можно ли хранить литий на воздухе

Источники опасности при работе c литием.

Распространенным заблуждением в лабораторной практике является надооценка опасности, которую представляет металлический литий. Действительно, реакционная способность лития существенно ниже, чем калия и натрия. Однако степень опасности того или иного вещества не всегда находится в прямой зависимости от его химической активности, и в некоторых отношениях литий опаснее натрия. Тушение горящего лития, например, представляет гораздо более серьезную проблему, чем тушение натрия и даже калия.

При работе с литием следует учитывать, что он обладает наименьшей плотностью из всех твердых и жидких веществ. Литий, в отличие от. калия и натрия, всплывает в любом органическом растворителе. Поэтому его нельзя хранить в керосине или жидком масле. Подходящей средой для хранения лития служит вазелин или парафин.

При нормальной температуре литий медленно взаимодействует с кислородом воздуха. При повышении температуры реакция идет более бурно, и при температуре выше точки плавления металл может самовоспламениться. Присутствие оксида или нитрида способствует самовоспламенению. Дисперсия металла может воспламениться на воздухе и при комнатной температуре.

С холодной водой литий реагирует спокойно, образуя гидроксид лития и водород:

Со спиртами литий реагирует медленнее, чем с водой; с первичными спиртами энергичнее, чем с вторичными и третичными, с низшими энергичнее, чем с высшими.

При комнатной температуре литий медленно реагирует с диоксидом углерода. Расплавленный металл горит в
атмосфере СО₂:

В отличие от остальных щелочных металлов, литий взаимодействует с азотом уже при комнатной температуре. Куски металла покрываются в атмосфере азота серо-черной мелкокристаллической губчатой массой нитрида лития:

По этой причине аппаратуру для работы с литием рекомендуется продувать не азотом, а аргоном. Нитрид лития активно взаимодействует с водой. Опасность работы с порошкообразным литием значительно возрастает, если частицы металла покрыты слоем нитрида.

Иногда взаимодействие тонкой суспензии лития с галогеналкилами и галогенариламы (например, при получении фениллития из бромбензола в эфире) протекает, после некоторого индукционного периода чрезвычайно бурно. Полагают, что такое течение реакции может быть связано с наличием на частицах металла оксидной пленки, которая исчезает в результате химической реакции или при перемешивании, обнажая сразу большую поверхность металла.

Взаимодействие лития с ртутью для получения амальгамы экзотермично и при использовании большого куска лития может привести к взрыву. Также опасно сплавление лития с алюминием, висмутом, кальцием, свинцом, оловом и некоторыми другими металлами.

Литий используют для восстановления некоторых металлов из их оксидов. После инициирования при умеренной температуре реакция протекает бурно. Взаимодействие оксида хрома(III) с литием начинается при 180 °С, а в ходе реакции смесь разогревается до 965 °С.

Восстановленный таким способом металл содержит избыток лития, поэтому оставленная на воздухе масса иногда воспламеняется.

Источник

Почему литий хранят в вазелине

Интересные статьи

Как долго живут попугаи?

Чтобы ответить на вопрос: «Почему литий хранят в вазелине?», нам нужно знать, что такое литий, химические и физические свойства и особенности. Так же нужно понимать, что такое вазелин, и как он влияет на интересующий нас элемент. Исходя из этих данных, мы сделаем вывод, нужно ли хранить литий в вазелине и возможно ли это. Если да, тогда-то опишем, почему литий так хранят. И как это лучше делать и при каких внешних условиях.

Что такое литий

Литий (Li, лат. Lithium) — это химический элемент, в таблице Менделеева, находится в первом столбце, во втором ряду под номером 3. Представляет собой щелочной металл достаточно пластичный, но не такой мягкий как натрий, немного твёрже. Если сравнивать со свинцом, то Li мягче. Цвет у него бело-серебристый.

Чтобы расплавить этот элемент, нужно поднять температуру до 180 градусов по Цельсию. Чтобы довести до кипения, то до 1340 °C.

Плотность этого элемента очень мала и составляет 0,533 г/ см³. Из-за этого он не тонет в воде и керосине.

