金属锂(Li)的简介

锂号称“稀有金属”，其实它在地壳中的含量不算“稀有”，地壳中约有0．0065％的锂，其丰度居第二十七位。已知含锂的矿物有150多种，其中主要有锂辉石、锂云母、透锂长石等。海水中锂的含量不算少，总储量达2600亿吨，可惜浓度太小，提炼实在困难。某些矿泉水和植物机体里，含有丰富的锂。如有些红色、黄色的海藻和烟草中，往往含有较多的锂化合物，可供开发利用。我国的锂矿资源丰富，以目前我国的锂盐产量计算，仅江西云母锂矿就可供开采上百年。

元素在太阳中的含量 (ppm)
0.00006
原子体积 (立方厘米/摩尔)
13.10
元素在海水中的含量:
0.17
地壳中含量（ppm）
20

关于锂元素的主要物理数据：
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General（概述）:
Name（名称）: Lithium  Symbol:（符号）： Li 
Group（组，族）: Alkali Met（碱金属）.  Atomic weight:（原子量）： 6.94 
Density @ 293 K（密度@293K）: 0.53 g/cm3  Atomic volume（原子体积）: 13.10 cm3/mol 
Group: Alkali Met.  discovered（发现日期）: 1817 
 

States（态）:
state (s, l, g): s 
melting point（熔点）: 453.74 K  boiling point（沸点）: 1620 K 
Heat of fusion（熔解热）: 3.00 kJ/mol  Heat of vaporization（汽化热）: 145.920 kJ/mol 
 

Energies（能量）:
1st ionization energy（第1电离能）: 520.2 kJ/mole 
electronegativity（电负性）: 0.98  2nd ionization energy（第2电离能）: 7394.4 kJ/mole 
electron affinity（电子亲和能）: 59.63 kJ/mole  3rd ionization energy（第3电离能）:: 11814.6 kJ/mole 
Specific heat（比热）: 3.6 J/gK  heat atomization（原子化热）: 161 kJ/mole atoms 
 

Oxidation & Electrons（氧化&电子）:
Shells（壳）: 2,1  electron configuration（电子构型）: [He] 2s1 
minimum oxidation number（最小氧化数）: -1  maximum oxidation number（最大氧化数）: 1 
min. common oxidation no（常见最低氧化数）: 0  max. common oxidation no（常见最大氧化数）: 1 
 

Appearance & Characteristics（外观&特征）:
structure（结构）: bcc: body-centered cubic （体心立方） color:（色泽） silvery （银白色）
uses（用处）: batteries, lubricant （电池，润滑油） toxicity（毒性）: 
hardness（硬度）: 0.6 mohs （06 莫氏硬度） characteristics（特征）: soft, lightest solid 
 

Reactions（反应）:
reaction with air（与空气的反应）: vigorous（活泼）, =>Li2O 
reaction with 6M HCl（与6M的HCl反应）: vigorous（活泼）, =>H2, LiCl  reaction with 6M HCl（与6M的HCl反应）: vigorous（活泼）, =>H2, LiCl 
reaction with 15M HNO3:（与15M的HNO3反应）: vigorous（活泼）, =>LiNO3  reaction with 6M NaOH（与6M的NaOH反应）: mild(温和）, =>H2, LiOH 
 

Other Forms（其它形式）:
number of isotopes（同位素数）: 2  hydride(s)（氢化物）: LiH 
oxide(s)（氧化物）: Li2O  chloride(s)（氯化物）: LiCl 
 

Radius（半径）:
ionic radius (2- ion)（离子半径 2-离子）: pm  ionic radius (1- ion)（离子半径 1-离子） : pm 
atomic radius（原子半径）: 152 pm  ionic radius (1+ ion)（离子半径1+离子）: 90 pm 
ionic radius (2+ ion))（离子半径2+离子） : pm  ionic radius (3+ ion))（离子半径3+离子）: pm 
 

Conductivity（传导性）:
thermal conductivity（导热性）: 84.8 J/m-sec-deg 
electrical conductivity（导电性）: 107.8 1/mohm-cm  polarizability（极化）: 24.3 A^3 
 

