Физические свойства

Основная форма существования приобычных условиях (тип кристаллической решетки)	Металл (кубическая объемноцентриров- анная)
Цвет	Серебристо-белый
Плотность при Т=293 К г/см3	0,534
Температура плавления· °С	180,69
Тимпература кипения °С	1347
Удельное электрическое сопротивление мкОм*м	0,0943
Относительная электропроводность ( Нg - 1)	10,2
Стандартная энтальпия атомизация элементов кДж/моль	159,26
Стандартная энтропия Дж/ (моль К)	28,26
Удельная теплоёмкость Дж/(кг*К)	3517
Стандартный электродный потенциал В	-3,045
Атомный номер	3
Атомная масса	6,941
Ковалентный радиус атома нм	0,123
Металлический радиус атома нм	0,155
1-й потенциал ионизации эв	5,3918
Сродство к электрону эв	0,591
Электроотрицательность	0,97
Степень окисления элемента в соединениях	+1

Химические свойства

Литий взаимодействует со многими органическими соединениями и их

галоидными производными. Он бурно реагирует с разбавленными

минеральными кислотами, а также с соляной и азотной; с концентрированной

азотной кислотой он реагирует медленно. Литий легко сплавляется почти со

всеми металлами, за исключением железа. При повышенных температурах

литий энергично вступает во взаимодействие с хлором, бромом, иодом,

углеродом и др. Литий горит с образованием оксида. В сухом воздухе не

загорается. При низкой температуре на воздухе корродирует (тускнеет, в

отдельных местах покрывается темно-коричневым налетом). Продукты

коррозии лития могут воспламеняться при 200°С, поэтому хранить литий

следует только в герметично закрытых сосудах или в инертной среде. Литий

быстро окисляется в атмосфере влажного воздуха. Если влажность воздуха не

превышает 80 %, то литий медленно реагирует с азотом, образуя нитрид LiN. В

более влажном воздухе образуется гидроксид LiOH. Кроме LiN, известны также

нитрид лития Li₃N, имид лития LiNH₃, амид лития LiNH₂, азид лития LiN₃,

нитрид лития LiNO₂, нитрат лития LiNO₃, Взаимодействие лития с водой

происходит без плавления и самовозгорания с образованием гидроксида LiOH и

выделением водорода. При непосредственном взаимодействии расплавленного

лития с водородом образуется гидрид LiH. С кислородом литий образует оксид

Li₂O и пероксид Li₂O₂. С сухим кислородом при низкой температуре не

реагирует. При соединении лития с углеродом образуется карбид лития Li₂C₂,

который представляет собой бесцветное хрупкое кристаллическое вещество

плотностью 1,65 Мг/м³. Другое соединение лития с углеродом — карбонат

лития Li₂CO₃. При взаимодействии лития с хлором образуются соединения:

хлорид лития LiCl, гипохлорид лития LiCIO, хлорит лития LiC1О₂, перхлорат

лития LiC1О₄ и хлорат лития LiC1О₃. Непосредственное соединение брома и

лития дает бромистый литий LiBr, который выделяется в виде белых кристаллов

правильной форумы с различным содержанием кристаллизационной воды.

Другие соединения лития с бромом — гипобромит лития LiBrO н бромит лития

LiBrO₂ — образуются при добавке брома к раствору гидроксида лития. Литий с

фтором образует фторид лития LiF, который кристаллизуется в виде белых

мелких кристаллов правильной формы. Известны три соединения лития с иодом

— йодистый литий LiI, йодат лития LiIO₃ и периодит лития LiIO₄.

Соединения лития с серой—сульфат лития Li₂SO₄ и сульфид лития Li₂S.

Безводный сульфат лития представляет собой мелкие белые призматические

кристаллы, сульфид лития — кристаллы зеленовато-желтого цвета. Известны

соединения лития с кремнием в виде силикатов и силицидов лития. Силикаты

лития кристаллизуются в трех соединениях: ортосиликат лития Li₂SiO₄,

метасиликат лития Li₂SiO₃ и дисиликат лития Li₃Si₂O₅. Силициды лития:

тетралитийсилицид Li₄Si, трилитийсилицид Li₃Si, дилитийсилнцид Li₂Si.

Сплавы системы литий — кремний представляют практический интерес как

активные раскислители. Соединения лития с фосфором: фосфид лития

переменного состава Li_xP_y гипофосфит лития LiH₂PO₂, ортофосфат лнтия

Li₃PO₄, моногидрофосфат лития Li₂HPO₄, дигидрофосфат лития LiH₂PO₄,

пирофосфат лития Li₄P₂O₇, метафосфат литня LiPO₃, гипофосфат лития Li₄P₂O₆,

двузамещенный LiHPO₃ и однозамещенный LiH₂PO₃ фосфиты лития.

Соединения с селеном и теллуром: селенид Li₂Se, представляющий собой

красно-коричневое кристаллическое вещество, теллурид Li₂Te — бесцветное

кристаллическое вещество. Имеются два соединения с мышьяком:

трилитийарсенид Li₃As — вещество коричневого цвета и монолитийарсенид

LiAs.

Реакции с простыми веществами.

