J.A. Arfvedson nel 1817, fu isolato in piccole quantità allo stato elementare l'anno seguente da H. Davy. Solo nel 1893 R. Bunsen e Matthiessen misero a punto un processo industriale per ottenere il metallo tramite elettrolisi del cloruro fuso.

In natura costituisce (combinato nello stato di ossidazione +1) lo 0,002-0.005% in peso della crosta terrestre. I suoi minerali più importanti sono alcuni allumo-silicati quali ad esempio lo spodumene, la lepidolite e l'ambligonite. E' presente in quantità notevoli (0,03-0.3% di cloruro di litio LiCl) in talune acque salmastre (in particolare nei deserti della California e del Nevada), e in minori quantità nelle acque del mare e in numerose acque minerali.

Il litio metallico è lucente e di colore argenteo. Tra gli elementi, escludendo quelli gassosi, è quello con densità più bassa. Appartiene al gruppo dei metalli alcalini e pertanto è un elemento elettropositivo, altamente reattivo, che tende a ridursi facilmente allo stato di ossidazione +1. All'aria e in presenza di umidità si ossida facilmente. In assenza di aria è stabile e può essere in tali condizioni fuso e manipolato; in atmosfera di ossigeno secco si incendia spontaneamente solo a temperature intorno a 200°C. Con l'acqua reagisce facilmente anche a freddo (ma meno violentemente degli altri metalli alcalini) svuluppando idrogeno. Alla temperatura ambiente si discioglie in ammoniaca liquida (dando una soluzione di colore blu) ma a temperature superiori ai 400°C reagisce con la stessa formando la litioammide LiNH2.

Litio: composti

Appartenendo al gruppo dei metalli alcalini, il litio perde facilmente un elettrone formando composti ionici corrispondenti al suo stato di ossidazione +1. I suoi composti principali sono:

L'idruro di litio LiH, si prepara per sintesi diretta tra gli elementi. È un idruro salino e un forte agente riducente.

L'ossido di litio Li2O, miscelato con ossidi e silicati viene impiegato nell'industria ceramica.

L'idrossido di litio LiOH, è una base forte, ottenuta facendo reagire l'ossido di litio con acqua.

Il carbonato di litio Li2CO3, il composto più importante, utilizzato per la preparazione di vetri e prodotti ceramici, nonché nei fondenti per saldatura; ha anche applicazioni terapeutiche nella prevenzione e nel trattamento di gravi psicosi maniaco-depressive.

Gli alogenuri di litio, tra i quali vanno ricordati il cloruro di litio LiCl e il bromuro di litio LiBr vengono utilizzate nella saldatura di molti tipi leghe metalliche. Il fluoruro di litio LiF trova applicazioni in smalti ceramici, nella saldatura di molti tipi di leghe metalliche.

Molto importanti sono alcuni derivati organici del litio. Tra questi i saponi al litio (p.e. lo stearato di litio), ottenibili per saponificazione di gliceridi o per neutralizzazione di acidi grassi con LiOH, che vengono impiegati nella preparazione di grassi lubrificanti resistenti all'idrolisi e all'ossidazione. Assai impiegati come reagenti in chimica organica sono infine i composti metallorganici del litio. I derivati litiorganici R—Li, che si ottengono facendo reagire un opportuno derivato organico con litio metallico (reazione di litiazione: R—Cl + 2Li → R—Li + LiCl), presentano caratteristiche chimiche molto simili a quelle dei composti di Grignard. Il legame carbonio-litio è molto polarizzato e, grazie al basso valore di elettronegatività del litio, il carbonio ha un carattere di carbanione e si comporta da specie nucleofila.

Litio: utilizzo

Il litio viene impiegato sia come degassificatore e agente di raffinazione (in particolare nel caso del rame e sue leghe) sia come componente (indurente) di leghe non ferrose (sono state sperimentate leghe ultraleggere alluminio-litio con tenori in litio superiori al 3%).

Impieghi potenzialmente molto importanti del litio si hanno in campo nucleare: infatti l'isotopo 6Li può dare luogo per irradiazione neutronica al trizio 3H e quindi a una reazione di fusione a catena, potenzialmente sfruttabile per ottenere energia

6Li + 1n → 3H + 4He

3H + 6Li → 2 4He + 1n

Litio: metodo di produzione

Per la produzione di litio metallico si utilizza il processo di elettrolisi del cloruro allo stato fuso. L'elettrolita è costituito dalla miscela eutettica di cloruro di potassio e cloruro di litio (circa 45%), il cui punto di fusione è pari a ca 350°C (mentre quello del cloruro di litio supera i 600°C). Il processo, simile a quello Downs utilizzato per la produzione del sodio metallico, impiega celle in acciaio rivestite internamente in refrattario, e portanti anodi in grafite (sui quali si libera il cloro) e catodi in acciaio (sui quali si deposita il litio fuso), disposti in modo tale da impedire il contatto tra i due elementi.