Abundance（充裕）:
source（来源）: Spodumene (silicate)（ 锂辉石，硅化物）
rel. abund. solar system: 1.757 log  abundance earth's crust: 1.3 log 
cost, pure: 27 $/100g  cost, bulk: $/100g 
 

　锂是继钾和钠后发现的又一碱金元素。发现它的是瑞典化学家贝齐里乌斯的学生阿尔费特森。1817年，他在分析透锂长石时，最终发现一种新金属，贝齐里乌斯将这一新金属命名为lithium，元素符号定为Li。该词来自希腊文lithos（石头）。

　　锂发现的第二年，得到法国化学家伏克兰重新分析肯定。

　　锂在地壳中的含量比钾和钠少的多，它的化合物不多见，是它比钾和钠发现的晚的必然因素。

　　锂，原子序数3，原子量6.941，是最轻的碱金属元素。元素名来源于希腊文，原意是“石头”。1817年由瑞典科学家阿弗韦聪在分析透锂长石矿时发现。自然界中主要的锂矿物为锂辉石、锂云母、透锂长石和磷铝石等。在人和动物机体、土壤和矿泉水、可可粉、烟叶、海藻中都能找到锂。天然锂有两种同位素：锂6和锂7。

　　金属锂为一种银白色的轻金属；熔点为180.54°C，沸点1342°C，密度0.534克/厘米³，硬度0.6。金属锂可溶于液氨。

　　锂与其它碱金属不同，在室温下与水反应比较慢，但能与氮气反应生成黑色的一氮化三锂晶体。锂的弱酸盐都难溶于水。在碱金属氯化物中，只有氯化锂易溶于有机溶剂。锂的挥发性盐的火焰呈深红色，可用此来鉴定锂。

　　锂很容易与氧、氮、硫等化合，在冶金工业中可用做脱氧剂。锂也可以做铅基合金和铍、镁、铝等轻质合金的成分。锂在原子能工业中有重要用途。

将质量数为6的同位素（6Li）放于原子反应堆中，用中子照射，可以得到氚。氚能用来进行热核反应，有着重要的用途。锂主要以硬脂酸锂的形式用作润滑脂的增稠剂。这种润滑剂兼有高抗水性、耐高温和良好的低温性能。锂化物用于陶瓷制品中，以起到助溶剂的作用。在冶金工业中也用来作脱氧剂或脱氯剂，以及铅基轴承合金。锂也是铍、镁、铝轻质合金的重要成分。

一、锂的存在、发现和制取

　　锂在地壳中约含0.0065%，其丰度居第27位。在海水中大约2600亿吨锂，人和动物体内也有极少的锂存在。体重70公斤的正常人体中，锂的含量为2.2毫克。目前自然界已发现含锂矿石达150多种。锂在自然界中存在的主要形式为锂辉石(LiAlSi2O6)，锂云母[Li2(F,OH)2Al(SiO3)3]等，我国江西有丰富的锂云母矿。

　　锂是在1817年被著名化学家贝齐里乌斯的学生阿尔费特逊在分析一种矿石的成分时发现的，贝齐里乌斯将其命名为锂。到1855的年本生和马奇森采用电解熔化氯化锂的方法才制得它，工业化制锂是在1893年由根莎提出的，锂从被认定是一种元素到工业化制取前后历时76年。现在电解LiCl制取锂，仍要消耗大量的电能，每炼一吨锂就耗电高达六、七万度。

锂属于作用尚未确定的元素，但Li+存在于人体组织的体液中，主要影响中枢神经系统。锂不但是既轻又软、比热最大的金属，而且还是在通常温度下呈固体状态的一般材料中最轻的一种，通常贮藏于煤油或液体石蜡中。纯锂的比重跟干燥的木材差不多，等于一般称作轻金属的铝的密度的五分之一，几乎只有同体积水的重量的一半。即使把锂放到汽油中，它也会象软木塞一样轻轻地浮起来。在室温条件下，锂能和空气中的氮气和氧气发生强烈的化学反应。由于锂具有和氢、氧、氮、碳及氧化物、硅酸盐等物质结合的能力，冶金工业部门把锂作为“捕气剂”、“脱流剂”，可以消除金属铸件中的孔隙气泡、杂质和其他缺陷。

