Литий как самый легкий металл

Новости

Время работы: с 10:00 до 21:00,
Выходной день: вторник
«Ретро-кафе»: в дни работы Планетария с 10:00 до 20:00.

Музей «Лунариум» временно закрыт

+7 (495) 221-76-90
АО «Планетарий» © 2017 г. Москва, ул.Садовая-Кудринская, д. 5, стр. 1

Элементы: Литий – самый лёгкий металл

Элемент №3 Таблицы Менделеева был открыт в 1817 году шведским минералогом и химиком, учеником знаменитого Берцелиуса — Августом Арфведсоном, при изучении минерала петалита (LiAlSi4O10), найденном на железном руднике Уто в Швеции. Точно установив, что содержания кремния, алюминия и кислорода в минерале составляют 96% массы минерала, учёный предположил, что оставшиеся 4% принадлежат неизвестному щелочному металлу. В чистом виде новый элемент впервые выделил британский химик и геолог Гемфри Дэви в 1818 году. Позже, по предложению Берцелиуса, новый металл получил название литий, так как был найден в камнях, от др. греч. λίθος — камень. В большинстве европейских языков, как и в латыни, элемент №3 называется Lithium и обозначается символом Li.


Петалит (LiAlSi4O10), месторождение Palelni (Мьянма), 4х2 см

Литий — серебристо-белый металл, мягкий, твёрже натрия, но мягче свинца, легко режется ножом. Среди щелочных металлов литий имеет самую высокую температуру плавления и кипения (180 и 1340 °C, соответственно) и самую низкую плотность среди всех металлов — 0,53 г/см³. Это самый лёгкий металл в Таблице Менделеева, поэтому он всплывает в воде.


Литий — серебристо-белый металл.

Согласно космологической теории Большого взрыва литий вместе с водородом и гелием, является одним из первичных элементов, которые появились в результате этого события 13,8 миллиарда лет назад. Среднее содержание (кларк) лития в земной коре составляет 40 г/т. Его основные минералы: лепидолит KLi1,5Al1,5[Si3AlO10](F, OH)2 и сподумен LiAl[Si2O6]. Исходным сырьём для получения этого металла являются минеральные литиевые руды (например, сподумен) и рассолы соляных озёр, богатые его соединениями. Почти все ме­сто­ро­ж­де­ния литиевых руд яв­ля­ют­ся ком­плекс­ны­ми и от­ра­ба­ты­ва­ют­ся для по­лу­че­ния ли­тия c по­пут­ным из­вле­че­ни­ем ря­да других цен­ных ком­по­нен­тов. Месторождения этого элемента известны в Боливии, США,Чили, Аргентине, Конго, Китае, Бразилии, Сербии. Солончак Уюни в Боливии — крупнейшее в мире комплексное месторождение литиевых руд.


Солончак Уюни, Боливия.

В России более 50 % запасов литиевых руд сосредоточено в редко-метальных месторождениях Мурманской области.

Самая распространённая область применения этого элемента — литиевые источники питания, которые используются там, где нужна компактность. Литий применяется при изготовлении стекол и керамики, защитных покрытий, смазочных материалов. Его используют в ядерной энергетике, медицине, металлургии и многих других областях промышленного производства.

Источник

Самые легкие металлы в мире

Интересные факты о самых легких металлах

Думая о металлах, мы обычно представляем себе что-нибудь очень тяжелое. Но в реальности так бывает далеко не всегда. Некоторые металлы весят намного меньше пенопласта, не тонут в воде, но все равно имеют высокую прочность.

Литий – самый легкий в природе металл

Как и все другие легкие металлы, литий относится к группе щелочных металлов и обладает повышенной химической активностью. Этот материал в два раза легче воды, и плавает он даже в керосине. В естественных условиях литий обнаруживается в горных породах. А в 19 веке его научились синтезировать с помощью лабораторных методов.
Литий отличается пластичностью и мягкостью, внешне очень похож на лед. Температура его плавления – 181 градус.

Чистый литий вступает в реакции с внешней средой, поэтому для практических целей его сплавляют с другими легкими металлами. А применяют такие сплавы во многих промышленных сферах – электроника, авиастроительство, фармацевтика, производство оптики, оружия, пиротехники.

Алюминий – идеальное сочетание прочности и легкости

Этот востребованный металл открыл датский ученый Эрстед в 1925 г. Первой вещью, которую изготовили из алюминия, стала детская погремушка. Алюминий очень удобен в обработке, поэтому впоследствии из него стали производить посуду, столовые приборы, фурнитуру, садовые инструменты, строительные конструкции и многие другие предметы, без которых невозможно вообразить наш современный быт.

