提到碱金属,大家可能立刻能想到钠和钾,并且其单质及化合物的性质也都十分熟悉,但是对于同是碱金属的锂,可能知道不多,接下来就带大家一起了解一下吧。
锂在地壳中的含量比钾和钠少得多,其化合物也不多见,这是它比钾和钠发现得晚的重要因素。自然界中主要的锂矿物为锂辉石(LiAlSi2O6)、锂云母、透锂长石和磷铝石等。在人和动物机体、土壤、矿泉水、可可粉、烟叶、海藻中都能找到锂。
单质锂是一种柔软的银白色金属,别看它的模样跟大部分金属差不多,性格特点可不同一般呢!
首先,它特别轻。它是在常温下呈固态的一般材料中最轻的一种,当然也是所有金属中最轻的。纯锂的比重跟干燥的木材差不多,是被称作轻金属的铝的密度的1/5,几乎只有同体积水的质量的一半。即使把锂放到汽油里,它也会像软木塞一样漂浮起来。把含锂的陶瓷涂到钢铁或铝、镁等金属的表面,形成一层薄而轻、光亮而耐热的涂层,可作喷气发动机燃烧室和火箭、导弹外壳的保护层。锂与铝、镁、铍等“合作”组成的合金,既轻又韧,能像蜻蜓点水那样浮在水上,既不会在空气中因被氧化而失去光泽,又不会沉入水中,成为航空、航海工业的宠儿,被大量用于导弹、火箭、飞机等的制造上。
其次,它生性活泼,爱与其它物质结交。它可与大量无机试剂和有机试剂发生反应。在℃左右容易与氢气发生反应,是唯一能生成稳定得足以熔融而不分解的氢化物的碱金属。它与氧气、氮气、硫单质、硅酸盐等物质都有较强的结合能力,因此在冶金工业中可用作“脱氧剂”、“捕气剂”、“脱硫剂”,用以消除金属铸件中的孔隙气泡、杂质和其他缺陷。
此外,金属锂还是唯一的与氮气在室温下反应生成黑色的氮化锂(Li3N)晶体的碱金属。将一小块锂投入玻璃器皿中,塞上磨砂塞,金属锂会很快跟氮气和氧气反应而耗尽其中的空气使它成为真空。结果,纵然你使上九牛二虎之力,也别想把磨砂塞拔出来。
显然,对于这样一个顽皮的家伙,要保存它是十分困难的,它不论是在水里,还是在煤油里,都会浮上来。化学家们最后只好把它捺入凡士林油或液体石蜡中,把它的野性禁锢起来,不许它惹事生非。
锂在发现后一段相当长的时间里,一直备受冷落,仅仅在玻璃、陶瓷和润滑剂以及医疗等部门,使用了为数不多的锂的化合物。20世纪初,锂开始步入工业界,并崭露头角。碱性蓄电池组的电解液里有氢氧化钠溶液,如果加入几克氢氧化锂溶液,蓄电池的使用寿命可以增加两倍,工作温度范围可加大到-20℃----40℃。 锂——氯、锂——硒之类的电池,已在手机、笔记本电脑以及某些国防军事部门中得到应用。锂高能电池是一种很有前途的动力电池。它重量轻,贮电能力大,充电速度快,开路电压高,工作温度范围宽,放电平衡,适用范围广,生产成本低。工作时不会产生有害气体,不至于造成大气污染,已被广泛应用于各种领域。目前,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像锂电池这样的新型电池。 锂燃烧后大量放热,因此锂是用来作为火箭燃料的最佳金属之一。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,锂玻璃的溶解性是普通玻璃的1/(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。
LiBH4和LiAlH4,在有机合成中被广泛用做还原剂,LiBH4能还原醛类、酮类和酯类等。LiAlH4是制备药物、香料和精细有机化学药品等中重要的还原剂。
某些含锂的有机化合物,如硬脂酸锂、软脂酸锂等,它们的物理性能随环境温度变化改变得不明显,是十分安全的润滑剂,具有高抗水性,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。
真正使锂成为举世瞩目的金属,还是在它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,人们称它为“高能金属”。氘化锂是一种价廉物美的核反应堆燃料,用氘化锂和氮化锂来代替氘和氚装在氢弹里充当炸药,可达到氢弹爆炸的目的。我国于年成功爆炸的第一颗氢弹里就是利用了氘化锂。 锂不仅在传统工业部门用途广泛,性能优异,还在尖端技术方面大显身手。人类对锂的应用目前已有了良好的开端,但目前由于锂的生产工艺比较复杂,成本较高,应用也受到一定限制。锂的才能目前没有得到全面的发挥,它的潜力还大着呢!相信在不久的将来,人们能突破锂生产工艺中的瓶颈,使其优良性能得到进一步的发挥,从而进一步扩大它的应用范围,更好地服务于人类社会。
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