　　荧光屏是把荧光物质涂在玻璃上制成的。不过这不是普通的玻璃，而是加进了锂的锂玻璃。在玻璃中加进锂或锂的化合物，可以提高玻璃的强度和韧性。

　　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”组成合金，既轻又韧，已被大量用于导弹、火箭、飞机等制造上。

　　润滑剂中加进锂的化合物，可以大大改善润滑效能。此种润滑剂适用于温度在—50℃至200℃的范围，因此被广泛应用于航空、动力等部门的各种机械装置和仪器仪表。

　　某些锂的有机化合物，如硬脂酸锂、软脂酸锂等，它们的物理性能不随环境温度变化而改变，因此是二种安全可靠的润滑剂，并具有“永久性”作用。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。

　　氢化锂遇水发生猛烈的化学反应，产生大量的氢气。两公斤氢化锂分解后，可以放出氢气566千升。氢化锂的确是名不虚传的“制造氢气的工厂”。第二次世界大战期间，美国飞行员备有轻便的氢气源——氢化锂丸作应急之用。飞机失事坠落在水面时，只要一碰到水，氢化锂就立即与水发生反应，释放出大量的氢气，使救生设备(救生艇、救生衣、讯号气球等)充气膨胀。

　　碱性蓄电池组的电解溶液里有氢氧化钠溶液，现在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。用锂电池发电来开动汽车，行车费用只有普通汽油发动机汽车的三分之一。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，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。由锂制取氚，用来发动原子电池组，中间不需充电，可连续工作20年。

　　氢弹里装的不是普通的氢，而是比普通氢几乎要重一倍的重氢或重二倍的超重氢。用锂能够生产出超重氢——氚，还能制造氢化锂、氘化锂、氚化锂。早期的氢弹都用氘和氚的混和物作“炸药”，当今的氢弹里的“爆炸物”多数是锂和氘的化合物——氘化锂。我国1967年6月l7日成功地爆炸的第一颗氢弹，其中的“炸药”就是氢化锂和氘化锂。1公斤氘化锂的爆炸力相当于5万吨烈性梯恩梯炸药。据估计，l公斤铀的能量若都释放出来可以使一列火车运行4万公里； l公斤氘和氚的混和物却可以使一列火车从地球开到月球；而I公斤锂通过热核反应放出的能量，相当于燃烧20000多吨优质煤，比1公斤铀通过裂变产生的原子能人10倍。

　　锂的性质及用途

　　锂具有高的比热和电导率，它的密度是0.53克/厘米3，是自然界中最轻的金属元素。它是非常活泼的碱金属元素，常温下它是唯一能与氮气反应的碱金属元素.自然界存在的锂由两种稳定的同位素63Li和73Li组成。锂只能存放在凡土林或石蜡中。

　　锂在发现后一段相当长的时间里，一直受到冷落，仅仅在玻璃、陶瓷和润滑剂等部门，使用了为数不多的锂的化合物。

　　锂早先的主要工业用途是以硬脂酸理的形式用作润滑剂的增稠剂，锂基润滑脂兼有高抗水性，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锤润滑剂，就足以用到汽车报废为止。

　　在冶金工业上，利用锂能强烈地和O、N、Cl、S等物质反应的性质，充当脱氧剂和脱硫剂。在铜的冶炼过程中，加入十万分之一到万分之一的锂，能改善铜的内部结构，使之变得更加致密，从而提高铜的导电性。锂在铸造优质铜铸件中能除去有害的杂质和气体。在现代需要的优质特殊合金钢材中，锂是清除杂质最理想的材料。

　　1kg锂燃烧后可释放42998kJ的热量，因此理是用来作为火箭燃料的最佳金属之一。1kg锂通过热核反应放出的能量相当于二万多吨优质煤的燃烧。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，锂玻璃的溶解性只是普通玻璃的1/100（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。

　　纯铝太软,当在铝中加入少量的Li、Mg、Be等金属熔成合金，既轻便，又特别坚硬，用这种合金来制造飞机，能使飞机减轻2/3的重量，一架锂飞机两个人就可以抬走。Li－Pb合金是一种良好的减摩材料。

