Большаков - Химия и технология редких и рассеянных элементов (т.1) (1108616), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Мгновенно реагирует с водой и влажным воздухом, образуя [.!ОН и РНь Для получения [.1,Рз литий нагревают с красным фосфором или его парами под слоем парафинового масла или расплавленного Е!С[ [76]. Соединение с углеродом. Литий образует одно бинарное соединение с углеродом — карбид лития [.[,См являющийся производным ацетилена. Бесцветное хрупкое кристаллическое вещество. Плотность при обычной температуре 1,65 г/см' [141, теплота образованияЛН м, = = — 9,66 ккал/моль [101.
По данным изучения системы литий — углерод [77], существует в нескольких полиморфных модификациях; температуры перехода 410, 440 и 550'. С концентрированными кислотами реагирует медленно [10]. Вода разлагает его со взрывом, сопровождающимся сгоранием металла и выделением углерода в виде угля. Лишь при медленном воздействии водяного пара разложение протекает спокойно — выделяется ацетилен. Карбид лития может быть получен при непосредственном взаимодействии лития и углерода в вакууме при 650 — 700' [78], а также при нагревании лития в токе ацетилена или этилена [!01: 4!л + СяНя = Ь)яСа + 2!.!Н 6Ь! + СяНа = 13яСя+ 4Ь)Н (зо) (30 (33) С сухим хлором при обычной температуре заметно не взаимодействует, но прн температуре красного каления реакция протекает со взрывом — образуется 1.!С[.
При длительном нагревании 1лН до температуры красного каления с С, 81, Р и 5 образуются бинарные соединения [101. Взаимодействие с жидким амииаком при обычной темпера- ч При разложении 1 кг Ь)Н выделяется 2,3 ма водорода. Это определило широкое применение Ь)Н как легкодоступного источника простого и быстрого получения водорода [(О!. Можно получить его и восстановлением Ь[4СОа в электропечи [10]: Ь)яСОа+ 4С = [пяСя+ 3СО (32) Соединения с кремнием. Литий образует несколько бинарных соединений с кремнием [10, 79 — 82], однако вопрос об их числе и составе нельзя считать окончательно выясненным, Долгое время считалось [10, 14], что образуется один силицид состава Ь!аЫв. Новыми исследованиями установлено, что литий и кремний, если их поверхности чистые, взаимодействуют при 185 — 200', т.
е. вблизи температуры плавления лития [8! ]. При этом образуется кристаллический порошок и значительно увеличивается общий объем смеси, что связано с образованием соединений или смесей состава Ь1гяЫ„и Ь! „5|„ 181!. По-видимому, и = 1, и речь должна идти, как показали изучение системы 1л — 5! [80] и прямой синтез силицидов лития [79], об индивидуальных соединениях Ь]45! и Ь!я55 Соединение с водородом.
Литий образует только одно бинарное оедннение с водородом — гидрид лития 1лН. Бесцветное кристаллическое вещество с кубической гранецентрнрованной решеткой (а = = 4,083 А, г =4 [83!). Плотность 0,775 г/сма (25') [83], теплота образования АН'ява = — 21,34 ккал/моль [84]. В отсутствие воздуха плавится при 680 — 597' почти без разложения [10]. Аналогично галогенндам лития имеет достаточно высокую электропроводность, поэтому может быть подвергнут электролизу в расплавленном состоянии; при этом литий выделяется на катоде, водород — на аноде [10!. Интенсивное разложение 1лН начинается выше температуры плавления. Зависимость давления днссоцнацни от температуры (в мм рт.
ст.) [851: 0,07 (500'), 27 (680'), 760 (850'). В вакууме начинает сублимироваться при 220', частично разлагаясь; прн 450' наблюдается заметная диссоциация [101. С водой бурно реагирует, образуя 1лОН и выделяя водород* [10]. С кислородом реагирует только при температуре красного каления, с азотом — при нагревании [10]: 3!.!Н + Хя = Ь(ай + )4На туре сопровождается образованием 1!5[Не. Реакция с 5[На при 440— 460' также приводит к получению 1!5[На 13н+ ын, = 1!ын, + н, (34) Гидрнд лития — сильный восстановителеп легко восстанавливает окислы, сульфнды, хлорнды металлов.
Так, уже при-комнатной температуре протекает реакция [10!. 21ДН + 23Ое = 11!азаОа+ Н, (33) Выше 50' реакция завершается образованием 1!а5. 7[вуокись углерода восстанавливается гндрндом лития до углерода [10!. Прн высокой температуре 1.!Н активно взаимодействует с металлами, 5!Ое и силнкатамн — разрушает аппаратуру нз кварца, стекла н фарфора [10, 20!. Гндрнд лития взаимодействует (иногда очень бурно, даже со взрывом) почти со всеми галогенидами металлов: [ДН+МеНа1.= [ДНа1+ МеН (зб) Реакции подобного типа могут служить основой синтеза гидридов ряда элементов, например [10! $!С!а+ 41.!Н =.
