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1、锂元素化学之 锂元素基础,2.元素性质,1.周期表位置,4.含量分布,3.发现历史,5.理化性质,6.制取方法,7.用途和储存,主要内容,锂,锂辉石,锂瓷砂锅,2.元素性质,1.周期表位置,4.含量分布,3.发现历史,5.理化性质,6.制取方法,7.用途和储存,周期表位置,2.元素性质,1.周期表位置,4.含量分布,3.发现历史,5.理化性质,6.制取方法,7.用途和储存,元素性质,在弱酸性盐类中，锂盐具有最小的溶解度，铯盐具有最大的溶解度；而在强酸性盐类中，锂盐却具有最大的溶解度，并随着向铯的过渡，溶解度逐渐降低。,在锂的化合物中，锂总是以+1价的形式出现。,锂与氧直接作用时不生成过氧化物，
2、而其余碱金属与氧直接作用时能生成Me2O4和MeO2型的稳定化合物。锂盐同其他碱金属盐类比较起来，在热分解时的稳定性最差。,碱金属中，锂离子具有最大的极化系数和最小的被极化系数。,碱金属中，锂的原子半径最小，具有最大的电离电势。,碱金属中，锂离子的半径最小，但在水溶液中，由于它发生强烈的水合作用，故其离子半径为最大。,元素性质,2.元素性质,1.周期表位置,4.含量分布,3.发现历史,5.理化性质,6.制取方法,7.用途和储存,发现历史,发现人：阿尔费德森发现时间：1817年 1817年，瑞典的阿尔费德森，最先在分析透锂长石时发现了锂。,锂是自然界里被发现的第三个碱金属元素，因为锂是从矿石中被
3、发现的，它不同于钾和钠是从植物体中发现的，希腊文称石头为Lithos，所以贝齐里乌斯把这种新金属称为Lithium，化学符号Li，中译名为锂。,发现历史,2.元素性质,1.周期表位置,4.含量分布,3.发现历史,5.理化性质,6.制取方法,7.用途和储存,含量分布,海水中锂的总储量达2600亿吨,体重70公斤的正常人体中，锂的含量为2.2毫克。,在地壳中约含0.0065%,含量分布,（锂 0.0065%）,锂辉石,锂云母,透锂长石,磷铝石,含量分布,近年世界锂产量及资源储量表（以锂计）,数据来源：U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summari
4、es 2012 注：e预估计值；W未公开；b不包括美国,含量分布,我国锂资源储量（万吨，以氧化锂计）,含量分布,2.元素性质,1.周期表位置,4.含量分布,3.发现历史,5.理化性质,6.制取方法,7.用途和储存,理化性质,锂是银白色金属，其新鲜断面有微黄色光泽，比铅软，具有延展性。 锂是最轻的一种金属，它的比重等于0.534。由于锂的原子半径小，因此在碱金属中，锂的晶格最为坚固，它的硬度也就最大。 同其它碱金属比较，溶点与沸点最高，保持液态的温度范围可达1156。 锂的电导率约为银的电导率的五分之一。 锂在常温常压下不易挥发，高温时，锂蒸气能使火焰呈红色，锂几乎能同所有的金属(除铁之外)熔合
5、在一起。,物理性质,在一般条件下，锂具有体心立方结构。低温时，锂在冷却到-201时，开始向面心立方结构转变，进一步冷却会促使更大程度的转变，但是不会完全转变；低温时(T140 K)，锂的塑性应变也会引起面心立方晶体的生成，而在一般冷却条件下是不存在的。,锂与水反应 锂金属可与水缓慢地反应生成无色的氢氧化锂溶液及氢气，反应速度慢于钠与水的反应。 2Li(s)+2H2O2 LiOH(aq)+H2(g),锂与卤素反应 锂金属可以与所有的卤素反应生成卤化锂。所以，它可与F2、Cl2、Br2及I2等反应依次生成一价的LiF、LiCl、LiBr及LiI。,锂与空气反应 用小刀可轻易地切割锂金属。可以看到光