　　真正使锂成为举世瞩目的金属，还是在它的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”。

　　6Li捕捉低速中子能力很强，可以用来控制铀反应堆中核反应发生的速度，同时还可以在防辐射和延长核导弹的使用寿命方面及将来在核动力飞机和宇宙飞船中得到应用。6Li在原子核反应堆中用中子照射后可以得到氚，而氚可用来实现热核反应。

　　6Li在核装置中可用作冷却剂。

　　锂电池是本世纪三、四十年代才研制开发的优质能源，它以开路电压高，比能量高，工作温度范围宽，放电平衡，自放电子等优点，已被广泛应用于各种领域，是很有前途的动力电池。用锂电池发电来开动汽车，行车费只有普通汽油发动机车的1/3。由锂制取氚，用来发动原子电池组，中间不需要充电，可连续工作20年。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向锂电池这样的新型电池。

　　三、锂的化合物用途

　　锂化物早先的重要用途之一是用于陶瓷制品中，特别是用于搪瓷制品中，锂化合物的主要作用是作助熔剂。

　　LiF对紫外线有极高的透明度，用它制造的玻璃可以洞察隐蔽在银河系最深处的奥秘。锂玻璃可用来制造电视机显像管。

　　二战期间，美国飞行员备有轻便应急的氢气源—氢化锂丸。当飞机失事坠落在水面时，只要一碰到水，氢化锂就立即溶解释放出大量的氢气，使救生设备充气膨胀.

　　当狼吃下含有锂化合物的肉食后,能引起消化不良，食欲大减，从而改变狼食肉的习性，这种习性还具有遗传性。

　　锂盐可治疗癫狂病，己在临床上得到应用。动脉硬化性心脏病的发病率，与该地区饮食中锂的含量成反比。北京积水潭医院利用锂制剂治疗急性痢疾，疗效近90％。北京同仁医院采用锂制剂，医治再生障碍性贫血也有一定的疗效。

　　用氘化锂和氮化锂来代替氘和氚装在氢弹里充当炸药，达到氢弹爆炸的目的。我国于1967年6月17日成功爆炸的第一颗氢弹里就是利用氘化锂。

　　LiBH4和LiAlH4，在有机化学反应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。LiAlH4，也可用作喷气燃料。LiAlH4是对复杂分子的特殊键合的强还原剂，这种试剂已成为许多有机合成的重要试剂。

　　有机锂化合物与有机酸反应，得到能水解成酮的加成产物，这种反应被用于维生素A合成的一步。有机锂化物加成到醛和酮上，得到水解时能产生醇的加成产物。

　　由锂和氨反应制得的氨基锂被用来引入氨基，也被用作脱卤试剂和催化剂。

　　人类对金属锂的应用目前已有了良好的开端，但由于锂的生产工艺比较复杂，成本很高。如果人们一旦解决了这些问题，锂的优良性能将得到进一步的发挥，从而扩大它的应用范围。

　　锂，原子序数3，原子量6.941，是最轻的碱金属元素。元素名来源于希腊文，原意是“石头”。1817年由瑞典科学家阿弗韦聪在分析透锂长石矿时发现。自然界中主要的锂矿物为锂辉石、锂云母、透锂长石和磷铝石等。在人和动物机体、土壤和矿泉水、可可粉、烟叶、海藻中都能找到锂。天然锂有两种同位素：锂6和锂7。

　　金属锂为一种银白色的轻金属；熔点为180.54°C，沸点1342°C，密度0.534克/厘米³，硬度0.6。金属锂可溶于液氨。

　　锂与其它碱金属不同，在室温下与水反应比较慢，但能与氮气反应生成黑色的一氮化三锂晶体。锂的弱酸盐都难溶于水。在碱金属氯化物中，只有氯化锂易溶于有机溶剂。锂的挥发性盐的火焰呈深红色，可用此来鉴定锂。

　　锂很容易与氧、氮、硫等化合，在冶金工业中可用做脱氧剂。锂也可以做铅基合金和铍、镁、铝等轻质合金的成分。锂在原子能工业中有重要用途。