Читайте также:  Покрытие для защиты от брызг металла

Микролаттис – легчайший искусственный металл

Из природных металлов самым легким является литий. Но всего несколько лет назад группа калифорнийских ученых представила уникальную разработку – сверхлегкий материал с прочностными характеристиками металла. Более чем на 99% микролаттис состоит из воздуха и весит в 100 раз меньше, чем пенопласт. Трудно себе представить, но если поместить кусок такого материала на белую шапку одуванчика, нежный цветок даже не помнется. Толщина стенки микролаттиса не превышает 100 нанометров (в тысячу раз тоньше одной волосинки).

По своей структуре материал очень похож на кость человека. Он состоит из перекрещивающихся никелевых трубок и без проблем выдерживает высокие нагрузки. Поэтому микролаттисом сразу же заинтересовалась всемирно известная компания Боинг. Сверхпрочный искусственный металл планируется использовать в авиапромышленности будущего.

Источник

Самый лёгкий металл

Возможно Вы представляете металл тяжелым или плотным. Это очень похоже на большинство металлов. Но есть и металлы, которые легче воды. И даже лёгкие, почти как воздух .

Самым легким или наименее плотным металлом, является литий . Его плотность 0,534 граммов на кубический сантиметр. Если бы литий не был таким активным, он плавал бы на воде.

Есть ещё два металлических элемента менее плотные, чем вода. Калий имеет плотность 0,862 граммов на кубический сантиметр . В то время как натрий имеет плотность 0,971 граммов на кубический сантиметр . Все остальные металлы периодической таблицы плотнее воды.

Хотя калий и натрий достаточно легкие, чтобы плавать на воде, они также очень активны, как и литий. При помещении в воду они горят или взрываются.

Водород — самый легкий элемент. Он состоит просто из одного протона и иногда нейтрона (дейтерий). При определенных условиях он образует твердый металл, который имеет плотность 0,0763 граммов на кубический сантиметр. Это делает водород наименее плотным металлом. Но обычно его таковым не считают. Потому что он не существует как металл естественным образом на Земле.

Самый лёгкий сплав

Хотя металлы могут быть легче воды, они тяжелее некоторых сплавов. Самым легким металлическим сплавом является решетка из никелево-фосфорных трубок ( металлическая микрорешетка ).

Она разработана исследователями Калифорнийского университета в Ирвине. Эта металлическая микрорешетка в 100 раз легче, чем кусок пенополистирола .

Даже несмотря на то, что составляющие сплава обладают обычной плотностью , материал чрезвычайно легкий.

Сплав представляет собой ячеистую структуру, на 99,9% состоящей из пор. При этом металлические трубки полые. Каждая трубка толщиной около 100 нанометров или в тысячу раз тоньше человеческого волоса.
Обязательно подписывайтесь, Вам также понравится:
Пенометалл: небольшой вес и высокая прочность
Почему графен до сих пор не используется повсеместно?
В 300 раз прочнее стали, в 7 раз легче воздуха

Источник

Литий: зачем нужен, как добывается и хватит ли его нам?

Так выглядит литийсодержащая руда
Литий — один из критически важных элементов для всей нашей цивилизации. Конечно, когда мы говорим о литии, на ум сразу приходят Li-ion батареи. И действительно, львиная доля добываемого лития уходит на нужды производителей аккумуляторов. Тем не менее, он используется и в других сферах.

Например, в металлургии, как черной, так и цветной, — металл применяется для раскисления и повышения пластичности и прочности сплавов. Также с его помощью производят стекла, которые частично пропускают ультрафиолет, он применяется в керамике. И это если не говорить о ядерной энергетике и атомной технике — его используют для получения трития. Короче, литий в буквальном смысле нарасхват. Под катом — поговорим об аккумуляторах, Tesla, способах добычи лития и его дефиците.

Но главное, конечно, батареи

Да, сейчас большая часть добываемого в мире лития уходит на производство литиевых аккумуляторов. По расчетам, на производство одной батареи для Tesla Model S требуется 63 кг этого металла с 99,5% чистоты.

Теперь давайте подумаем, что будет, если все, абсолютно все автомобили внезапно станут электрическими, с литиевыми батареями. По данным на 2016 год автомобилей в мире было 1,3 млрд. Сейчас, наверное, еще больше, но окей, воспользуемся этими данными четырехлетней давности.