6、亮的有银色光泽的表面但很快会变得灰暗，因其与空气中的氧及水蒸气发生了反应。锂在空气中点燃时，主要产物是白色锂的氧化物Li2O。某些锂的过氧化物Li2O2也是白色的。 4Li(s)+O2(g)2Li2O(s) 2Li(s)+O2(g) Li2O2(s),化学性质,锂与氢反应 锂与氢直接化合时，生成锂的氢化物LiH。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，称为“制造氢气的工厂”。,锂与氮反应 锂能与氮直接化合生成氮化物，锂和氮气反应生成红宝石色的晶体Li3N。 3Li(s)+1/2N2(g) Li3N(s),锂与酸反应 锂金属易溶于稀硫酸，形成的溶
7、液含水及水化的一价锂离子、硫酸根离子及有氢气产生。 2Li(s)+H2SO4(aq) 2Li+(aq)+SO42-(aq)+H2(g),化学性质,在有机反应中，有机锂试剂易形成碳负离子，显示出强烈的极性，是一 种极强的碱和高活性的亲核试剂。在制备方法和性质上与格氏试剂类似， 但比格氏试剂更活泼。,锂催化异戊橡胶 比天然橡胶纯净，无杂质，凝胶含量少，质量均一，易于加工，混炼简便，冬季不用保暖。可基本代替天然橡胶用于轮胎，胶带，胶管，胶鞋和其他工业橡胶制品。,氯化锂 氯化锂分子中的价键并不是典型的离子键，因此它能溶于很多有机溶剂中，从而使反应更易进行。并且由于Cl- 具有较好的亲核能力，所以氯化锂
8、中阴、阳离子的结合较不紧密。因此氯化锂在理论上已经满足了催化活性的两个重要因素，即亲脂因素和电荷分离因素。,主催化剂：酯化反应，缩合反应，硅烷化，酰基化反应 （LiCl在128下催化丙交酯开环与表面活性剂聚合，用于合成聚芳酯） 助催化剂：乙烯制备，氧化还原反应 （甲烷氧化偶联制乙烯，添加LiCl后可以提高催化剂性能，收率高且能选择性地得到乙烯）,化学性质,2.元素性质,1.周期表位置,4.含量分布,3.发现历史,5.理化性质,6.制取方法,7.用途和储存,制取方法,锂矿的提取法,锂辉石和硫酸钾一起烧结，钾将锂置换出来，形成可溶于水的硫酸锂。硫酸盐分解法在很长一段时间是工业制备锂的唯一方法。 2
9、LiAl(SO3)2+K2SO4=Li2SO4+2KAl(SO3)2,硫酸盐法,石灰法,将石灰或石灰石与锂矿石一起烧结，然后用水处理，浸取液经过多次蒸 发，可以从中结晶析出氢氧化锂。反应式如下，反应温度为1000：2LiAl(SiO3)2+9CaO=Li2O+CaOAl2O3+42CaOSiO2 优点：适用性强，能够分解几乎所有的锂矿石。反应不需要稀缺原料，石灰和石灰石均较便宜且容易获得。 缺点：要求精矿中含锂量很高，因为在烧结时会使精矿贫化。浸取后得到的是稀溶液，因此蒸发会消耗大量的热量并且花费很多时间。,制取方法,沉淀法,含锂卤水自然蒸发、浓缩、制盐，再通过脱硼、除钙、除镁等分离工序使锂存
10、在于老卤中，当锂含量达到适当浓度后，以碳酸锂形式洗出。,制取方法,盐湖卤水提取,在含有溶质的溶液中加入与之不相溶、对溶质有较大溶解度的液体，利用溶质在两相中的溶解度差异，促使部分溶质通过界面迁入第二液相，达到转相浓缩的目的。萃取法的关键是找到合适的萃取剂，中性含磷酸类萃取剂是锂的常用萃取剂。,萃取法,制取方法,盐湖卤水提取,利用对锂离子有选择性吸附的吸附剂来吸附锂离子，再将锂离子洗脱下来，达到锂离子与其他杂质离子分离的目的。,吸附法,制取方法,盐湖卤水提取,熔融电解法,工业上的溶盐电解法是使用LiCl-KCl体系的熔融混合物为电解质进行电解,电解质中通常氯化锂为55%和氯化钾为45%,电解的温
