Litio

 

El Litio, de símbolo Li, encabeza la familia de los metales alcalinos en la tabla periódica. Su nombre proviene del griego “lithion” (piedrecilla).

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Johan August Arfwedson (12 enero 1792 - 28 octubre 1841)

Es un elemento metálico, blanco plateado, químicamente reactivo, y el más ligero en peso de todos los metales.

Pertenece al grupo 1 (o IA) del sistema periódico, lo que implica que su valencia es 1.

Muchas propiedades físicas y químicas son tanto o más parecidas a las de los metales alcalinotérreos que a las de su grupo.

Clasificación: Metal alcalino Grupo 1

Número atómico: 3

Masa Atómica: 6,941

Valencia: 1

Número de protones/electrones: 3

Número de neutrones (Isótopo 7-Li): 4

Estructura electrónica: [He] 2s1

Electrones en los niveles de energía: 2, 1

Números de oxidación: +1

Electronegatividad: 0,98

Energía de ionización (kJ.mol-1): 519

Afinidad electrónica (kJ.mol-1): 60

Radio atómico (pm): 152

Radio iónico (pm) (carga del ion):58 (+1)

Entalpía de fusión (kJ.mol-1): 4,6

Entalpía de vaporización (kJ.mol-1): 134,7

Punto de Fusión (º C): 180,5

Punto de Ebullición (º C): 1342

Densidad (kg/m3): 534; o (g/ml): 0,53  (20º C)

Volumen atómico (cm3/mol): 12,99

Estructura cristalina: Cúbica

Color: Blanco-Plateado

Isótopos: Dos isótopos naturales: 6-Li (7,5%) y 7-Li (92,5%). Siete isótopos inestables, el de mayor período de semidesintegración: 8-Li (838 milisegundos).

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Petalita

El litio fue individualizado en 1817 por el químico sueco Johan August Arfwedson, integrado al hidróxido de litio en la petalita, y también fue Sir Humphry Davy quien por primera vez logró aislarlo en 1818 en trazas por electrólisis de óxido de litio ( Li2O). En 1855, Bunsen y Matthiessen lo obtuvieron en grandes cantidades por electrólisis de fosfato de litio (Li3PO4) fundido.

Entre los principales compuestos de litio se encuentra el carbonato de litio (Li2CO3) que, al igual que el fosfato de litio (Li3PO4), se diferencia de los otros carbonatos y fosfatos de metales alcalinos por su difícil solubilidad en el agua. El cloruro de litio (LiCl) es soluble en el alcohol.

Minerales que lo contienen: espodumena [LiAl(Si2O6)], lepidolita [(K,Li)(Al2Si3O10)(OH,F)2], petalita [(Li,Na)(AlSi4O10)], ambligonita ((Li,Na)Al(PO4)(F,OH)].

No se encuentra libre en la naturaleza. Se encuentra combinado en pequeñas unidades cerca de todas las rocas ígneas y aparece en las aguas de muchos manantiales. Sus principales minerales son los mencionados más arriba. El litio es un elemento moderadamente abundante y está presente en la corteza terrestre en 65 partes por millón (ppm). Ocupa el lugar 35 en abundancia de la corteza terrestre.

Actualmente se obtiene por electrólisis de cloruro de litio (LiCl) fundido (punto de fusión  613º C) o de una mezcla de cloruro de litio (LiCl) (45%) y de cloruro de potasio (KCl) (55%). También se obtiene a partir de salmueras.

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Litio en grasas y lubricantes.

Entre las propiedades físicas más notables del litio están el alto calor específico (capacidad calorífica), el gran intervalo de temperatura de la fase líquida, alta conductividad térmica, baja viscosidad y muy baja densidad.

El litio metálico es soluble en aminas alifáticas de cadena corta, como la etilamina. Es insoluble en los hidrocarburos.

El compuesto principal del litio es el hidróxido de litio. Es un polvo blanco; el material comercial es hidróxido de litio monohidratado.

Tanto el bromuro como el cloruro de litio forman salmueras concentradas que tienen la propiedad de absorber humedad en un intervalo amplio de temperaturas; estas salmueras se emplean en los sistemas comerciales de aire acondicionado.

El litio experimenta un gran número de reacciones, tanto con reactivos orgánicos como inorgánicos. Reacciona con el oxígeno para formar el monóxido y el peróxido. Es el único metal alcalino que reacciona con el nitrógeno a temperatura ambiente para producir un nitruro, el cual es de color negro.

Reacciona fácilmente con el hidrógeno a casi 500º C (930º F) para formar hidruro de litio.

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Litio, purificador de aire en el espacio.

La reacción del litio metálico con agua es en extremo vigorosa aunque no tan violenta como el sodio (muchas de sus reacciones se parecen más a las del magnesio que a las del resto del grupo).

