Литий — химический элемент с атомным номером 3, самый лёгкий металл и типичный представитель щелочных металлов. В простом виде литий — мягкий серебристый металл, быстро тускнеющий на воздухе. Химическая формула лития как элемента — Li; этим символом его обозначают в уравнениях реакций и в периодической системе.
Если коротко, литий как вещество — лёгкий, реакционноспособный металл, легко отдающий один внешний электрон и образующий катион Li⁺. Основные свойства лития, важные для «шпаргалки»: малая плотность, высокая химическая активность, характерные соединения (оксид лития, гидроксид лития, соли лития) и типовые реакции с водой, кислородом и кислотами.
Литий как химический элемент
Литий: что это за вещество и в какой группе он находится
На вопрос «литий какое вещество» отвечаем: это металлическое вещество, щелочной металл. Химический элемент лития относится к 1 группе (группа лития — щелочные металлы) и 2 периоду периодической системы.
Кратко:
- литий вещество металлическое, твёрдое при комнатной температуре;
- это реакционноспособный металл, ближе всего к натрию и калию;
- в соединениях обычно даёт ион Li⁺.
Так «группа литий» в таблице — это та же вертикаль, где находятся натрий и калий, но литий самый лёгкий и наименее тяжёлый из них.
Будет интересно: Цезий: методы применения для контроля качества и безопасности
Атом лития: строение, ядро, электроны и нейтроны
Атом лития имеет атомный номер 3. В ядре лития — 3 протона и обычно 4 нейтрона (число нейтронов лития для распространённого изотопа). Вокруг ядра движутся три электрона лития.
Электронная конфигурация лития:
- 1s² 2s¹
Эту запись называют «электронная конфигурация лития» или «конфигурация лития». Внешний электрон атома лития (на орбитали 2s¹) легко отрывается, поэтому литий — типичный щелочной металл, образующий катион Li⁺.
Степень окисления и валентность лития
В простейших соединениях степень окисления лития равна +1, а валентность лития — I. Поэтому фразы «литий валентность» и «литий степень окисления» в школьной химии практически синонимичны: чаще всего это 1 и +1.
Примеры:
- Li₂O — оксид, литий в степени окисления +1;
- LiOH — гидроксид, литий также в степени окисления +1.
Формулы, оксид и гидроксид лития
Формула лития и обозначение Li
«Литий формула» в случае простого вещества — это символ Li. Так записывают химический элемент лития в формульных и электронных уравнениях. Можно встретить пояснение «Li литий» или «лития Li», но в расчётах и уравнениях всегда используется сокращение Li.
Оксид лития: формула, свойства, уравнения реакций
Оксид лития — соединение лития с кислородом:
- оксид лития формула: Li₂O
- то же самое: «литий оксид формула: Li₂O».
Литий оксид — основной оксид, он реагирует с водой и кислотами.
Основные реакции:
- Образование из металла:
4Li + O₂ → 2Li₂O - Взаимодействие с водой:
Li₂O + H₂O → 2LiOH - Оксид лития + кислота (пример с HCl):
Li₂O + 2HCl → 2LiCl + H₂O
Последние две реакции — характерные примеры «реакция оксида лития» и «оксид лития кислота».
Полезно прочесть: Уран: методы радиозащиты для контроля и защиты персонала
Гидроксид лития: формула, свойства, получение
Гидроксид лития — щёлочь с формулой LiOH:
- «гидроксид лития формула» и «литий формула гидроксида» — LiOH;
- утвердившееся обозначение — литий гидроксид.
Гидроксид лития — сильное основание, его водные растворы щелочные и коррозионно-активные (гидроксид лития вещество требует осторожности).
Получение:
- Литий + вода:
2Li + 2H₂O → 2LiOH + H₂↑ - Оксид лития + вода:
Li₂O + H₂O → 2LiOH
Оба уравнения показывают, как из лития получить гидроксид лития в школьной химии.
Реакции лития с водой, кислотами и другими веществами
Реакция лития с водой: уравнение и особенности
Классическая реакция «литий и вода»:
- 2Li + 2H₂O → 2LiOH + H₂↑
Это основное уравнение реакции лития и воды. Литий растворили в воде — образуется гидроксид лития и выделяется водород. Реакция не столь бурная, как у натрия, но всё равно достаточно энергичная.
Ключевые моменты:
- литий вода уравнение всегда содержит LiOH и H₂;
- «водород литий реакция» — именно газообразный водород.
Реакции лития с кислотами: соляная, серная, азотная
Реакции лития с кислотами в общем виде:
- литий + кислота → соль лития + водород (для неокисляющих кислот).
Примеры:
- Литий и соляная кислота:
2Li + 2HCl → 2LiCl + H₂↑ - Реакция лития и серной кислоты (разбавленной):
2Li + H₂SO₄(разб.) → Li₂SO₄ + H₂↑ - Литий и азотная кислота:
при взаимодействии «литий азотная кислота» азотная кислота ведёт себя как окислитель, продукты зависят от концентрации; в школьном курсе достаточно знать, что выделение чистого H₂ здесь не типично.