11、度在390450。,2Li+2e2Li2Cl+2eCl22LiCl(l)2Li(s)+Cl2(g),制取方法,金属锂的制备,真空热还原法,真空热还原是指在真空条件下用还原剂（C，Al，Si等）还原金属氧化物或者化合物提取金属。真空热还原可以大大降低还原反应的温度,完成某些在常压下无法完成的作业。 3Li2O+2Al=6Li+Al2O3 2Li2O+Si=4Li+SiO2,制取方法,金属锂的制备,优缺点：,熔盐电解法工艺成熟，但存在流程长、能耗大、环境污染、金属锂杂质主要是钠等缺点；真空热还原法成本低，不污染环境，金属锂不含杂质钠和钾，但存在还原罐寿命短、操作工艺难于控制等缺点。,传统熔盐电解法
12、所需原料无水氯化锂需要经过锂盐初级产品的氯化，且对其纯度要求较高；真空热还原法直接利用碳酸锂或氢氧化锂，不需要再进行锂盐的氯化合成，可缩短金属锂的生产周期，简化生产流程。,熔盐电解法是制备锂的传统技术，90%以上的金属锂采用该法制备，其工艺较为成熟。真空热还原法目前基本上处于实验室研究阶段，要用于大规模工业生产，其工艺还不成熟。,制取方法,金属锂的制备,2.元素性质,1.周期表位置,4.含量分布,3.发现历史,5.理化性质,6.制取方法,7.用途和储存,用途和储存,主要用途（工业）,锂能改善造血功能，提高人体免疫机能。锂对中枢神经活动有调节作用，能镇静、安神，控制神经紊乱。锂是有效的情绪稳定剂
13、。人类流行病学研究显示，饮水锂浓度与精神病住院率、杀人、自杀、抢劫、暴力犯罪和毒品犯罪率呈显著负相关。心脏病人、学习低能者和在押暴力犯的锂含量显著降低。 人体每日需摄入锂0.1mg左右。蛋类、牛奶、奶制品、鱼类、土豆和蔬菜含有丰富的锂。一般只要食物丰富多样，就可以保证人体所需的微量元素锂。 金属锂是合成制药的催化剂和中间体,如合成维生素A、B、D 和合成肾上腺皮质激素、合成抗组织胺药等。,主要用途（生物）,无水氢氧化锂用作宇宙飞船中二氧化碳的吸收剂。 铌酸锂和钽酸锂用作分离彩色电视音像电波的表面滤波器原料,是重要的光电记忆元件材料。 氯化锂具有潮解性,低温时溶解使空气湿度保持一定,故用于空调系
14、统中。 次氯酸锂用作除湿装置的吸湿剂、电焊熔剂、漂白剂、杀菌剂、空气干燥剂、二氧化碳吸收剂等。,与钠、钾相类似，金属锂很活泼，需隔绝空气储存。锂一般应存放于液体石蜡、固体石蜡、白凡士林中或充氩气的手套箱中(在液体石蜡中锂也会浮起)。贮存和使用都要注意安全，有金属锂引起的火灾，不能用水或泡沫灭火剂，而要用干粉灭火剂。,储存方法,其他用途,用途和储存,参考文献,1 周立新.锂催化异戊橡胶的合成, 性能与应用 J. 现代化工, 2007, 27(2): 500-503 2 刘达波, 邱祖民, 刘钟薇. 氯化锂的催化作用研究进展J. 无机盐工业, 2008, 40(6): 5-8. 3 李承元, 朱景和. 世界锂资源的开发应用现状及展望J. 国外金属矿选矿, 2001, 38(8): 22-26. 4 狄晓亮, 庞全世, 李权. 金属锂提取工艺比较分析J. 盐湖研究, 2005, 13(2): 45-51. 5 奥斯特罗什科等著，曾华酰译.锂的化学与工艺学M.北京:中国工业出版社，1965. 6 王卫东, 曹茜. 国内盐湖卤水提取碳酸锂生产工艺及现状 J. 盐湖研究, 2010, 18(4): 52-61.,Thank you！,谢谢观看！ 2020,