El litio reacciona en forma directa con el carbono para producir el carburo. Se combina fácilmente con los halógenos y forma halogenuros con emisión de luz.

Aunque no reacciona con hidrocarburos parafínicos, experimenta reacciones de adición con alquenos sustituidos por grupos arilo y dienos. También reacciona con compuestos acetilénicos, formando acetiluros de litio, los cuales son importantes en la síntesis de la vitamina A.

Se inflama al aire. Al aire húmedo forma una capa amarilla de óxido y nitruro, por lo que se debe conservar en aceite mineral. Da a la llama un color carmesí; pero cuando el metal arde la llama es blanca deslumbrante.

Es agente reductor en la síntesis de muchos compuestos orgánicos.

Se disuelve en amoníaco líquido originando una disolución de color azul. En ella parece encontrarse la especie Li-1.

Una característica que se emplea en laboratorio para identificar el litio en el análisis químico, es que las sales de litio colorean la llama de un rojo intenso.

Usos y aplicaciones

El principal uso industrial del litio es en forma de estearato de litio como espesante para grasas lubricantes.

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Litio en rodamientos

Otras aplicaciones importantes de compuestos de litio son en cerámica, de modo específico en la formulación de esmaltes para porcelana; como aditivo para alargar la vida y el rendimiento en acumuladores alcalinos y en soldadura autógena y soldadura para latón.

Además, se usa en la producción de tritio, carburantes, en aleaciones muy duras, electrodos de baterías (ánodos, debido a su elevado potencial electroquímico), vidrios especiales, síntesis orgánica (organocompuestos de litio que son similares a los reactivos de Grignard), refrigerante.

En otras de sus aplicaciones prácticas, el litio es empleado en los reactores nucleares, para obtener el tritio que es un componente de las aleaciones empleadas en su construcción; y también como catalizador.

El deuterohidruro de litio a base del isótopo 6Li, es empleado en las bombas de hidrógeno.

En metalurgia, se emplea para extraer los gases en la fundición de ciertos minerales; y también para evitar la tendencia a que se forme una capa de óxido durante la elaboración del acero.

Otro de sus compuestos, el hidróxido de litio, absorbe el dióxido de carbono, por lo cual se emplea en submarinos y naves espaciales para la purificación del aire ambiente, eliminando los residuos de la respiración humana.

Otros derivados del litio tienen importantes usos medicinales. El carbonato de litio para el tratamiento de artrosis, el bromuro de litio como sedante; y el citrato de litio y el carbonato de litio, como antídotos de las psicosis maníaco-depresivas en fase aguda.

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Litio en las baterías.

El almacenamiento se hace sumergiéndolo en un derivado de petróleo, como la nafta.

El litio es el más liviano de los elementos que son sólidos a temperatura ambiente (densidad mitad de la del agua). Tiene el mayor calor específico de todos los elementos sólidos, por lo que junto con el intervalo inusualmente grande en que es líquido, encuentra aplicaciones en sistemas de transferencia de calor (refrigeradores), aunque es corrosivo y hay que manejarlo con cuidado (refrigeración en centrales nucleares). Su conductividad eléctrica es 18% la del cobre.

Se ha usado en aleaciones (en una proporción menor de 0,1%) muy duras (cojinetes), electrodos de baterías (alto potencial electroquímico), vidrios y cerámicas especiales.


El 6-Li es una sustancia de partida en la obtención a gran escala de tritio empleado en bombas de hidrógeno.

Se emplea para eliminar nitrógeno de mezclas de gases, formando nitruro.

Entre sus compuestos destacan:

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Litio, apoyo a combustibles espaciales.

El cloruro de litio (LiCl) es uno de los materiales más higroscópicos que se conocen y, junto con el bromuro de litio (LiBr) se emplea en sistemas de aire acondicionado y desecadores.

El yoduro de litio (LiI) preparado con 6-Li sirve de detector de neutrones según la reacción anterior.

El estearato de litio se emplea como lubricante de altas temperaturas.

El peróxido de litio (Li2O2) se emplea en aparatos respiratorios de ciclo cerrado.

El hidruro de litio es un combustible de cohetes.

El perclorato de litio se emplea como portador de oxígeno en combustibles de cohetes.

El hidróxido de litio es una base fuerte que se utiliza para purificar el aire (submarinos, etc.) ya que 1 gramo de hidróxido consume 0,51 gramos de CO2.

El carbonato de litio en pequeñas dosis parece efectivo en el tratamiento de síndromes maniacodepresivos.

Los jabones de litio se utilizan como espesantes de grasas lubricantes en aplicaciones de alta temperatura ya que tienen puntos de fusión superiores que los jabones convencionales de sodio o potasio.

Fuente Internet:

http://www.adi.uam.es/docencia/elementos/spv21/sinmarcos/elementos/li.html

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