Химические свойства

Как уже выяснили Li — это щелочной металл и как правило они не устойчивы на воздухе. Из всех подобных ему элементов, он меньше всех контактирует в открытом пространстве с находящимися в нем элементами. При нормальной температуре он фактически никак не взаимодействует с сухим воздухом. Li недолго можно держать в не герметичной таре.
Если воздух влажный он может вступать в реакцию с азотом и другими газами, присутствующими вокруг него, трансформируется в нитрид лития, карбонат и гидроксид.
При взаимодействии с водой образует гидроксид лития и водород.

Если рассматриваемый нами металл попадет на мокрую кожу он может вызвать ожог. Это же произойдет при попадании в глаза.

Как хранить

Другие щелочные металлы, такие как натрий и калий, обычно хранят в керосине. А так как Li в керосине не тонет то его хранят в вазелине и других минеральных маслах, при условии хорошей герметизации. Так же Lithium можно размещать в петролейном эфире или парафине, при этом также на забывая о герметичности тары. Для ограничения доступа воздуха, его помещают в ампулы и жестяные банки и заваривают под аргоном.

Вывод

Отвечая на наш главный вопрос, можно сказать, потому что он в таких условиях не вступает с ним в реакцию и это самый безопасный и дешёвый способ хранения.

Источник

Глоссарий. Химия

Ли́тий (лат. Lithium; обозначается символом Li) — элемент главной подгруппы первой группы, второго периода периодической системы химических элементов таблицы Менделеева, с атомным номером 3. Простое вещество литий (CAS-номер: 7439-93-2) — мягкий щелочной металл серебристо-белого цвета.

История и происхождение названия

Литий был открыт в 1817 году шведским химиком и минералогом А. Арфведсоном сначала в минерале петалите (Li,Na)[Si₄AlO₁₀], а затем в сподумене LiAl[Si₂O₆] и в лепидолите KLi_1.5Al_1.5[Si₃AlO₁₀](F,OH)₂. Металлический литий впервые получил Гемфри Дэви в 1825 году. Своё название литий получил из-за того, что был обнаружен в «камнях» (греч. λίθος — камень). Первоначально назывался «литион», современное название было предложено Берцелиусом.

Нахождение в природе

Геохимия лития Литий по геохимическим свойствам относится к крупноионным литофильным элементам, в числе которых калий, рубидий и цезий. Содержание лития в верхней континентальной коре составляет 21 г/т, в морской воде 0,17 мг/л. Основные минералы лития — слюда лепидолит — KLi_1.5Al_1.5[Si₃AlO₁₀] (F, OH)₂ и пироксен сподумен — LiAl [Si₂O₆]. Когда литий не образует самостоятельных минералов, он изоморфно замещает калий в широко распространенных породообразующих минералах. Месторождения лития приурочены к редкометалльным гранитным интрузиям, в связи с которыми развиваются литиеносные пегматиты или гидротермальные комплексные месторождения, содержащие также олово, вольфрам, висмут и другие металлы. Стоит особо отметить специфические породы онгониты — граниты с магматическим топазом, высоким содержанием фтора и воды, и исключительно высокими концентрациями различных редких элементов, в том числе и лития. Другой тип месторождений лития — рассолы некоторых сильносоленых озёр. Месторождения Месторождения лития известны в России (более 50% запасов страны сосредоточено в редкометальных месторождениях Мурманской области), Боливии, Аргентине, Мексике, Афганистане, Чили, США, Канаде, Бразилии, Испании, Швеции, Китае, Австралии, Зимбабве, Конго.

Получение

В настоящее время для получения металлического лития его природные минералы или разлагают серной кислотой (кислотный способ), или спекают с CaO или CaCO₃ (щелочной способ), или обрабатывают K₂SO₄ (солевой способ), а затем выщелачивают водой. В любом случае из полученного раствора выделяют плохо растворимый карбонат лития Li₂CO₃, который затем переводят в хлорид LiCl. Электролиз расплава хлорида лития проводят в смеси с KCl или BaCl₂ (эти соли служат для понижения температуры плавления смеси). 2LiCl = 2Li + Cl₂ В дальнейшем полученный литий очищают методом вакуумной дистилляции.

Физические свойства

Литий — серебристо-белый металл, мягкий и пластичный, твёрже натрия, но мягче свинца. Его можно обрабатывать прессованием и прокаткой. Из всех щелочных металлов литий характеризуется самыми высокими температурами плавления и кипения (180,54 и 1340 °C, соответственно), у него самая низкая плотность при комнатной температуре среди всех металлов (0,533 г/см³, почти в два раза меньше плотности воды). Маленькие размеры атома лития приводят к появлению особых свойств металла. Например, он смешивается с натрием только при температуре ниже 380 °C и не смешивается с расплавленными калием, рубидием и цезием, в то время как другие па́ры щелочных металлов смешиваются друг с другом в любых соотношениях.

