O lítio É um elemento metálico cujo símbolo químico é Li e seu número atômico é 3. É o terceiro elemento da tabela periódica e lidera o grupo 1 dos metais alcalinos. De todos os metais, é o que tem a densidade mais baixa e o calor específico mais alto. É tão leve que pode flutuar na água.
Seu nome deriva da palavra grega 'lithos', que significa pedra. Eles deram esse nome porque foi precisamente descoberto como parte de alguns minerais em rochas ígneas. Além disso, apresentou propriedades características semelhantes às dos metais sódio e cálcio, encontrados nas cinzas vegetais..
Ele tem um único elétron de valência, perdendo-o para se tornar o cátion de Li+ na maioria de suas reações; ou compartilhá-lo em uma ligação covalente com carbono, Li-C em compostos de organolítio (como alquil-lítio).
Sua aparência, como muitos outros metais, é a de um sólido prateado que pode ficar acinzentado se exposto à umidade. Pode mostrar camadas enegrecidas (imagem superior), quando reage com o nitrogênio do ar para formar um nitreto.
Quimicamente é idêntico aos seus congêneres (Na, K, Rb, Cs, Fr), mas menos reativo, pois seu único elétron experimenta uma força de atração muito maior por estar mais perto dele, bem como devido ao efeito de blindagem pobre de seus dois elétrons internos. Por sua vez, ele reage como o magnésio, devido ao efeito diagonal.
Os sais de lítio podem ser identificados em laboratório, aquecendo-os em um isqueiro; o aparecimento de uma intensa chama carmesim atestará sua presença. Na verdade, é freqüentemente usado em laboratórios de ensino para corridas analíticas..
As suas aplicações variam desde a utilização como aditivo para cerâmicas, vidros, ligas ou misturas de fundição, até como meio de refrigeração e na concepção de baterias pequenas e altamente eficientes; embora explosivo, dado o caráter reativo do lítio. É o metal com maior tendência a oxidar e, portanto, o que mais facilmente cede seu elétron..
Índice do artigo
O primeiro aparecimento do lítio no universo data de muito tempo, poucos minutos após o Big Bang, quando os núcleos de hidrogênio e hélio se fundiram. No entanto, terrestre, a humanidade demorou a identificá-lo como um elemento químico.
Foi em 1800, quando o cientista brasileiro José Bonifácio de Andrada e Silva descobriu os minerais espodumênio e petalita na ilha sueca de Utö. Com isso, ele havia encontrado as primeiras fontes oficiais de lítio, mas ainda nada se sabia sobre ele.
Em 1817, o químico sueco Johan August Arfwedson conseguiu isolar desses dois minerais um sal sulfato que continha um elemento diferente de cálcio ou sódio. Nessa época, August Johan estava trabalhando nos laboratórios do famoso químico sueco Jöns Jacob Berzelius.
Foi Berzelius quem chamou este novo elemento, um produto de suas observações e experimentos, 'lithos', que significa pedra em grego. Assim, o lítio pôde finalmente ser reconhecido como um novo elemento, mas ainda não foi capaz de isolá-lo..
Apenas um ano depois, em 1821, William Thomas Brande e Sir Humphry Davy conseguiram isolar o lítio como um metal aplicando eletrólise ao óxido de lítio. Embora em quantidades muito pequenas, foram suficientes para observar sua reatividade..
Em 1854, Robert Wilhelm Bunsen e Augustus Matthiessen foram capazes de produzir metal de lítio em maiores quantidades a partir da eletrólise do cloreto de lítio. A partir daqui, sua produção e comércio haviam começado, e a demanda aumentaria à medida que novas aplicações tecnológicas fossem encontradas como resultado de suas propriedades únicas..
A estrutura cristalina do lítio metálico é cúbica centrada no corpo (corpo centrado cúbico, bcc). De todas as estruturas cúbicas compactas, esta é a menos densa e é consistente com sua característica de ser o metal mais leve e menos denso de todos..
Nele, os átomos de Li são cercados por oito vizinhos; ou seja, o Li está no centro do cubo, com quatro Li na parte superior e inferior nos cantos. Esta fase bcc também é chamada de α-Li (embora aparentemente esse nome não seja muito difundido).
Como a grande maioria dos metais ou compostos sólidos, eles podem sofrer transições de fase quando experimentam mudanças de temperatura ou pressão; contanto que eles não sejam fundados. Assim, o lítio cristaliza com uma estrutura romboédrica em temperaturas muito baixas (4,2 K). Os átomos de Li estão quase congelados e vibram menos em suas posições.
Quando a pressão é aumentada, adquire estruturas hexagonais mais compactas; e ao aumentar ainda mais, o lítio sofre outras transições que não foram totalmente caracterizadas por difração de raios-X.
