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Litio

Litio elemento

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 in composti nei quali assumne lo 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.

La configurazione elettronica del litio è la seguente 1s2 2s1.

litio

Litio

Composti del litio

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, tra i quali vanno ricordati il cloruro di litio LiCl e il bromuro di litio LiBr sono composti utilizzati 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 suoi derivati organici. Tra questi i suoi saponi, 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 suoi composti metallorganici. I derivati litiorganici R—Li, che si ottengono facendo reagire un opportuno derivato organico con Li metallico (reazione di litiazione: R—Cl + 2Li → R—Li + LiCl), presentano caratteristiche chimiche molto simili a quelle dei composti di Grignard.

Il suo legame con il carbonio è molto polarizzato e, grazie al basso valore di elettronegatività del Li, il carbonio ha un carattere di carbanione e si comporta da specie nucleofila.

ossido di litio

Ossido di Litio

Utilizzo

Questo metallo 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 Al-Li con tenori in Li superiori al 3%).

Impieghi potenzialmente molto importanti di questo elemento chimico si hanno in campo nucleare e più in particolare nella fusione 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

Metodo di produzione

Per la produzione del metallo puro si utilizza il processo di elettrolisi del cloruro allo stato fuso.

L'elettrolita è costituito dalla miscela eutettica (si veda: eutettico) 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 Li fuso), disposti in modo tale da impedire il contatto tra i due elementi.

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