Химические свойства

Литий является щелочным металлом, однако относительно устойчив на воздухе. Литий является наименее активным щелочным металлом, с сухим воздухом (и даже с сухим кислородом) при комнатной температуре практически не реагирует. По этой причине литий является единственным щелочным металлом, который не хранится в керосине (к тому же плотность лития столь мала, что он будет в нём плавать) и может непродолжительное время храниться на воздухе. Во влажном воздухе медленно реагирует с азотом, находящимся в воздухе, превращаясь в нитрид Li₃N, гидроксид LiOH и карбонат Li₂CO₃. В кислороде при нагревании горит, превращаясь в оксид Li₂O. Есть интересная особенность, что в интервале температур от 100 °C до 300 °C литий покрывается плотной оксидной плёнкой, и в дальнейшем не окисляется. В 1818 немецкий химик Леопольд Гмелин установил, что литий и его соли окрашивают пламя в карминово-красный цвет, это является качественным признаком для определения лития. Температура возгорания находится около 300 °C. Продукты горения раздражают слизистую оболочку носоглотки. Спокойно, без взрыва и возгорания, реагирует с водой, образуя LiOH и H₂. Реагирует также с этиловым спиртом (с образованием алкоголята), с водородом (при 500—700 °C) с образованием гидрида лития, с аммиаком и с галогенами (с иодом — только при нагревании). При 130 °C реагирует с серой с образованием сульфида. В вакууме при температуре выше 200 °C реагирует с углеродом (образуется ацетиленид). При 600—700 °C литий реагирует с кремнием с образованием силицида. Химически растворим в жидком аммиаке (−40 °C), образуется синий раствор. Литий хранят в петролейном эфире, парафине, газолине и/или минеральном масле в герметически закрытых жестяных коробках. Металлический литий вызывает ожоги при попадании на влажную кожу, слизистые оболочки и в глаза.

Источник

Литий: зачем нужен, как добывается и хватит ли его нам?

Так выглядит литийсодержащая руда
Литий — один из критически важных элементов для всей нашей цивилизации. Конечно, когда мы говорим о литии, на ум сразу приходят Li-ion батареи. И действительно, львиная доля добываемого лития уходит на нужды производителей аккумуляторов. Тем не менее, он используется и в других сферах.

Например, в металлургии, как черной, так и цветной, — металл применяется для раскисления и повышения пластичности и прочности сплавов. Также с его помощью производят стекла, которые частично пропускают ультрафиолет, он применяется в керамике. И это если не говорить о ядерной энергетике и атомной технике — его используют для получения трития. Короче, литий в буквальном смысле нарасхват. Под катом — поговорим об аккумуляторах, Tesla, способах добычи лития и его дефиците.

Но главное, конечно, батареи

Да, сейчас большая часть добываемого в мире лития уходит на производство литиевых аккумуляторов. По расчетам, на производство одной батареи для Tesla Model S требуется 63 кг этого металла с 99,5% чистоты.

Теперь давайте подумаем, что будет, если все, абсолютно все автомобили внезапно станут электрическими, с литиевыми батареями. По данным на 2016 год автомобилей в мире было 1,3 млрд. Сейчас, наверное, еще больше, но окей, воспользуемся этими данными четырехлетней давности.

Пусть не все новоявленные электрокары имеют настолько же вместительную батарею, как Tesla, уменьшим вес лития, необходимого для производства, на треть. Получается, что на одну такую батарею необходимо 44,1 кг чистейшего лития. Для наших 1,3 млрд автомобилей нужно 57,33 млрд кг лития. Неплохо, это 57,33 млн тонн лития, и только для нужд автомобильной промышленности.

К 2023 году массовое производство электромобилей стартует на предприятиях Mercedes, BMW, Toyota, Ford, Audi, Porsche, Volvo, Huyndai, Honda. По подсчетам экспертов, эти компании будут производить около 15 млн электрокаров ежегодно, на что потребуется около 100 000 тонн лития в год.

