МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 
 
 
 

ХИМИЧЕСКИЙ  ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра неорганической химии 
 
 
 

Курсовая работа на тему:

«Соединения лития» 
 
 
 
 
 
 

Студентки химического факультета

1 курса  5 группы

Лычковской Екатерины Валерьевны 
 

Руководитель:

Кандидат  химических наук

Рабчинский Сергей Михайлович,

кафедра неорганической химии

Белорусский государственный университет 
 
 
 
 

Минск

2011 

ОГЛАВЛЕНИЕ 

ВВЕДЕНИЕ.........................................................................................................3-4

ГЛАВА 1 Литий..................................................................................................5-7

ГЛАВА 2 Соединения Лития.............................................................................7

     2.1 Гидрид лития………………………………………………………8

     2.2 Оксид лития. Пероксид лития…………………………………….9-10

     2.3 Гидроксид лития…………………………………………………..10-11

     2.4 Галогениды лития…………………………………………………11-14

     2.5 Соли лития…………………………………………………………14-17

     2.6 Литийорганические соединения…………………………………17-18

ГЛАВА 3 Мировой рынок лития и его соединений.......................................19-20

ГЛАВА 4 Экспериментальная Часть……………………………………….21-24

ЗАКЛЮЧЕНИЕ....................................................................................................25

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК................................................................26

 

ВВЕДЕНИЕ

     В 1817 г. шведский химик А. Арфведзон, производя анализ сравнительно редкого минерала петалита, открыл в нем новый химический элемент. Присутствие этого элемента затем было обнаружено и в некоторых минералах, входящих в состав твердых каменистых пород. В настоящее время известно более двух десятков минералов, в составе которых присутствует химический элемент, открытый А. Арфведзоном. Этот элемент называется литием (от греческого слова "литос", что значит камень).

     В свободном виде литий получен  немецким химиком Р. Бунзеном и независимо от него английским физиком О. Матиссеном через 38 лет после открытия этого элемента. Литий - серебристо-белый, чрезвычайно легкий металл. По своей легкости литий занимает первое место среди других металлов. Он в 5 раз легче алюминия и почти в 2 раза легче воды. Поэтому литий плавает не только на воде, но даже и на керосине.

     Однако  из лития невозможно сделать не только самолет, но даже чайную ложку. Дело в  том, что литий энергично соединяется  с воздухом и водой, образуя вещества, совершенно лишенные механической прочности. Чайная ложка из лития при первом же помешивании горячего чая исчезла  бы в нем без остатка. Причем "растворение" ложки сопровождалось бы бурным выделением водорода, который вытесняется литием из воды. В природе лития сравнительно много, на его долю приходится 0,02 % от общего количества атомов земной коры. Крупнейшие месторождения литиевых соединений находятся в Канаде, США, в Юго-Западной Африке, Казахстане, Средней Азии. Помимо этого, обнаружено наличие растворимых соединений лития в насыщенных растворах  соляных озер. Так, например, в толще  соляных отложений озера Серлс в Калифорнии были обнаружены пустоты, заполненные, насыщенным рассолом, содержащим до 0,02 % соединений лития (хлористый литий). Растворимые соединения лития встречаются в некоторых источниках. Из них наибольшую известность получили источники курорта Виши и Дюркгейма.

     Литий применяется в металлургии. Ничтожные  добавки его (до 0,005 %) к меди улучшают ее качество. Литий благодаря своей  химической активности взаимодействует  с кислородом, азотом, серой, растворенными в меди, и, связывая их, играет для последней роль дегазатора. Незначительные добавки лития к алюминию, мангию и другим металлам повышают прочность и делают более стойкими против действия кислот и щелочей. В парах лития можно осуществлять сварку алюминия.

     Находят применение и соединения лития. Из них  особого внимания заслуживает соединение лития с водородом - гидрид лития, играющий роль своеобразного материала  для получения водорода. Гидрид лития можно рассматривать как удобную "компактную упаковку" водорода. Главная область применения гидрида лития-термоядерные процессы.

     Соединения  лития применяются в керамике для приготовления глазурей и  эмалей, в стеклоделии - для производства "опаловых" стекол и фильтров, пропускающих ультрафиолетовые лучи. Добавка едкого лития в щелочные аккумуляторы значительно повышает их электроемкость. Некоторые соединения лития (углекислый литий, салициловокислый литий) применяются в медицине для растворения мочевой кислоты. Накопление ее является причиной подагры.

     Одной из сложных технических задач  в практике плавания на подводных  лодках является очистка воздуха  от углекислоты при помощи соединений лития. Решение этой проблемы было важно  для космонавтов, оповестивших мир  о новой победе человеческого  разума.

     Именно  соединения лития находят широкое  применение в промышленности. Они широко используются в атомной промышленности, металлургии, органическом синтезе, производстве стекол, глазурей и эмалей, батарей, в качестве химических реагентов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      ГЛАВА 1

      Литий

       ЛИТИЙ (лат. Lithium), Li, химический элемент с атомным номером 3, атомная масса 6,941. Химический символ Li читается так же, как и название самого элемента. В настоящее время для получения металлического лития его природные минералы или разлагают серной кислотой (кислотный способ), или спекают с CaO или CaCO₃ (щелочной способ), или обрабатывают K₂SO₄ (солевой способ), а затем выщелачивают водой. В любом случае из полученного раствора выделяют плохо растворимый карбонат лития Li₂CO₃, который затем переводят в хлорид LiCl. Электролиз расплава хлорида лития проводят в смеси с KCl или BaCl₂ (эти соли служат для понижения

      Рис.1. Литий         температуры плавления смеси).

