Литий, свойства атома, химические и физические свойства
Литий, свойства атома, химические и физические свойства.
Поделиться в:
6,938-6,997* 1s 2 2s 1
Литий — элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 3. Расположен в 1-й группе (по старой классификации — главной подгруппе первой группы), втором периоде периодической системы.
Атом и молекула лития. Формула лития. Строение атома лития:
Литий (Li, лат. lithium, c греч. λίθος – «камень») – химический элемент 1 группы короткой формы (по старой классификации – главной подгруппы первой группы) периодической системы химических элементов второго периода системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 3.
Литий обозначается символом Li.
Как простое вещество литий при нормальных условиях представляет собой мягкий щелочной металл серебристо-белого цвета.
Молекула лития одноатомна.
Химическая формула лития Li.
Электронная конфигурация атома лития 1s 2 2s 1 . Потенциал ионизации (первый электрон) атома лития равен 520,22 кДж/моль (5,39171495(4) эВ).
Строение атома лития. Атом лития состоит из положительно заряженного ядра (+3), вокруг которого по атомным оболочкам (двум s-орбиталям) движутся три электрона. Поскольку литий расположен во втором периоде, оболочки всего две, одна из которых является внешней. При этом 2 электрона находятся на внутреннем уровне, а 1 электрон – на внешнем. Первая – внутренняя оболочка представлена s-орбиталью. Вторая – внешняя оболочка представлена s-орбиталью. На внешнем энергетическом уровне атома лития на 2s-орбитали находятся один неспаренный электрон. Электроны, расположенные на внешней оболочке, называются валентными и участвуют в образовании химических связей. В свою очередь ядро атома лития состоит из трех протонов и четырех нейтронов. Литий относится к элементам s-семейства.
Радиус атома лития (вычисленный) составляет 167 пм.
Атомная масса атома лития составляет 6,938-6,997 а. е. м. (г/моль).
Изотопы и модификации лития:
Свойства лития (таблица): температура, плотность и пр.:
| 100 | Общие сведения | |
| 101 | Название | Литий |
| 102 | Прежнее название | |
| 103 | Латинское название | Lithium |
| 104 | Английское название | Lithium |
| 105 | Символ | Li |
| 106 | Атомный номер (номер в таблице) | 3 |
| 107 | Тип | Металл |
| 108 | Группа | Щелочной, редкий, лёгкий, цветной металл |
| 109 | Открыт | Иоганн Аугуст Арфведсон, Швеция , 1817 г. |
| 110 | Год открытия | 1817 г. |
| 111 | Внешний вид и пр. | Очень лёгкий, очень мягкий металл серебристо-белого цвета |
| 112 | Происхождение | Природный материал |
| 113 | Модификации | |
| 114 | Аллотропные модификации | 3 аллотропные модификации: |
– литий c кубической объёмно-центрированной кристаллической решёткой,
– литий с гексагональной плотноупакованной кристаллической решёткой,
73 (4) пм,
90 (6) пм,
106 (8) пм
0,512 г/см 3 (при температуре плавления 180,50 °C и иных стандартных условиях , состояние вещества – жидкость),
0,507 г/см 3 (при 200 °C и иных стандартных условиях , состояние вещества – жидкость),
0,49 г/см 3 (при 400 °C и иных стандартных условиях , состояние вещества – жидкость),
0,474 г/см 3 (при 600 °C и иных стандартных условиях , состояние вещества – жидкость),
0,457 г/см 3 (при 800 °C и иных стандартных условиях , состояние вещества – жидкость),
201* Указан диапазон значений атомной массы в связи с различной распространённостью изотопов данного элемента в природе.
205* Эмпирический радиус атома лития [1] составляет 152 пм.
206* Ковалентный радиус лития согласно [1] и [3] составляет 128±7 пм и 134 пм соответственно.
402* Температура плавления лития согласно [3] составляет 180,54 °C (453,69 K, 356,97 °F).
403* Температура кипения лития согласно [3] составляет 1339,85 °C (613 K, 2443,73 °F).
407* Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔHпл) лития согласно [3] и [4] составляет 2,89 кДж/моль и 4,2 кДж/моль соответственно.
408* Удельная теплота испарения (энтальпия кипения ΔHкип) лития согласно [3] и [4] составляет 148 кДж/моль и 138 кДж/моль соответственно.
Физические свойства лития:
Литий представляет собой серебристо-белый металл, мягкий и пластичный, твёрже натрия, но мягче свинца. В связи с ем его можно обрабатывать прессованием и прокаткой.
При комнатной температуре металлический литий имеет кубическую объёмноцентрированную решётку (координационное число 8), пространственная группа I m3m, параметры ячейки a = 0,35021 нм, Z = 2.
