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锂(Li)是一种银白色的金属元素，质软，是密度最小的金属。用于原子反应堆、制轻合金及电池等。锂和它的化合物并不像其他的碱金属那么典型，因为锂的电荷密度很大并且有稳定的氦型双电子层，使得锂容易极化其他的分子或离子，自己本身却不容易受到极化。这一点就影响到它和它的化合物的稳定性。 由于电极电势最负，锂是已知元素(包括放射性元素)中金属活动性最强(注意不是金属性，已知元素中金属性最强的是铯)的。 2018年8月，中科院国家天文台科研人员为首的团队依托LAMOST发现一颗奇特天体，其锂元素含量约是同类天体的3000倍，是人类已知锂元素丰度最高的恒星 。 发现历史 第一块锂矿石，透锂长石(LiAlSi₄O₁₀)是由巴西人(Jozé Bonifácio de Andralda e Silva)在名为Utö的瑞典小岛上发现的，于18世纪90年代。当把它扔到火里时会发出浓烈的深红色火焰，斯德哥尔摩的Johan August Arfvedson分析了它并推断它含有以前未知的金属，他把它称作lithium(锂)。他意识到这是一种新的碱金属元素。然而，不同于钠的是，他没能用电解法分离它。1821年William Brande电解出了微量的锂，但这不足以做实验用。直到1855年德国化学家 Robert Bunsen和英国化学家Augustus Matthiessen电解氯化锂才获得了大块的锂。锂的英文为Lithium，来源于希腊文lithos，意为'石头'。Lithos的第一个音节发音'里'。因为是金属，在左方加上部首'钅'。锂在地壳中的含量比钾和钠少得多 ，它的化合物不多见，是它比钾和钠发现的晚的必然因素。锂发现的第二年，得到法国化学家伏克兰重新分析肯定。 含量分布 在自然界中，主要以锂辉石、锂云母及磷铝石矿的形式存在。锂在地壳中的自然储量为1100万吨，可开采储量410万吨。2004年，世界锂开采量为20200吨， 其中，智利开采7990吨，澳大利亚3930吨，中国2630吨，俄罗斯2200吨，阿根廷1970吨。 锂号称'稀有金属'，其实它在地壳中的含量不算'稀有'，地壳中约有0.0065%的锂，其丰度居第二十七位。已知含锂的矿物有150多种，其中主要有锂辉石、锂云母、透锂长石等。海水中锂的含量不算少，总储量达2600亿吨，可惜浓度太小，提炼实在困难。某些矿泉水和植物机体里，含有丰富的锂。如有些红色、黄色的海藻和烟草中，往往含有较多的锂化合物，可供开发利用。中国的锂矿资源丰富，以中国的锂盐产量计算，仅江西云母锂矿就可供开采上百年。 制取方法 1855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。电解氯化锂制取锂要消耗大量的电能，每炼一吨锂就耗电高达六、七万度。 工业上可以用如下的方法制备锂单质:将氯化锂在不超过其熔点(602℃)的温度下灼烧干燥1h。使用经过氢氧化钾脱水干燥的、新蒸馏的吡啶溶解上述氯化锂，制成11.81%的氯化锂的吡啶溶液作为电解液。用石墨板作阳极，光洁的铂片或铁片作阴极，无隔膜。电解时采用的电压为1.4V，电流密度为0.2~0.3A/100c㎡。 主要用途 将质量数为6的同位素(6Li)放于原子反应堆中，用中子照射，可以得到氚。氚能用来进行热核反应，有着重要的用途。锂主要以硬脂酸锂的形式用作润滑脂的增稠剂。这种润滑剂兼有高抗水性、耐高温和良好的低温性能。锂化物用于陶瓷制品中，以起到助溶剂的作用。在冶金工业中也用来作脱氧剂或脱氯剂，以及铅基轴承合金。锂也是铍、镁、铝轻质合金的重要成分。 锂与生活日用息息相关，个人携带的笔记本电脑、手机、蓝牙耳机等数码产品中应用的锂离子电池中就含有丰富的锂元素。锂离子电池是高能储存介质，由于锂离子电池的高速发展，衍生带动了锂矿、碳酸锂等公司业务的蓬勃发展。金属锂电池在军用领域也有应用。 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锂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锂润滑剂，就足以用到汽车报废为止。 在冶金工业上，利用锂能强烈地和氧、氮、氯、硫等物质反应的性质，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，因此锂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锂、镁、铍等金属熔成合金，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。锂-铅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，人称它为'高能金属'。 锂电池是二十世纪三、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。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。 锂化合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。 氟化锂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. 用氘化锂和氚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。中国于1967年6月17日成功爆炸的第一颗氢弹里就是利用氘化锂。 硼氢化锂和氢化铝锂，在有机化学反应中被广泛用做还原剂，硼氢化锂能还原醛类、酮类和酯类等。氢化铝锂，是制备药物、香料和精细有机化学药品等中重要的还原剂。氢化铝锂，也可用作喷气燃料。氢化铝锂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。 |
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