      2LiCl = 2Li + Cl₂

      В дальнейшем полученный литий очищают  методом вакуумной дистилляции.

      Физические свойства

      Литий — серебристо-белый металл, мягкий и пластичный, твёрже натрия, но мягче  свинца. Его можно обрабатывать прессованием и прокаткой.

      При комнатной температуре металлический  литий имеет кубическую объёмноцентрированную решётку (координационное число 8), которая при холодной обработке переходит в кубическую плотноупакованную решётку, где каждый атом, имеющий двойную кубооктаэдрическую координацию, окружён 12 другими. Ниже 78 К устойчивой кристаллической формой является гексагональная плотноупакованная структура, в которой каждый атом лития имеет 12 ближайших соседей, расположенных в вершинах кубооктаэдра.

      Из  всех щелочных металлов литий характеризуется  самыми высокими температурами плавления  и кипения (180,54 и 1340 °C, соответственно), у него самая низкая плотность  при комнатной температуре среди  всех металлов (0,533 г/см³, почти в  два раза меньше плотности воды).

      Маленькие размеры атома лития приводят к появлению особых свойств металла. Например, он смешивается с натрием  только при температуре ниже 380 °C и не смешивается с расплавленными калием, рубидием и цезием, в то время  как другие па́ры щелочных металлов смешиваются друг с другом в любых соотношениях. 
 

      Химические  свойства

      Литий является щелочным металлом, однако относительно устойчив на воздухе. Литий является наименее активным щелочным металлом, с сухим воздухом (и даже с сухим  кислородом) при комнатной температуре  практически не реагирует. По этой причине  литий является единственным щелочным металлом, который не хранится в  керосине (к тому же плотность лития  столь мала, что он будет в нём  плавать) и может непродолжительное  время храниться на воздухе.

      Во  влажном воздухе медленно реагирует  с азотом, находящимся в воздухе, превращаясь в нитрид Li₃N, гидроксид LiOH и карбонат Li₂CO₃. 

      6Li + N₂(влажн.) = 2Li₃N

      2H₂O + 2Li = 2LiOH + H₂ ↑

      2LiOH + CO₂ = Li₂CO₃ ↓ + H₂O

        В кислороде при нагревании горит, превращаясь в оксид Li₂O. Есть интересная особенность, что в интервале температур от 100 °C до 300 °C литий покрывается плотной оксидной плёнкой, и в дальнейшем не окисляется.

      4Li + O₂ = 2Li₂O

       В 1818 немецкий химик Леопольд Гмелин установил, что литий и его соли окрашивают пламя в карминово-красный цвет, это является качественным признаком для определения лития. Температура возгорания находится около 300 °C. Продукты горения раздражают слизистую оболочку носоглотки. 

      Спокойно, без взрыва и возгорания, реагирует с водой, образуя LiOH и H₂.

      2Li + 2H₂O = 2LiOH + H₂ ↑

      Реагирует также с этиловым спиртом (с образованием алкоголята), с водородом (при 500—700 °C) с образованием гидрида лития, с аммиаком и с галогенами (с  иодом — только Рис.2 Цвет       при нагревании).

  пламени 

      2Li + 2C₂H₅OH = 2C₂H₅ONa + H₂↑

      2Li + H₂ = 2LiH

      2Li + NH₃ = Li₂NH + H₂

      2Li + I₂ = 2LiI

        При 130 °C реагирует с серой с образованием сульфида. В вакууме при температуре выше 200 °C реагирует с углеродом (образуется ацетиленид). При 600—700 °C литий реагирует с кремнием с образованием силицида. Химически растворим в жидком аммиаке (−40 °C), образуется синий раствор.

      2Li + S = Li₂S

      2Li + 2C = Li₂C₂

      4Li + Si = Li₄Si

      O₃ + 4NH₃(ж) + Li = [Li(NH₃)₄]O₃

      Литий хранят в петролейном эфире, парафине, газолине и/или минеральном масле в герметически закрытых жестяных коробках. Металлический литий вызывает ожоги при попадании на влажную кожу, слизистые оболочки и в глаза. Широкое применение находят соединения лития. 
 

      Глава 2

      Соединения  Лития 

       Литий большее  сходен с магнием, чем со своими соседями по группе. Эта так называемая диагональная периодичность является следствием близости ионных радиусов элементов: R(Li⁺) 76 пм, R(Mg²⁺) 72 пм; для сравнения R(Na⁺) 102 пм. Арфведсон первым отметил при открытии лития как нового элемента, что его гидроксид и карбонат значительно менее растворимы, чем соответствующие соединения натрия и калия, и что Рис.3 Расположение    карбонат (подобно карбонату магния) легче разлагается                                     Li и Mg                          при нагревании. Подобным образом, фторид лития (как и фторид магния) гораздо менее растворим в воде, чем фториды других щелочных элементов. Это связано с высокой энергией кристаллической решетки, образованной катионами и анионами малых размеров. Напротив, соли лития с большими неполяризуемыми анионами, такими как перхлорат-ион, значительно более растворимы, чем соли других щелочных элементов, вероятно, из-за высокой энергии сольватации катиона лития. По той же причинам безводные соли очень гигроскопичны.