Но ведь не электромобилями едиными. У нас же в ходу миллиарды экземпляров разной техники с аккумуляторами — смартфонов, ноутбуков, планшетов и т.п. Они маленькие, да, но и для них понадобится много лития. Правда, гораздо меньше, чем для батарей электромобилей — на производство батарей для мобильных устройств уходит несколько процентов общемирового производства лития. В 2017 году Apple использовала всего 0,58% общемировых объемов добычи этого металла.

Но есть и другие батареи. Та же Tesla разрабатывает и реализует огромные аккумуляторные системы, которые служат для нивелирования скачков потребления энергии в пиковые часы. В крупном аккумуляторе содержится не менее тонны лития. Пока что производство таких систем не слишком масштабное, но через время все может измениться.

В целом, общемировое потребление лития к 2025 году составит не менее 200 000 тонн этого металла.

А как его добывают и хранят?

Литий — очень активный химически металл, поэтому его добыча ведется несколько отличными от добычи большинства прочих, обычных металлов способами. Есть два способа выделить Li.

Первый — из пегматитовых минералов, которые состоят из кварца, полевого шпата, слюды и других кристаллов. Ранее это был основной источник лития в мире. В Австралии, например, его добывают из сподумена, руды лития, минерала, который относится к пироксенам.

Второй — из глин солончаков. Такие есть в Южной Америке и той же Неваде, о которой говорилось выше. Насыщенные литием рассолы можно «обогащать» при помощи испарителя на солнечной энергии. Затем, после достижения нужной концентрации гидроксида лития, его осаждают, добавляя карбонат натрия и гидроксид кальция. Этот процесс не очень дорогой, но занимает продолжительное время — от 18 до 24 месяцев. Именно такой способ планирует использовать Маск.

У второго способа есть проблемы: при получении лития таким способом литий получает примеси — железо или магний (от магния сложнее всего избавиться). Тем не менее, на солончаковых землях много лития, и это делает второй способ очень привлекательным — от примесей все же можно избавиться.

К слову, солончаки как раз не входят в списки разведанных месторождений, поскольку добыча лития выпариванием солевых растворов — новый метод, который ранее не применялся. Так что вполне может быть, что запасов лития на Земле гораздо больше, чем считается.

Очень много лития в солончаковой пустыне Салар-де-Уюни на юго-западе Боливии. Под твердой коркой находится жидкий рассол с концентрацией лития в 0,3%.

Есть и другие способы, но все они чисто лабораторные. Например, пару лет назад на Хабре публиковалась новость о том, что литий можно добывать из рассолов при помощи металл-органических каркасных мембран.

Они копируют механизм фильтрации — ионную селективность — мембран биологических клеток в живых организмах. Кроме лития, этот способ дает и пресную воду, тоже ценный продукт. Но, к сожалению, ни стоимость, ни возможность масштабирования этого способа не освещены учеными. Да и спустя два года о коммерциализации метода так ничего и не слышно.

Еще литий можно добывать… из литиевых батарей. То есть перерабатывать батареи, получая снова металлический литий и другие необходимые для создания аккумуляторов материалы. Но пока что переработка батарей ведется в малых объемах. Это достаточно сложный и дорогой процесс, так что в ближайшее время вряд ли мы услышим о строительстве крупных заводов по переработке батарей. Да, ученые работают над этим, но все это пока что лишь исследования.

Сколько всего лития на Земле?

Да не так уж и много. Вернее, того, что разведали, относительно немного. В 2019 году глобальные подтвержденные запасы этого металла оценивались в 17 млн тонн. В России — около 900 000 тонн. Если взять потенциально «плодородные» месторождения, то получится около 62 млн тонн. Возможно, геологи разведают новые месторождения, но в любом случае лития на Земле мало.

Два года назад добыто было около 36 000 тонн. При этом 40% металла идет на аккумуляторы, 26% —на производство керамических изделий и стекла, 13% — выпуск смазочных материалов, 7% —металлургию, 4% — системы кондиционирования, 3% — медицина и полимеры.

Основные поставки лития ведутся из Австралии (18,3 тыс. тонн в год), затем Чили (14,1 тыс. тонн в год) и Аргентина (5,5 тыс. тонн в год). В ближайшее время поставщики лития планируют увеличить объемы его добычи и поставки на мировой рынок.

Кстати, компания Tesla, один из крупнейших потребителей лития, получила право на самостоятельную добычу металла в штате Невада, США. Илон Маск заявил, что его компания получила доступ примерно к 10 тыс. акров богатых литием залежей глины в Неваде.

