Lithium là chất gì? Tính chất hóa học, điều chế và ứng dụng của Liti

Lithium là chất gì? Khi học khóa các em sẽ ít nhiều gặp phải nguyên tố Liti, có kiến thức và am hiểu về nguyên tố hóa học này sẽ giúp các em rất nhiều trong học tập, cũng như nghiên cứu. Tìm hiểu kỹ hơn về những kiến thức bổ ích liên quan đến Lithium/Liti với chia sẻ của Admin trong bài bài viết này nhé!

Lithium là một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn hóa học, có kí hiệu hóa học "Li". Nó có số nguyên tử 3 và nằm trong nhóm 1, chu kỳ 2 của bảng tuần hoàn. Lithium là kim loại kiềm nhẹ, có màu trắng bạc và mềm. Nó là một trong những kim loại ít phổ biến nhất trên Trái Đất.

Giải đáp: Lithium là chất gì?

Lithium có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau. Một ứng dụng quan trọng của Lithium là trong ngành công nghiệp pin. Lithium-ion và Lithium polymer là loại pin phổ biến được sử dụng trong điện thoại di động, máy tính xách tay, xe điện và nhiều thiết bị điện tử khác. Lithium cũng được sử dụng trong công nghiệp hạt nhân, sản xuất hợp kim Aluminium-Lithium và làm chất cực âm trong pin Lithium-ion.

Lithium, cùng với hydrogen và helium, là một trong ba nguyên tố được tạo ra trong quá trình Big Bang. Là một kim loại mềm màu trắng bạc, Lithium được coi là kim loại nhẹ nhất và nguyên tố rắn ít chặt chẽ nhất trong điều kiện chuẩn. Do hoạt tính cao, Lithium phải được bảo quản dưới dạng chất thạch dầu.

Lịch sử phát hiện ra Lithium (Li)

Lithium carbonate đã và đang có tác động tích cực đến cuộc sống của hàng nghìn người trên khắp thế giới. Vào những năm 1940, điện giật và phẫu thuật thùy não được coi là những phương pháp "tiêu chuẩn" để điều trị bệnh tâm thần. Tuy nhiên, những phương pháp cực đoan này đã bị thay thế từ năm 1949 sau khi bác sĩ John Cade, một chuyên gia y tế từ Victoria, Úc, đã tiến hành nghiên cứu và khám phá rằng việc tiêm Lithium carbonate vào chim bồ câu đã làm cho những con vật ban đầu năng động trở nên ngoan ngoãn đến mức chúng nằm yên một cách thỏa đáng suốt nhiều giờ.

Cade đã tự thử tiêm Lithium trước khi áp dụng phương pháp này cho một trong số bệnh nhân của mình, một người đã bị giam cầm trong nhiều năm. Trong vòng vài ngày, bệnh nhân này đã trở nên ổn định, và sau vài tháng, anh ta đã được xuất viện và trở lại công việc.

Các quặng Lithium chính bao gồm spodumene, petalite và lepidolite. Các mỏ spodumene có quy mô lớn đã được tìm thấy ở Nam Dakota, Hoa Kỳ, cũng như ở Nga, Trung Quốc, Zimbabwe và Brazil. Lithium cũng được chiết xuất từ nước mặn, đặc biệt là ở Chile, California và Nevada, Hoa Kỳ.

Cấu hình electron của nguyên tố Lithium là $1 s^{2} 2 s^{1}$ , với 1e ở lớp ngoài cùng nên Li có hoá trị 1; số oxi hoá +1. Điều này có nghĩa là trong các hợp chất, nguyên tử Lithium thường mất một electron để trở thành một ion dương có điện tích +1, được ký hiệu là Li+. Với số oxi hoá +1, Lithium có khả năng tạo thành các hợp chất ion, ví dụ như Lithium carbonate ( $L i_{2} C O_{3}$ ) và Lithium chloride ($LiCl$).