ГННа+ 4[ЛС! (37) Зтн же реакции используются н для получения двойных гидридов лития, играющих важную роль в современном неорганическом н органическом синтезах [10, 18, 85, 86!. Способность образовывать двойные гндрнды с рядом металлов — характерная особенность 1.1Н. Из двойных гндридов лития наибольший практический интерес представляют его алюмогидрнд н боргндрид. Гндрид лития образуется непосредственным взаимодействием расплавленного лития с чистым водородом (присутствие примесей в исходных продуктах приводит к воспламенению или взрыву). Можно использовать н гидрированне суспензни тонкоизмельченного лития в парафине [85!.
В промышленности обычно используют первый путь [28, 78!. Процесс проводят в реакционном сосуде из малоуглеродистой стали. Взаимодействие начинается при 500'. Оптимальная температура 680 — 700', выход 98,5% при чистоте продукта 99,65% [28!. Промышленное использование находит и метод восстановления 1!аО и [ !ОН алюминием и магнием под небольшим давлением водорода [87!. ТЕХНОЛОГИЯ ЛИТИЯ Важнейшие области применения.
Литий принадлежит к тем редким элементам, которые имеют исключительно важнсе значение для техники н ее дальнейшего прогресса. Анализ многочисленных литературных источников указывает на следующие основные области применения лития и его соединений [21, 28, 52, 87, 88 — 94!. 1.
Атомная техника: производство трития на основе изотопа а[ 1; применение изотопа '[.! совместно с другими щелочными металлами в качестве теплоносителя для охлаждения реакторов, для получения протонов и дейтероводорода высокой чистоты; использование т11Н в качестве замедлителя нейтронов в высокотемпературных реакторах и др. 2. Военная техника: производство консистентных смазок на основе органических производных лития; использование лития как промежуточного продукта для получения реактивного и ракетного топлива; применение 1.1Н как портативного источника водорода. 3.
Силикатная промышленность: производство керамических масс, эмалей, глазурей, стекла, в том числе специального назначения, и кислотоупорных покрытии с использованием неорганических соединений лития (особенно Е1,СО,) и его минералов. 4. Электротехника: щелочные аккумуляторы, сухие батареи. 5. Цветная металлургия: производство двойных, тройных и других многокомпонентных сплавов цветных и редких металлов; рафинирование сплавов; применение солей лития при злектролитическом получении алюминия. 6. Черная металлургия: применение лития и его сплавов для раскисления, легнрования и моднфицирования чугуна, стали, различных сплавов. 7.
Химическая промышленность: использование лития и его соединений в реакциях Гриньяра, конденсации, ацетилирования; применение в качестве катализаторов и стабилизаторов в органическом синтезе; производство фотореагентов. 8. Очистка газов, кондиционирование воздуха. 9. Сельское хозяйство: получение инсектисидов, фунгисидов, стимуляторов роста растений. 10. Прочие области применения: оптика; радиоэлектроника; легкая и пищевая промышленность; холодильная техника; УЗ-дефектоскопия; катализ; медицина. За последние 35 лет в ряде стран возникла самостоятельная крупная литиевая промышленность, значительно увеличились производственные мощности и расширилась номенклатура выпускаемых соединений лития и его лигатур.
Помимо США 1основная страна-производитель), литий и его соединения выпускают Канада, ФРГ, Англия и Франция 190). Попадающие в печать сведения, относящиеся к производству металлического лития* и его соединений, не могут вследствие стратегического характера продукции считаться точными как по производственным мощностям, так и по выпуску. Более надежны данные о потреблении литийсодержащих материалов.
Так, юдовое потребление руды и соединений лития в США и других капиталистических странах, по оценочным данным, повысилось в период 1966 — 1970 гг. с 9430 до 14 740 т 1в пересчете на 1л,СО,), причем, как и в предыдущие годы, около 70ега солей лития потребляют США, хотя относительный рост потребления в Европе и особенно в Японии выше, чем в США 195). Сведения из геохимии и минералогии. О г е о х и м и и л и т и я. Литий распространен в природе достаточно широко; его кларк равен 4 10 ' вес. ь/е 110, 97). В литосфере лития 6,5 10 ' вес. вге [98, 99). ' Лишь небольшая часть добываемого лития вывускается в виде металла.
— 27— Величина кларка лития, несмотря на его заметную рассеянность в природе, выше в сравнении с такими технологически более освоенными, но встречающимися гораздо реже элементами, как Ад, Ап, Ня, Яп, РЪ, Аз, БЪ и В[. Литий встречается в природе только в виде соединений. Типичный литофильный элемент.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