1. 4Li + O₂ = 2Li₂O

2.6Li + N₂ = 2Li₃N

3. Li + S = LiS

4. Li + F₂ = 2Li F

5. Li + P = LiP

6. 2Li+ C = Li₂C

7. 2Li + Br₂ = 2LiBr

Взаимодействие с водой, с водными растворами щелочей, с минеральными кислотами.

1. 2 Li +2H2O = 2 LiOH + H2

2. 2 Li +2HCl(разб.) =2LiCl + H2

3. Li +3 H2SO4(разб.) = LiSO4 + H2

4. Li + HN O3(разб.) = 3 LiN O ₃ + NO + 2 H2O

Диаграммы состояния

Литий- Натрий

Система характеризуется отсутствием промежуточных фаз и наличием широкой области несмешиваемости в жидком состоянии.

Литий-Кремний.

В основу построения диаграммы легли термодинамические расчеты и близко

совпадающие с ними экспериментальные данные.

Литий- Никель.

Диаграмма монотектического типа без промежуточных фаз.

Коррозия и защита от коррозии

Литий – высокоактивный щелочной металл. Это свойство особенно

проявляется при попытке создать его чистую поверхность. Литий столь активно

стремится вступать во взаимодействие, что даже следовые количества вещества

извлекаются им из окружающей среды Даже в условиях сверхвысокого вакуума

литиевая поверхность, очищенная ионной бомбардировкой, за считанные

секунды вылавливает молекулы остаточного газа и покрывается тончайшей

пленкой продуктов взаимодействия.

Литий энергично взаимодействует с водой и водными растворами электролитов,

нацело реагирует с азотом с образованием нитрида лития Li3N, а также с

любыми влажными газами с образованием гидроксида лития. Более того,

термодинамические расчеты показывают принципиальную возможность

протекания реакции восстановления литием всех мыслимых веществ, которые

могли бы использоваться в качестве растворителя электролита вместо воды,

даже предельных углеводородов. В то же время сам факт промышленного

выпуска литиевых элементов, способных храниться годами, указывает на то,

что эту проблему удалось решить.

В настоящее время установлено, что устойчивось лития в контакте со многими

газами (в том числе сухими (O2 и CO2), органическими и неорганическими

раствори- телями и растворами обеспечивается самопроизвольным

образованием на поверхности металла особой пассивной защитной пленки,

представляющей собой слой нерастворимых продуктов взаимодействия лития с

окружающей средой. Этот слой тонкий, толщиной 1–100 нм,сплошной,

непористый и обладающий электроизолирующими свойствами (низкой

электронной проводимостью), что тормозит окислительно-восстановительную

реакцию взаимодействия с окружающей средой. В

то же время образование изолирующего слоя не лишает литий э

электрохимической активности. Будучи приведен в контакт с электролитом, он

способен функционировать как электрод и растворяться с весьма большой

скоростью (с плотностью тока до 0,1 и даже 0,5–1,0 А/см2) без нарушения сплошности пассивного

слоя обладает электропроводностью по ионам лития,другими словами, является литийпроводящим ионным проводником или твердым электролитом. Защитная пленка благодаря электроизолирующим свойствам предотвращает коррозию литиевого электрода, вследствие чего проблема саморазряда литиевых

элементов становится скорее теоретической, чем прак-

тической. Несмотря на сильную термодинамическую необратимость системы литий–электролит (особенно при использовании в качестве электролита жидких

окислителей), коррозия литиевого электрода чрезвычайно мала. Известен ставший историческим опыт французского исследователя Ж. Габано, согласно которому после 16 лет хранения элементов электрохимической системы Li–CuO потеря емкости заряда составила менее 2%. Для некоторых растворителей, применяемых в ли-

тиевых ХИТ, например для пропиленкарбоната, процесс их взаимодействия с литием и состав поверхностных слоев подробно изучены. Так, обрезанный в воздухе литий немедленно окисляется воздухом, образуя тонкий слой оксида лития Li2O. После погружения в пропиленкарбонатный раствор происходит реакция.

И оксид частично или полностью замещается на нерастворимый карбонат лития.

Далее на первичной пленке карбоната лития идет восстановление пропиленкарбоната. Причем основной процесс направлен в сторону образования алкилкарбонатов лития с общей формулой RCO3Li,которые формируют следующий слой. Дальнейшая судьба алкилкарбонатов зависит от содержания воды в электролите, и при значениях концентрации воды выше 0,01% эти соединения быстро превращаются в карбонат:

Похожим образом реагирует со свежеобразованной поверхностью лития другой широко применяемый в литиевых ХИТ растворитель – диметоксиэтан.

В данном случае основным продуктом, составляющим поверхностный слой при концентрации воды ниже 0,005%, является метоксид лобнаруживается гидроксид лития LiOH, образовавшийся за счет гидролиза метоксида лития CH3OLi.

Перечень веществ, формирующих на литии поверхностный слой в различных растворителях и растворах электролитов, сводится к немногим химическим со- единениям. Из неорганических веществ к ним относятся оксид Li2O, гидроксид LiOH, карбонат Li2CO3, дитионит Li2S2O4 , а также карбид Li2C и нитрид Li3N. Среди органических соединений можно назвать метоксид и бутоксид лития с об- щей формулой ROLi. Однако не все упомянутые соенения подробно изучены.