Portanto, as propriedades desse “lítio comprimido” ainda estão em estudo. Da mesma forma, ainda não se sabe como seus três elétrons, um dos quais é a valência, interferem em seu comportamento como semicondutor ou metal nessas condições de alta pressão..
Parece curioso que, a essa altura, o lítio continue sendo um "livro opaco" para aqueles que se dedicam à análise cristalográfica..
Isso ocorre porque, embora a configuração do elétron seja 2s1, com tão poucos elétrons dificilmente pode interagir com a radiação aplicada para elucidar seus cristais metálicos.
Além disso, teoriza-se que os orbitais 1s e 2s se sobrepõem a altas pressões. Ou seja, ambos os elétrons internos (1sdois) como os de valência (2s1) regem as propriedades eletrônicas e ópticas do lítio nessas fases super compactas.
Dito isto, a configuração eletrônica do lítio é 2s1, pode perder um único elétron; os outros dois, do orbital interno 1sdois, exigiria muita energia para remover.
Portanto, o lítio participa de quase todos os seus compostos (inorgânicos ou orgânicos) com um número de oxidação +1. Isso significa que em suas ligações, Li-E, onde E se torna qualquer elemento, a existência do cátion Li é assumida+ (seja iônico ou covalente, na verdade, a referida ligação).
O número de oxidação -1 é improvável para o lítio, uma vez que ele teria que se ligar a um elemento muito menos eletronegativo do que ele; fato que em si é difícil, pois este metal é muito eletropositivo.
Este número de oxidação negativo representaria uma configuração de elétrons 2sdois (para ganhar um elétron), e também seria isoeletrônico ao berílio. Agora, a existência do ânion Li seria assumida-, e seus sais derivados seriam chamados de lituros.
Devido ao seu grande potencial de oxidação, seus compostos contêm principalmente o cátion Li.+, que, por ser tão pequeno, pode exercer um efeito de polarização em ânions volumosos para formar ligações covalentes Li-E.
Metal branco prateado com textura lisa, cuja superfície se torna cinza quando oxidada ou escurece quando reage diretamente com o nitrogênio do ar para formar o nitreto correspondente. É tão leve que flutua na água ou óleo.
É tão liso que pode até ser fatiado com uma faca, ou até com as unhas, o que não seria recomendável..
6,941 g / mol.
180,50 ° C.
1330 ° C.
0,534 g / mL a 25 ° C.
Sim, ele flutua na água, mas imediatamente começa a reagir com ele. É solúvel em amônia, onde quando se dissolve seus elétrons são solvatados para produzir cores azuis.
0,818 mm Hg a 727 ° C; ou seja, nem mesmo em altas temperaturas seus átomos mal conseguem escapar para a fase gasosa.
0,98 na escala de Pauling.
Primeiro: 520,2 kJ / mol
Segundo: 7298,1 kJ / mol
Terceiro: 11815 kJ / mol
Esses valores correspondem às energias necessárias para obter os íons gasosos Li+, Lidois+ e Li3+, respectivamente.
179 ° C.
398 mN / m em seu ponto de fusão.
No estado líquido é menos viscoso que a água.
3,00 kJ / mol.
136 kJ / mol.
24.860 J / mol · K. Esse valor é extraordinariamente alto; o mais alto de todos os elementos.
0,6
Na natureza, o lítio ocorre na forma de dois isótopos: 6Li e 7Li. A massa atômica 6,941 u sozinho indica qual dos dois é o mais abundante: o 7Li. Este último constitui cerca de 92,4% de todos os átomos de lítio; Entretanto ele 6Li, cerca de 7,6% deles.
Nos seres vivos, o organismo prefere 7Li que o 6Li; no entanto, em matrizes mineralógicas, o isótopo 6Li é melhor recebido e, portanto, seu percentual de abundância sobe acima de 7,6%.
Embora seja menos reativo do que os outros metais alcalinos, ainda é um metal bastante ativo, portanto, não pode ser exposto à atmosfera sem sofrer oxidação. Dependendo das condições (temperatura e pressão), reage com todos os elementos gasosos: hidrogênio, cloro, oxigênio, nitrogênio; e com sólidos como fósforo e enxofre.
Não há outros nomes para o metal de lítio. Em relação aos seus compostos, grande parte deles é nomeada de acordo com as nomenclaturas sistemáticas, tradicionais ou de estoque. Seu estado de oxidação de +1 é praticamente inalterado, então na nomenclatura de estoque o (I) não é escrito no final do nome.
Por exemplo, considere os compostos LidoisO e Li3N.
