锂元素知识点讲解（这种熟悉又陌生的元素）

说起锂，似乎很少有人不知道的，毕竟现在人手一部智能手机，里边装的也几乎全都是锂电池。

但你要问有几个人真正见过锂，怕真是很少，更别说搞清楚锂这种元素与别的金属相比有什么独特的优点了。

今天我们就来说一说锂——这种位于元素周期表第三位的奇妙元素。

最轻的金属

古人说“读字读半边，不怕错上天”，至少放在“锂”这个字上是绝对没问题的：它念“里”，并且你一看这字的偏旁就知道它是一种金属。没错，锂是在元素周期表上排在第一位的碱金属元素。

锂在元素周期表中位于碱金属的最上方

细心的朋友可能会说了：“不对呀！氢在锂的上边，氢也有金属态呀！”没错，氢在极高压力下确实显示出金属态，这被称为氢的“金属相”，但从本质上来说，氢不是金属，那只不过是一部分氢的电子被挤出了它原来的轨道，变成类似自由电子，使液态或固态氢具有了类似金属的特征而已。

锂的原子核里有3个质子，它的原子核带3个正电荷，与此相对应，锂有3个电子，其中1s轨道有2个电子，2s轨道有1个电子。由于1s轨道已经被电子占满，并且它们的能量很低，不参与化学键，锂相对容易失去它2s轨道上的那一个电子，形成阳离子Li⁺。

锂的电子排布图

锂与它下方的钠、钾等碱金属相比，由于其2s轨道更贴近原子核，原子核与电子间的静电力更强一些，它最外层的电子比较不容易失去，因此锂比其它碱金属更稳定。如果你将一块金属锂扔进水里，它会跟水反应生成氢气，但不会燃烧。钠、钾等不同，它们会燃烧甚至爆炸。

锂是最轻的金属，它实在是太轻了，密度仅为0.534g/cm³，你即使是把它泡在密度最低的烃油里它也能漂浮起来，因此为了不让锂在空气中被氧化，通常会把它包裹在凡士林里隔绝空气保存。

锂比所有的液体元素密度都低，它会漂浮在石蜡油的表面

锂从何而来？

“大爆炸”理论认为，锂大部分也是由宇宙大爆炸产生的。在“大爆炸”后的一天里，宇宙中就产生了几乎所有的氢和氦，然后通过P-P II聚变分支产生了锂（Li）、铍（Be）和硼（B）。

P-P II聚变分支

在P-P II聚变分支里：

³He ⁴He → ⁷Be γ

⁷Be Ë⁻ → ⁷Li⁻ νË 0.861 MeV / 0.383 MeV

锂就是这么来的。

⁷Li ¹H → 2 ⁴He

在那之后，锂在宇宙不同的区域的丰度也有了差别，老恒星中的锂在240万度的高温下更多地与质子反应而被“摧毁”为两个α粒子，而年轻恒星中则有更多的机会通过P-P II聚变产生新的锂。

太阳系中元素的丰度，可以看出锂的丰度比较低

锂的同位素

锂有两种稳定的天然同位素锂-6和锂-7，其中锂-7占了92.41%，它的原子核中有3个质子和4个中子；锂-6的原子核中质子与中子的数量都是3个，它占7.59%。

锂其它的同位素从锂-4、锂-5、锂-8到锂-13都是不稳定的放射性同位素，它们会迅速衰变成其它核素。

锂-6有一种重要的特性，它可以通过吸收中子转化为氚。科研人员通过在核反应堆周边放置锂-6或它的化合物来合成氚；而核国家则利用锂-6的这一特性制造氢弹：

⁶Li n → ⁴He ³H

核武器设计者将氢弹弹头设计成两个部分：一个钚的原子弹引爆器和一个由锂-6氘化物燃料组成的聚变反应器，当钚弹爆炸时，它所产生的强大热能会加热锂-6氘化物燃料，同时释放出大量中子；压缩和加热的锂-6氘化物燃料与吸收中子后产生氚并开始强烈的聚变反应。这就是氢弹引爆的过程。