Однако ниже 78 К устойчивой кристаллической формой является гексагональная плотноупакованная структура, в которой каждый атом лития имеет 12 ближайших соседних атома, расположенных в вершинах кубооктаэдра. Кристаллическая решётка относится к пространственной группе P 63/mmc, параметры a = 0,3111 нм, c = 0,5093 нм, Z = 2.
Литий – очень легкий металл.
Литий имеет самую низкую плотность при комнатной температуре среди всех металлов (0,534 г/см³, почти в два раза меньше плотности воды). Вследствие своей низкой плотности литий всплывает не только в воде, но и, например, в керосине.
Литий не растворяется в воде, но реагирует с ней. Литий плохо растворяется в органических растворителях, ртути. Растворяется в жидком аммиаке с образованием синего раствора с металлической проводимостью. Растворяется в расплавленном алюминии.
Расплавленный литий растворяет металлы и обезуглероживает стали, что приводит к изменению прочности конструкционных материалов. Расплавленный литий не растворяет инертные газы.
Пары лития имеют ярко-красный цвет.
Температура плавления лития (Li) составляет 180,54 °C.
Температура кипения лития (Li) составляет 1330 °C.
Из всех щелочных металлов литий характеризуется самыми высокими температурами плавления и кипения (180,54 и 1339,85 °C, соответственно).
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 пары щелочных металлов смешиваются друг с другом в любых соотношениях.
Теплопроводность лития при 300 K составляет 84,8 Вт/(м·К).
Химические свойства лития. Взаимодействие лития. Химические реакции с литием:
1. Реакция взаимодействия лития и кислорода:
Реакция взаимодействия лития и кислорода происходит с образованием оксида лития. В ходе реакции также образуется примесь – пероксид лития Li2O2.
2. Реакция взаимодействия лития и углерода:
Реакция взаимодействия лития и углерода происходит с образованием ацетиленида лития.
3. Реакция взаимодействия лития и кремния:
4Li + Si → Li4Si (t = 600-700 °C).
Реакция взаимодействия кремния и лития происходит с образованием силицида лития .
4. Реакция взаимодействия лития и хлора:
Реакция взаимодействия лития и хлора происходит с образованием хлорида лития. Реакция протекает при комнатной температуре.
5. Реакция взаимодействия лития и водорода:
2Li + H2 → 2LiH (t = 500-700 °C).
Реакция взаимодействия лития и водорода происходит с образованием гидрида лития.
6. Реакция взаимодействия лития и брома:
Реакция взаимодействия лития и брома происходит с образованием бромида лития. Реакция протекает при комнатной температуре.
7. Реакция взаимодействия лития и йода:
2Li + I2 → 2LiI (t > 200 °C).
Реакция взаимодействия йода и лития происходит с образованием йодида лития.
8. Реакция взаимодействия лития и фтора:
Реакция взаимодействия фтора и лития происходит с образованием фторида лития. Реакция протекает при комнатной температуре.
Аналогичным образом литий вступает в реакции и с другими неметаллами: мышьяком, серой, азотом.
9. Реакция взаимодействия лития и сурьмы:
Реакция взаимодействия лития и сурьмы происходит с образованием стибида лития. Реакция протекает при сплавлении реакционной смеси.
10. Реакция взаимодействия лития, оксида азота (II) и оксида азота (IV):
Реакция взаимодействия лития, оксида азота (II) и оксида азота (IV) происходит с образованием нитрита лития.
11. Реакция взаимодействия лития и воды:
Реакция взаимодействия лития и воды происходит с образованием гидроксида лития и водорода. Реакция протекает бурно.
12. Реакция взаимодействия лития и оксида фосфора (V):
Реакция взаимодействия оксида фосфора (V) и лития происходит с образованием метафосфата лития и фосфида лития.
13. Реакция взаимодействия лития и азотной кислоты:
Реакция взаимодействия лития и азотной кислоты происходит с образованием в первом случае – нитрата лития, оксида азота (IV) и воды , во втором случае – нитрата лития, оксида азота (II) и воды. В ходе первой реакции используется концентрированный раствор азотной кислоты, в ходе второй – разбавленный раствор.
Аналогичные реакции протекают и с другими минеральными кислотами.
14. Реакция взаимодействия лития и сероводорода:
Реакция взаимодействия лития и сероводорода происходит с образованием сульфида лития и водорода.
Аналогичные реакции протекают и с другими водородосодержащими соединениями: хлороводородом.
15. Реакция взаимодействия лития и этанола:
Реакция взаимодействия лития и этанола происходит с образованием этанолята лития и водорода.
