Литий, свойства атома, химические и физические свойства

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.:

– 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 ΔH_пл) лития согласно [3] и [4] составляет 2,89 кДж/моль и 4,2 кДж/моль соответственно.

408* Удельная теплота испарения (энтальпия кипения ΔH_кип) 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 Li₂O_2.

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.