氢弹引爆过程，氘化锂参与其中

锂的应用

除了造核弹，锂的应用非常广泛，最常见的莫过于我们使用的锂电池、锂离子电池和锂离子聚合物电池、磷酸铁锂电池了，这些电池给我们的工作与生活带来了极大的方便。

今天先不讨论电池，我们讲些大家不怎么熟悉的应用。

除了拿来制造电池外，锂最多的应用就是拿来生产各种各样的玻璃，据统计，世界上大约有三分之一的锂被加到了玻璃里边。将氧化锂加入到二氧化硅里，可以降低原料的熔点和黏度，节约能源并且方便加工；氧化锂还可以改善玻璃和釉料的物理性能，许多烤箱用的玻璃在加工时都需要用到氧化锂或碳酸锂（Li₂CO₃），碳酸锂在高温加热后会转化为氧化锂，锂的加入能降低热膨胀系数，防止玻璃热爆；碳酸锂还是低火和高火陶瓷釉中的常见成分。

玻璃烤盘的制造中加入了锂化合物

除了用作生产玻璃的原料，碳酸锂还是一种治疗精神疾病的主要药物，它对抑郁症、躁狂症等双相情感障碍疾病有疗效。

锂是很好的抗抑郁药物成份，并且是长期精神稳定剂的首选

锂还被广泛用于冶金工艺，全世界有6%以上的锂产品被用于冶金添加。例如将碳酸锂用作连续铸造助熔添加剂，它可以增加流动性； 将氟化锂用作铝冶炼过程的添加剂，它可以降低熔化温度和增加电阻；锂与铝（铝锂合金）、镁、铜、镉和锰等金属的合金可以用于制造高性能飞机零件。

锂还有一个常见的应用是拿来做润滑脂，每年大约有12%的锂被用在了这个方面，这可能是出乎许多人意料的。当将氢氧化锂与脂肪加热，就可以得到一种叫“锂皂”的硬脂酸，它是高温润滑脂的主要原料。

氢氧化锂从空气中吸收二氧化碳后会形成碳酸锂，航天器和潜艇中就是利用氢氧化锂来进行空气净化的。

在军事方面，氢化铝锂（LiAlH₄）不仅可以作为火箭推进剂的高能添加剂，氢化铝锂本身也是一种固体火箭的燃料。

空空导弹大多采用固体燃料推进

锂的用途如此广泛，地球上的锂会不会越用越少，到哪一天出现资源枯竭呢？

锂的生产

锂很活泼，它在地球表面都是以化合物的形式存在的。

世界上已经探明的锂储量大约只有1600万吨，已知资源量大约是6500万吨，它们主要分布在南美洲的几个国家，比如智利、阿根廷、玻利维亚和巴西等，另外加拿大、美国、澳大利亚和我们也有一些锂矿藏。锂的生产大国是澳大利亚、智利、阿根廷和津巴布韦等国。

玻利维亚一个富含锂的盐湖

1600万吨的探明储量，相比于其它金属来说实在是太少，难道地球上就这么一点儿锂吗？也不对，我们的海水里大约有2300亿吨的锂，只不过海洋里锂的浓度实在是太低，元素的浓度相对恒定为0.14~0.25ppm，从商业角度来看，从海水里提取锂是一件得不偿失的事情，所以至今没有人干这种事。

目前世界各主要产锂国都是从含锂的盐湖、或者从伟晶岩的锂矿中提纯锂的化合物，然后通过电解的方法提取锂。富含锂的矿物主要有伟晶岩、锂辉石、锂云母等等。

锂辉石，它的主要成分是硅酸铝锂LiAl(SiO3)2

在前一节“锂的应用”中我们已经了解到，大多数锂的应用实际上是对氧化锂、碳酸锂、氢氧化锂等锂化合物的应用，很多时候我们并不需要金属锂，所以从锂矿中提取化合物相对要容易些。

随着智能移动电子设备和新能源汽车的快速发展，世界锂消耗量会有个突破性的增长，因为每辆电动汽车的充电电池需要使用至少10千克锂。未来人们在全力找矿的同时，还需要考虑对报废汽车电池、报废电子产品中锂的回收、加工和再利用。

我们应该相信，办法总比困难多。

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