Cấu hình electron của Lithium

Nguyên tố Lithium mang những tính chất vật lý như sau:

Trạng thái vật chất: Lithium tồn tại dưới dạng kim loại, là một kim loại kiềm nhẹ.
Màu sắc: Lithium có màu trắng bạc.
Điểm nóng chảy: Điểm nóng chảy của Lithium là khoảng $180, 5^{0} C (356, 9^{0} F)$ .
Điểm sôi: Lithium sôi ở nhiệt độ cao hơn, khoảng $1342^{0} C (2448^{0} F)$ .
Khối lượng riêng: Khối lượng riêng của Lithium là khoảng $0, 534 g / c m^{3}$ , là một trong những kim loại có mật độ thấp nhất.
Điện tích và dẫn điện: Lithium là một chất dẫn điện tốt và có thể dẫn điện trong dạng ion $L i^{+}$ . Nó có thể tạo thành các hợp chất ion trong nước và các dung môi khác.
Dẫn nhiệt: Lithium là một chất dẫn nhiệt tốt, có khả năng truyền nhiệt nhanh.
Cấu trúc tinh thể: Lithium có cấu trúc tinh thể cubic góc cạnh, trong đó các nguyên tử Lithium xếp chồng lên nhau theo một mạng lưới.
Năng lượng ion hóa: Năng lượng ion hóa của Lithium, tức là năng lượng cần thiết để gỡ bỏ một electron từ một nguyên tử Lithium, là khá thấp. Giá trị năng lượng ion hóa của Lithium là khoảng 5,39 eV.

Lithium là một kim loại có tính khử rất mạnh. Nó có khả năng tác dụng với các phi kim, acid, hydrogen và nước. Cụ thể phản ứng hóa học xảy ra như sau:

Tính chất hóa học của Lithium

Li tác dụng với phi kim

Khi tiến hành đốt cháy Lithium trong không khí hoặc trong oxygen, phản ứng tạo thành các oxide thường hoặc peroxide hoặc superoxide. Ngọn lửa cháy có màu đỏ đặc trưng rất dễ nhận biết, các em có thể lưu ý về màu sắc của ngọn lửa để khoanh chính xác đáp án trong câu hỏi trắc nghiệm.

$4 L i + O_{2} \to 2 L i_{2} O$

$2 L i + C l_{2} \to 2 L i C l$

Li tác dụng với dung dịch axit

Lithium có khả năng khử ion $H^{+}$ hay $H_{3} O^{+}$ trong các dung dịch acid loãng như $H C l, H_{2} S O_{4}$ . Phản ứng hóa học sinh ra khí Hydrogen tự do.

$2 L i + 2 H C l \to 2 L i C l + H_{2}$

$2 L i + H_{2} S O_{4} \to L i_{2} S O_{4} + H_{2}$

Li tác dụng với nước

Trong nước, Lithium tác dụng khá chậm và tạo thành dung dịch kiềm, phản ứng sẽ giải phóng ra khí Hydrogen.

$2 L i + 2 H_{2} O \to 2 L i O H + H_{2}$

Liti tác dụng với Hidro

Ở điều kiện áp suất lớn và nhiệt độ cao từ $350 - 400^{0} C$ , Lithium sẽ xảy ra phản ứng với Hydrogen và quá trình sẽ tạo thành Lithium hydride .

$2 L i (l ỏ n g) + H_{2} (k h í) \to 2 L i H (r ắ n)$

Liti trong tự nhiên tồn tại ở các dạng đồng vị là ${}^{6}L i$ và ${}^{7}L i$ . Trong đó đồng vị ${}^{7}L i$ là phổ biến nhất với tỷ lệ là 92.5%. Do hoạt động hóa học mạnh của Lithium, trong tự nhiên Lithium không tồn tại ở dạng đơn chất mà nó tồn tại dưới dạng các hợp chất. Người ta có thể tìm thấy Lithium một phần nhỏ trong các loại đá cuội hoặc trong nước biển.

Trạng thái tự nhiên của Lithium

Để điều chế Lithium nguyên chất, người ta sẽ dùng phương pháp điện phân hỗn hợp Lithium chloride và potassium nóng chảy. Phản ứng điện phân xảy ra như sau:

$2 L i C l \to 2 L i + C l_{2}$

Lithium (Li) là một trong những nguyên tố hóa học có nhiều ứng dụng khác nhau trong đời sống, sản xuất của con người. Nó không chỉ ứng dụng trong các ngành công nghiệp mà còn ứng dụng cả lĩnh vực y tế. Cụ thể như sau:

Ứng dụng của Lithium (Li) hiện nay trong sản xuất Pin

Pin Lithium-ion: Một trong những ứng dụng quan trọng nhất của Liti là trong pin Lithium-ion. Pin Lithium-ion có khả năng lưu trữ và cung cấp năng lượng điện cho các thiết bị di động như điện thoại di động, máy tính xách tay, máy nghe nhạc MP3 và các thiết bị điện tử khác. Pin Lithium-ion cũng được sử dụng trong xe điện và hệ thống lưu trữ năng lượng.
Y tế và điều trị tâm thần: Lithium carbonate được sử dụng trong điều trị các rối loạn tâm thần như bệnh thần kinh loạn thần, rối loạn tâm thần và bệnh trầm cảm. Lithium có khả năng ổn định tâm trạng và giảm triệu chứng của những bệnh lý này.
Hợp kim Aluminium - Lithium: Hợp kim Aluminium - Lithium được sử dụng trong ngành hàng không và công nghiệp hàng không vũ trụ do tính nhẹ và độ cứng cao của nó. Các vật liệu Aluminium - Lithium có thể giảm trọng lượng và tăng độ bền trong các ứng dụng cần tính hiệu suất cao.
Điện tử: Lithium được sử dụng trong các thành phần điện tử như các thiết bị phát sóng và thu sóng không dây, các mạch tích hợp, và các bộ vi xử lý nhỏ gọn.
Chất trợ lửa: Lithium có khả năng làm tăng hiệu quả chất trợ lửa trong các ứng dụng như hệ thống chữa cháy và bảo vệ cháy.
Dược phẩm: Lithium được sử dụng trong một số dược phẩm như các muối Lithium để điều trị bệnh tiểu đường và tăng cường hoạt động của một số loại thuốc.
Công nghiệp hạt nhân: Lithium-6 và Lithium-7 được sử dụng trong công nghiệp hạt nhân để sản xuất tritium, một chất liệu được sử dụng trong bom hạt nhân và các ứng dụng năng lượng hạt nhân khác.
Các ứng dụng khác: Lithium còn được sử dụng trong các lĩnh vực khác như sản xuất thủy tinh, chất phụ gia trong nhựa, làm chất cực âm trong pin và ổn định pH trong các dung dịch.

Thuốc Lithium được sử dụng chủ yếu để điều trị các rối loạn tâm thần như bệnh thần kinh loạn thần, rối loạn tâm thần và bệnh trầm cảm. Dưới đây là một số tác dụng của thuốc Lithium:

Tác dụng của thuốc Lithium với sức khỏe con người như thế nào?

Ổn định tâm trạng: Lithium có khả năng ổn định tâm trạng và giảm triệu chứng của bệnh thần kinh loạn thần và rối loạn tâm thần. Nó giúp giảm mức độ các cơn mania (cảm giác hưng phấn, tăng năng lượng và hoạt động quá mức) và ngăn ngừa cơn trầm cảm (tình trạng mất hứng thú, trầm uất và mệt mỏi).
Phòng ngừa tái phát: Lithium cũng được sử dụng để ngăn ngừa tái phát của các cơn mania hoặc trầm cảm trong các bệnh thần kinh loạn thần. Liều Lithium duy trì được kê đơn để giữ cho tâm trạng của người bệnh ổn định và giảm nguy cơ tái phát.
Chống tăng năng: Lithium có khả năng giảm sự tăng năng và quá khích trong bệnh thần kinh loạn thần. Nó có tác động ức chế lên hệ thống mạch điện não, giúp kiềm chế các triệu chứng không kiểm soát của sự kích thích.
Tác động kháng tâm thần: Lithium có tác động kháng tâm thần, giúp ổn định tâm trạng và cải thiện sự cân bằng hoá học trong não.
Tác dụng chống tự sát: Lithium có tác dụng chống tự sát trong các trường hợp rối loạn tâm thần, đặc biệt là bệnh thần kinh loạn thần. Nó giúp giảm nguy cơ tự tử và cung cấp sự ổn định tâm lý cho người bệnh.

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng Lithium là một loại thuốc có tác dụng mạnh và cần được sử dụng theo sự giám sát của bác sĩ. Liều lượng và theo dõi định kỳ của Lithium là rất quan trọng để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình điều trị.

Trên đây là toàn bộ các kiến thức về nguyên tố Lithium để các em nắm được. Với những gì Admin cung cấp, các em chắc chắn đã biết Lithium là chất gì rồi đúng không nào. Không những vậy các em còn hiểu rõ về nguyên tố này, nắm được cách tính chất, cách điều chế, cũng như ứng dụng của nó. Nhờ vậy mà các em không chỉ học hóa tốt hơn mà còn đảm bảo luôn lài bài thi chính xác với những câu hỏi trắc nghiệm liên quan đến nguyên tố này. Nếu có bất kỳ bài tập hóa học khó nào về Liti mà các em không thể giải, hãy giải câu hỏi lên FQA để được cộng đồng hỗ trợ trong thời gian ngắn nhất nhé!