Наверное, каждый предмет, явление, открытие имеет своего изобретателя, «родителя». В случае с таким веществом, как литий, можно сказать, что у него есть не только «отец», но и «дедушка» и даже «прадедушка».
История открытия
Начинается история лития в конце восемнадцатого века, когда бразильский ученый и минералог Хосе Бонифацио де Андрада Сильва, совершая научное путешествие по Европе, обнаружил на руднике Уто в Швеции близ Стокгольма два новых минерала, которые он назвал петалитом и сподуменом. Ученый начал изучать новые минералы и столкнулся с загадкой, которую так и не смог решить — масса известных элементов оказалась меньше массы минерала!
В 1817 году шведский химик Август Арфведсон провел долгий и тщательный анализ петалита. Довольно быстро Арфведсон установил, что на долю трех весьма распространенных элементов – кремния, алюминия и кислорода – приходится 96% веса минерала. А где же еще 4%? После долгих размышлений ученый пришел к выводу, что в минерале есть некий щелочной металл. На тот момент были известны лишь два подобных вещества – калий и натрий. А поскольку одна из солей нового металла растворялась в воде в шесть раз лучше, чем соли двух вышеназванных, Арфведсон, решил, что открыл новый элемент.
Название для нового металла также было подобрано без долгих колебаний. Находка была сделана в камнях, поэтому учитель Арфведсона, знаменитый Берцелиус, предложил назвать ее «литий» (от греческого λιτοσ (Lithos) — камень). Название сохранилось до наших времен, лишь немного видоизменившись. По сей день в большинстве европейских языков, как и в латыни, элемент, имеющий в периодической системе Менделеева атомный номер 3, называется Lithium.
Арфведсон так и не смог выделить из найденного им элемента свободный металл. Его дело, разумеется, подхватили коллеги. В 1818 году немецкий химик Леопольд Гмелин установил, что при помощи солей лития бесцветное пламя окрашивается в карминово-красный цвет. Немного позже выяснилось, что этот элемент есть и в морской воде. Ну а металлический литий впервые получил выдающийся английский ученый Гэмфри Дэви в 1818 году электролизом расплавленного гидроксида лития. Полученный металл имел серебристо-белый цвет, был мягким, пластичным и по-своему уникальным. Литий был и остается самым легким из всех известных металлов – его плотность почти в 2 раза меньше плотности воды, в 5 раз – алюминия, в 15 – железа и в 20 – свинца.
Лишь спустя 37 лет, в 1855 году, металл литий был получен в больших количествах. Эта находка – дело рук немецкого химика Роберта Бунзена и англичанина Августа Матиссена, причем совершили они свои открытия отдельно друг от друга. По примеру Дэви, литий они получали путем электролиза, только электролитом в их опытах служил уже хлорид лития. В наше время данный метод по-прежнему остается главным промышленным способом получения элемента №3.
Месторождения и применение лития в современном мире
Что касается месторождений лития, то его промышленные запасы можно найти на всех континентах нашей планеты. Важнейшие из них находятся в Австралии, Бразилии, Испании, Канаде, России, США, Швеции, а также в странах Южной Африки. Стоит выделить 3 главенствующие компании, которые контролируют почти всю добычу минералов лития в мире – Sons of Gwalia (Австралия), Tanco (Канада) и Bikita Minerals (Зимбабве).
Минералы лития востребованы в самых различных отраслях производства. Примерно их потребление можно распределить так:
– производство огнеупорных изделий – 25%
– производство стекла – 20%
– производство керамических изделий и глазурей – 20%
– химическая промышленность – 12%
– металлургическая промышленность – 10%
– производство стекловолокна – 5%
– другие отрасли – 8%
Принято считать, что основательный толчок промышленному освоению лития дала Первая Мировая война. В те годы Германии катастрофически не хватало олова, которое является важным компонентом антифрикционных сплавов – сплавов, которые предназначены для повышения долговечности трущихся поверхностей машин и механизмов. Поскольку собственных источников олова у страны нет, немецкие ученые долго ломали голову, чем его можно заменить. Выход был найден при помощи так называемого «бан-металла» — сплава свинца с литием, который оказался прекрасным антифрикционным материалом. С тех пор литий занял свое твердое место в металлургии в качестве элемента многих промышленных сплавов. Было также установлено, что литий улучшает и свойства сталей — уменьшает размеры «зерен», повышает прочность. Но поскольку литий практически не растворяется в железе и, к тому же, закипает при температуре 1317°C, его широкое применение в производстве сталей не представляется возможным.
В настоящее время известно немало сплавов лития с различными металлами. Но приоритетным направлением является разработка перспективного сплава лития с другим легковесным металлом — магнием. В чем ценность и перспектива данного сплава? В его уникальных конструкционных свойствах: если в таком сплаве будет содержаться не более 50% магния, то он будет легче воды! Также учеными давно рассматривается вариант использования лития в качестве компонента твердого ракетного топлива.
Одна из самых важных областей применения лития – это производство химических источников тока. Литиевые батарейки и аккумуляторы имеют одни из самых высоких энергетических показателей (например электрическую емкость на единицу массы) и в настоящее время используются в большистве портативных электронных приборов.
А что мы имеем в перспективе потребления металлического лития? Аналитики подтверждают рост спроса на первичные литиевые элементы (и на литий металлический в целом), но, в то же время, отмечают снижение общего потребления металла относительно литиевых солей.
Лаконично и емко определяет значимость лития в современной промышленности фраза из «Краткой химической энциклопедии»: «По значимости в современной технике литий является одним из важнейших редких элементов».