Пусть не все новоявленные электрокары имеют настолько же вместительную батарею, как Tesla, уменьшим вес лития, необходимого для производства, на треть. Получается, что на одну такую батарею необходимо 44,1 кг чистейшего лития. Для наших 1,3 млрд автомобилей нужно 57,33 млрд кг лития. Неплохо, это 57,33 млн тонн лития, и только для нужд автомобильной промышленности.

Читайте также:  Лекарство при отравлении солями тяжелых металлов

К 2023 году массовое производство электромобилей стартует на предприятиях Mercedes, BMW, Toyota, Ford, Audi, Porsche, Volvo, Huyndai, Honda. По подсчетам экспертов, эти компании будут производить около 15 млн электрокаров ежегодно, на что потребуется около 100 000 тонн лития в год.

Но ведь не электромобилями едиными. У нас же в ходу миллиарды экземпляров разной техники с аккумуляторами — смартфонов, ноутбуков, планшетов и т.п. Они маленькие, да, но и для них понадобится много лития. Правда, гораздо меньше, чем для батарей электромобилей — на производство батарей для мобильных устройств уходит несколько процентов общемирового производства лития. В 2017 году Apple использовала всего 0,58% общемировых объемов добычи этого металла.

Но есть и другие батареи. Та же Tesla разрабатывает и реализует огромные аккумуляторные системы, которые служат для нивелирования скачков потребления энергии в пиковые часы. В крупном аккумуляторе содержится не менее тонны лития. Пока что производство таких систем не слишком масштабное, но через время все может измениться.


В целом, общемировое потребление лития к 2025 году составит не менее 200 000 тонн этого металла.

А как его добывают и хранят?

Литий — очень активный химически металл, поэтому его добыча ведется несколько отличными от добычи большинства прочих, обычных металлов способами. Есть два способа выделить Li.

Первый — из пегматитовых минералов, которые состоят из кварца, полевого шпата, слюды и других кристаллов. Ранее это был основной источник лития в мире. В Австралии, например, его добывают из сподумена, руды лития, минерала, который относится к пироксенам.

Второй — из глин солончаков. Такие есть в Южной Америке и той же Неваде, о которой говорилось выше. Насыщенные литием рассолы можно «обогащать» при помощи испарителя на солнечной энергии. Затем, после достижения нужной концентрации гидроксида лития, его осаждают, добавляя карбонат натрия и гидроксид кальция. Этот процесс не очень дорогой, но занимает продолжительное время — от 18 до 24 месяцев. Именно такой способ планирует использовать Маск.

У второго способа есть проблемы: при получении лития таким способом литий получает примеси — железо или магний (от магния сложнее всего избавиться). Тем не менее, на солончаковых землях много лития, и это делает второй способ очень привлекательным — от примесей все же можно избавиться.

К слову, солончаки как раз не входят в списки разведанных месторождений, поскольку добыча лития выпариванием солевых растворов — новый метод, который ранее не применялся. Так что вполне может быть, что запасов лития на Земле гораздо больше, чем считается.

Очень много лития в солончаковой пустыне Салар-де-Уюни на юго-западе Боливии. Под твердой коркой находится жидкий рассол с концентрацией лития в 0,3%.

Есть и другие способы, но все они чисто лабораторные. Например, пару лет назад на Хабре публиковалась новость о том, что литий можно добывать из рассолов при помощи металл-органических каркасных мембран.

Они копируют механизм фильтрации — ионную селективность — мембран биологических клеток в живых организмах. Кроме лития, этот способ дает и пресную воду, тоже ценный продукт. Но, к сожалению, ни стоимость, ни возможность масштабирования этого способа не освещены учеными. Да и спустя два года о коммерциализации метода так ничего и не слышно.

Еще литий можно добывать… из литиевых батарей. То есть перерабатывать батареи, получая снова металлический литий и другие необходимые для создания аккумуляторов материалы. Но пока что переработка батарей ведется в малых объемах. Это достаточно сложный и дорогой процесс, так что в ближайшее время вряд ли мы услышим о строительстве крупных заводов по переработке батарей. Да, ученые работают над этим, но все это пока что лишь исследования.

Сколько всего лития на Земле?

Да не так уж и много. Вернее, того, что разведали, относительно немного. В 2019 году глобальные подтвержденные запасы этого металла оценивались в 17 млн тонн. В России — около 900 000 тонн. Если взять потенциально «плодородные» месторождения, то получится около 62 млн тонн. Возможно, геологи разведают новые месторождения, но в любом случае лития на Земле мало.