O lidoisOu recebe os seguintes nomes:
- Óxido de lítio, de acordo com a nomenclatura de estoque
- Óxido lítico, de acordo com a nomenclatura tradicional
- Monóxido de dilítio, de acordo com a nomenclatura sistemática
Enquanto o Li3N é chamado:
- Nitreto de lítio, nomenclatura de estoque
- Nitreto lítico, nomenclatura tradicional
- Mononitreto de trilítio, nomenclatura sistemática
Até que ponto o lítio pode ou não ser essencial para os organismos é desconhecido. Da mesma forma, os mecanismos pelos quais poderia ser metabolizado são incertos e ainda estão sendo estudados..
Portanto, não se sabe quais são os efeitos positivos que uma dieta “rica” em lítio pode ter; embora possa ser encontrado em todos os tecidos do corpo; especialmente nos rins.
O efeito farmacológico de certos sais de lítio no corpo é conhecido, especialmente no cérebro ou sistema nervoso. Por exemplo, ele regula os níveis de serotonina, uma molécula responsável pelos aspectos químicos da felicidade. Dito isso, não é incomum pensar que altera ou modifica o humor dos pacientes que os consomem..
No entanto, eles desaconselham o consumo de lítio junto com medicamentos que combatem a depressão, pois há o risco de aumentar muito a serotonina.
Não só ajuda a combater a depressão, mas também transtornos bipolares e esquizofrênicos, bem como outros possíveis transtornos neurológicos.
A título de especulação, suspeita-se que indivíduos com dietas pobres em lítio são mais propensos à depressão ou ao suicídio ou homicídio. No entanto, formalmente os efeitos de sua deficiência permanecem desconhecidos..
O lítio não pode ser encontrado na crosta terrestre, muito menos nos mares ou na atmosfera, em seu estado puro, como um metal branco brilhante. Em vez disso, ele passou por transformações ao longo de milhões de anos que o posicionaram como um íon de lítio.+ (principalmente) em certos minerais e grupos de rochas.
Estima-se que sua concentração na crosta terrestre esteja entre 20 e 70 ppm (partes por milhão), o que equivale a aproximadamente 0,0004% dela. Já em águas marinhas, sua concentração é da ordem de 0,14 a 0,25 ppm; ou seja, o lítio é mais abundante em pedras e minerais do que em salmouras ou leitos marinhos.
Os minerais onde este metal é encontrado são os seguintes:
- Espodumênio, LiAl (SiO3)dois
- Petalite, LiAlSi4OU10
- Lepidolita, K (Li, Al, Rb)dois(Al, sim)4OU10(F, OH)dois
Esses três minerais têm em comum o fato de serem aluminossilicatos de lítio. Existem outros minerais de onde o metal também pode ser extraído, como ambligonita, elbaita, tripilita, eucriptita ou argila hectorita. No entanto, espodumênio é o mineral a partir do qual a maior quantidade de lítio é produzida. Esses minerais constituem algumas rochas ígneas, como granito ou pegmatito.
Em relação ao mar, é extraído de salmouras como cloreto, hidróxido ou carbonato de lítio, LiCl, LiOH e LidoisCO3, respectivamente. Da mesma forma, pode ser obtido em lagos ou lagoas, ou em diferentes depósitos de salmoura..
No total, o lítio está classificado em 25º em abundância de elementos na Terra, o que se correlaciona bem com sua baixa concentração tanto na terra quanto na água, sendo, portanto, considerado um elemento relativamente raro..
O lítio é encontrado em estrelas jovens, em maior abundância do que em estrelas mais velhas.
Para obter ou produzir este metal em seu estado puro, existem duas opções (ignorando aspectos econômicos ou lucrativos): extraí-lo por meio de mineração ou coletá-lo em salmoura. Este último é a fonte predominante na produção de lítio metálico..
Uma mistura de LiCl fundido é obtida a partir da salmoura, que pode então ser submetida a eletrólise para separar o sal em seus componentes elementares:
LiCl (l) → Li (s) + 1/2 Cldois(g)
Enquanto os minerais são digeridos em meio ácido para obter seus íons de lítio+ após processos de separação e purificação.
O Chile se posiciona como o maior produtor de lítio do mundo, obtido na salina do Atacama. No mesmo continente segue a Argentina, país que extrai LiCl do Salar del Hombre Muerto e, por fim, da Bolívia. No entanto, a Austrália é o maior produtor de lítio por meio da exploração de espodumênio.
A reação mais conhecida do lítio é aquela que ocorre quando entra em contato com a água:
2Li (s) + 2HdoisO (l) → 2LiOH (aq) + Hdois(g)
LiOH é hidróxido de lítio e, como pode ser visto, produz gás hidrogênio.
Reage com oxigênio gasoso e nitrogênio para formar os seguintes produtos:
4Li (s) + Odois(g) → 2LidoisVocês)
2Li (s) + Odois(g) → 2LidoisOUdois(s)
O lidoisOu é óxido de lítio, que tende a se formar em cima de LidoisOUdois, peróxido.