Литий для всех, и пусть никто не уйдет обиженным?

Речь о недалеком будущем, когда понадобится производить гораздо больше литиевых батарей, чем сейчас. Насколько ученые могут судить, на ближайшие несколько лет этого металла хватит всем.

С течением времени компании найдут способ снизить количество лития в батареях — уже сейчас ведутся исследования на эту тему. Скорее всего, добыча лития из рассолов тоже станет наращивать обороты, так что общие объемы металла возрастут, и весьма значительно.

Но что будет через 10-20-30 лет? Сложно сказать. Возможно, «выстрелит» новая технология производства аккумуляторов, предложенная учеными или корпорациями. А может быть, специалисты смогут изменить конструкцию текущих аккумуляторов, значительно сократив количество лития, необходимое для производства одной батареи.

В целом, пока что пути решения проблемы дефицита лития есть, и их немало. Давайте вспомним об этом вопросе лет через 5 и обсудим изменения здесь же, на Хабре. Хотелось бы надеяться, к тому времени не начнутся «литиевые войны», ведь этот металл уже называют «новой нефтью».

Источник

Как правильно хранить Li-ion аккумулятор

Основные сложности

Производители сегодня используют практически в любых электрических устройствах накопители одного типа – это элементы типоразмера 18650. Разница между электромобилем и ноутбуком здесь будет только в количестве элементов. Упомянутые батареи далеки от совершенства и требуют соблюдения определенных требований при эксплуатации. Их стоимость и уязвимость перед безграмотным хранением являются основными причинами, зарождающими сомнения в приобретении экотранспорта. Среди основных проблем хранения выделяются:

Чтобы ответить на вопрос «Как хранить литиево-ионные батареи?», нужно понимать, больше всего они боятся длительного хранения при глубоком разряде. Именно это способно окончательно прикончить батарею. Можно сказать, что если после эксплуатации устройства забыли поставить пустой аккумулятор на зарядку и вспомнили о нем через месяц-другой, то будьте готовы покупать новый накопитель.

Вся сложность эксплуатации устройств на таких батареях, вызвана отсутствием защиты от полного разряда (или недостаточно эффективной работой этой защиты). Ниже разберемся, как сохранить литий ионный аккумулятор 18650, который используется в электрическом транспорте. Но, в любом случае, совет и правило №1: если уровень заряда упал ниже 30-40% после работы устройства, немедленно ставьте АКБ заряжать.

Li ion аккумуляторы: температура хранения и зарядки

Если о том, что отрицательный градус хранения АКБ отрицательно влияет на время службы, знают все, то немногим известно, что при минусовых температурах губительна даже сама зарядка – аккумулятор просто теряет емкость. Еще одно «температурное» требование говорит, что нельзя хранить Li-ion-батарею при температурах выше 30 градусов. Это также кратно снижает емкость.

При зарядке устройства тоже есть своя опасность – перезаряд АКБ. Этого тоже нужно избегать, чтобы продлить срок службы устройства. Не менее важно использовать только сертифицированное, идущее в комплекте с батареей, зарядное устройство, которое соответствует по техническим характеристикам. И нужно помнить, что нередки случаи взрыва батарей, поэтому нельзя оставлять процесс без внимания.

Срок и условия хранения литиевых аккумуляторов

Если батарее все-таки предстоит долговременное хранение, то нужно учесть ряд требований, которые сохранят работоспособность после возобновления эксплуатации:

Перечисленные рекомендации также подойдут, если нужно понять, как лучше хранить литиевые аккумуляторы зимой. Основная проблема обеспечения условий идеального хранения заключается в обеспечении того самого заряда в 30-40%, а именно в наличии под рукой средств для его измерения. Многочисленные форумы любителей экотранспорта советуют при покупке сразу обращать внимание на тип зарядного устройства – нужна умная зарядка с индикацией.

Заключение

Литий-ионные аккумуляторы электротранспорта –дорогостоящая и наиболее капризная часть транспорта. Батареи требуют повышенного внимания при регулярном использовании и соблюдения целого ряда мер при длительном хранении. На первый план выходят температура окружающей сред и уровень заряда. Несмотря на то, что Li-ion-батареи деградируют с первого дня своей жизни, соблюдение перечисленных в статье рекомендаций поможет им сохранить работоспособность не один год.

Источник