Читайте также:  Когда создадут жидкого металла

Два года назад добыто было около 36 000 тонн. При этом 40% металла идет на аккумуляторы, 26% —на производство керамических изделий и стекла, 13% — выпуск смазочных материалов, 7% —металлургию, 4% — системы кондиционирования, 3% — медицина и полимеры.

Основные поставки лития ведутся из Австралии (18,3 тыс. тонн в год), затем Чили (14,1 тыс. тонн в год) и Аргентина (5,5 тыс. тонн в год). В ближайшее время поставщики лития планируют увеличить объемы его добычи и поставки на мировой рынок.

Кстати, компания Tesla, один из крупнейших потребителей лития, получила право на самостоятельную добычу металла в штате Невада, США. Илон Маск заявил, что его компания получила доступ примерно к 10 тыс. акров богатых литием залежей глины в Неваде.

Литий для всех, и пусть никто не уйдет обиженным?

Речь о недалеком будущем, когда понадобится производить гораздо больше литиевых батарей, чем сейчас. Насколько ученые могут судить, на ближайшие несколько лет этого металла хватит всем.

С течением времени компании найдут способ снизить количество лития в батареях — уже сейчас ведутся исследования на эту тему. Скорее всего, добыча лития из рассолов тоже станет наращивать обороты, так что общие объемы металла возрастут, и весьма значительно.

Но что будет через 10-20-30 лет? Сложно сказать. Возможно, «выстрелит» новая технология производства аккумуляторов, предложенная учеными или корпорациями. А может быть, специалисты смогут изменить конструкцию текущих аккумуляторов, значительно сократив количество лития, необходимое для производства одной батареи.

В целом, пока что пути решения проблемы дефицита лития есть, и их немало. Давайте вспомним об этом вопросе лет через 5 и обсудим изменения здесь же, на Хабре. Хотелось бы надеяться, к тому времени не начнутся «литиевые войны», ведь этот металл уже называют «новой нефтью».

Источник

Какой металл самый легкий? Самый легкий металл в мире

Многие из нас неохотно посещали уроки химии, испытывая сложности с пониманием этой непростой, но интересной науки. Постараемся доступно объяснить один интересный факт о металлах и их свойствах.

Скорее всего, металл представляется вам плотным или тяжелым. Неудивительно: такими признаками обладает большая их часть. Но знаете ли вы, что есть металлы, вес которых легче воды и сопоставим с тяжестью воздуха?

Литий – самый легкий металл с наименьшей плотностью, которая составляет 0,534 грамм на 1 кубический сантиметр. Не будь литий столь активным, он бы с легкостью плыл по воде. Литий имеет серебристо-белый цвет.

Сюда же относится калий , который по плотности уступает воде: она составляет 0,862 грамма на кубический сантиметр. Плотность натрия – 0,971 грамм на тот же объем. Остальные металлы, входящие в периодическую таблицу, имеют более высокую плотность, чем вода. Оба вещества также серебристо-белого цвета.

Несмотря на то, что натрий и калий за счет своей легкости могли бы плавать на воде, они имеют такую же высокую активность, как у лития. Если поместить их в воду, металлы начнут гореть или взрываться.

Самым легким элементом считается водород , состоящий из одного протона и нейтрона. Определенные факторы могут сделать его твердым металлом с плотностью 0,0763 грамма на кубический см. Из-за этого водород – наименее плотный металл, хотя его не принято таким считать, так как водорода не бывает на Земле в чистом виде, он является частью молекулярных соединений, присутствуя в воде и органических веществах.

Да, металлы бывают более легкими, чем вода, но они тяжелее, чем сплавы. Самый легкий металлический сплав – решетка из никелево-фосфорных трубок , которую также называют металлической микрорешеткой . Ее разработкой занимались ученые из Калифорнийского университета в Ирвине и Калифорнийского технологического института . Например, кусок пенополистирола (проще говоря, пенопласта ) в 100 раз тяжелее металлической решетки. Хотя составляющие сплава имеют обычную плотность, он невероятно легок.

Металлическая решетка – это ячеистая структура, состоящая на 99,9% из пор; металлические трубки полые. Трубка имеет ширину примерно 100 нанометров, то есть в 1000 раз тоньше волоса человека!

Вот такая занимательная химия. Не все знают эти факты о металлах, ассоциирующихся у большинства с чем-то грубым и тяжелым.

Ставьте ПАЛЕЦ ВВЕРХ и ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ на Дзен канал

Источник

Поделиться с друзьями
Металл