6Li (s) + Ndois(g) → 2Li3N (s)
O lítio é o único metal alcalino capaz de reagir com o nitrogênio e causar esse nitreto. Em todos esses compostos, a existência do cátion Li pode ser assumida+ participando de ligações iônicas com caráter covalente (ou vice-versa).
Ele também pode reagir direta e vigorosamente com halogênios:
2Li (s) + Fdois(g) → LiF (s)
Também reage com ácidos:
2Li (s) + 2HCl (conc) → 2LiCl (aq) + Hdois(g)
3Li (s) + 4HNO3(diluir) → 3LiNO3(aq) + NO (g) + 2HdoisO (l)
Os compostos LiF, LiCl e LiNO3 são fluoreto de lítio, cloreto e nitrato, respectivamente.
E em relação aos seus compostos orgânicos, o mais conhecido é o butil-lítio:
2 Li + C4H9X → C4H9Li + LiX
Onde X é um átomo de halogênio e C4H9X é um haleto de alquila.
O lítio reage violentamente com a água e pode reagir com a umidade da pele. Por isso, se alguém o manuseie com as próprias mãos, sofrerá queimaduras. E se for granulado ou em pó, incendeia-se à temperatura ambiente, o que representa risco de incêndio.
Luvas e óculos de segurança devem ser usados para manusear este metal, pois o contato mínimo com os olhos pode causar irritação severa..
Se inalado, os efeitos podem ser ainda piores, queimando as vias aéreas e causando edema pulmonar devido à formação interna de LiOH, uma substância cáustica..
Este metal deve ser armazenado submerso em óleo, ou em ambientes secos e mais inerte que o nitrogênio; por exemplo em argônio, como mostrado na primeira imagem.
Compostos derivados de lítio, especialmente seus sais, como carbonato ou citrato, são muito mais seguros. Isso desde que as pessoas que os ingiram respeitem as indicações dos seus médicos..
Alguns dos muitos efeitos indesejáveis que pode gerar nos pacientes são: diarreia, náuseas, fadiga, tonturas, vertigens, tremores, micção excessiva, sede e ganho de peso.
Os efeitos podem ser ainda mais graves em mulheres grávidas, afetando a saúde do feto ou aumentando os defeitos congênitos. Da mesma forma, sua ingestão não é recomendada em mães que amamentam, pois o lítio pode passar do leite para o bebê, e daí desenvolver todo tipo de anomalias ou efeitos negativos..
Os usos mais conhecidos desse metal em nível popular residem na área da medicina. Porém, tem aplicação em outras áreas, principalmente no armazenamento de energia por meio do uso de baterias..
Sais de lítio, especificamente LidoisCO3, serve como aditivo em processos de fundição para diferentes fins:
-Degass
-Dessulfuriza
-Refina grãos de metais não ferrosos
-Aumenta a fluidez das escórias nos moldes de fundição
-Reduz a temperatura de fusão em fundições de alumínio graças ao seu alto calor específico.
Os compostos alquil-lítio são usados para alquilar (adicionar cadeias laterais R) ou arilar (adicionar grupos aromáticos Ar) estruturas moleculares. Destacam-se pela boa solubilidade em solventes orgânicos e por não serem tão reativos no meio de reação; portanto, serve como reagentes ou catalisadores para múltiplas sínteses orgânicas.
Estearato de lítio (produto da reação entre uma graxa e LiOH) é adicionado ao óleo para criar uma mistura lubrificante.
Este lubrificante de lítio é resistente a altas temperaturas, não endurece quando resfriado e é inerte ao oxigênio e à água. Portanto, ele encontra uso nas áreas militar, aeroespacial, industrial, automotiva, etc..
Vidros ou cerâmicas que são tratados com LidoisOu adquirem viscosidades mais baixas ao derreter e maior resistência à expansão térmica. Por exemplo, utensílios de cozinha são feitos desses materiais e o vidro Pyrex também possui esse composto em sua composição..
Por ser um metal tão leve, suas ligas também o são; entre eles, os de alumínio-lítio. Quando adicionado como aditivo, não só confere menos peso, mas também maior resistência a altas temperaturas..
Seu alto calor específico o torna ideal para ser usado como refrigerante em processos onde muito calor é liberado; por exemplo, em reatores nucleares. Isso ocorre porque "custa" elevar sua temperatura e, portanto, evita que o calor seja facilmente irradiado para o exterior.
E o uso mais promissor de todos é no mercado de baterias de íon de lítio. Eles tiram vantagem da facilidade com que o lítio se oxida a Li+ para usar o elétron liberado e ativar um circuito externo. Assim, os eletrodos são feitos de lítio metálico, ou de ligas dos mesmos, onde o+ pode intercalar e viajar através do material eletrolítico.
Como última curiosidade, o grupo musical Evanescense, dedicou uma música com o título "Lithium" a este mineral..
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