Так обобщается блок «реакции лития с кислотами» и «кислоты с литием».
Окислительно-восстановительные реакции лития
В окислительно-восстановительных реакциях литий почти всегда восстановитель. Схема:
- Li⁰ → Li⁺ + e⁻
То есть «литий окисление» — это переход к категории катиона Li⁺. Поэтому в теме «окислительно восстановительные реакции лития» важно запомнить: литий восстановитель, а окислителем выступают кислород, вода, галогены и т.д.
Пример:
- 4Li + O₂ → 2Li₂O
Здесь литий отдаёт электроны и окисляется, кислород принимает электроны и восстанавливается.
Основные соли и соединения лития
Нитрат, сульфат, карбонат и другие соли лития
Основные соли лития, фигурирующие в задачах:
- нитрат лития — LiNO₃;
- сульфат лития — Li₂SO₄;
- карбонат лития — Li₂CO₃.
Пример для «нитрат лития уравнение» — термическое разложение:
- 4LiNO₃ → 2Li₂O + 4NO₂↑ + O₂↑
Сульфат лития образуется при взаимодействии лития, его оксида или гидроксида с серной кислотой.
Реакция «карбонат лития кислота» типична для карбонатов:
- Li₂CO₃ + 2HCl → 2LiCl + CO₂↑ + H₂O
Этим закрывается блок «нитрат лития реакции» и основные свойства карбоната и сульфата лития.
Хлорид, бромид, фторид лития и их свойства
Галогениды лития:
- хлорид лития — LiCl;
- бромид лития — LiBr;
- фторид лития — LiF.
Раствор хлорида лития — типичный участник реакций ионного обмена. Например, «хлорид лития реакция» с нитратом серебра:
- LiCl(водн.) + AgNO₃(водн.) → AgCl↓ + LiNO₃(водн.)
Таким образом, хлорид, бромид и фторид лития — типичные соли лития с галогенами, хорошо вписывающиеся в общую схему щелочных металлов.
Нитрид, гидрид и другие соединения лития
Среди менее «школьных», но важных соединений:
- нитрид лития (литий нитрид) — Li₃N;
- гидрид лития (литий гидрид) — LiH.
Типовые реакции:
- образование нитрида: 6Li + N₂ → 2Li₃N;
- образование гидрида: 2Li + H₂ → 2LiH.
Эти соединения лития активно реагируют с водой: для гидрида лития это источники водорода, но подробная органическая и восстановительная химия выходит за рамки простой шпаргалки.
Читайте также: Рутений: методы применения катализаторов для контроля безопасности
Физические свойства лития
Металл лития: цвет, агрегатное состояние, плотность
При комнатной температуре металл лития — твёрдое вещество. Поэтому говорят «литий металлический», «литий твердый» или «литий твердое вещество».
Краткие характеристики:
- цвет лития — серебристо-белый, быстро тускнеет на воздухе;
- очень лёгкий, плотность меньше плотности воды;
- мягкий, его можно резать ножом.
Температура плавления, массовая доля и масса лития
Атомная масса лития примерно равна 7. Это значение используют, когда считают массовую долю лития («массовая доля лития», «доли масс лития») в соединениях.
Температура лития (плавления) сравнительно низкая для металла, поэтому его легче расплавить, чем многие тяжёлые металлы. В рамках школьного курса достаточно запомнить сам факт: литий — лёгкий и сравнительно низкоплавкий металл.
Как литий взаимодействует с воздухом и водой
На воздухе литий быстро покрывается плёнкой оксида: «литий и кислород» дают оксид лития:
- 4Li + O₂ → 2Li₂O
При нагревании и хорошем доступе кислорода возможно возгорание лития; горящий литий даёт яркое пламя, а «возгорание лития» в лаборатории — демонстрация его активности.
С водой литий образует гидроксид и водород, что уже рассматривалось выше. Поскольку гидроксид и сам металл агрессивны, можно сказать, что при неправильном обращении литий вреден: возможны ожоги, возгорание, выделение едких растворов.
Литий в природе и в продуктах
Месторождения лития и природные минералы
В природе литий встречается в составе минералов и рассолов. Основные «минералы лития»:
- сподумен лития;
- лепидолит;
- другие литийсодержащие минералы.
«Месторождения лития» связаны с рудой лития (горные породы) и с природными рассолами. Так что «руда лития» — это порода, содержащая литий в виде минералов, а «литий минерал» — конкретное кристаллическое соединение.
В каких продуктах содержится литий
Литий в продуктах присутствует в очень малых количествах. Когда спрашивают «в каких продуктах содержится литий», обычно упоминают:
- питьевую и минеральную воду;
- растительные продукты (овощи, злаки, бобовые), где литий содержится в следовых количествах.
Поэтому формулировки «литий в продуктах» и «литий содержится в продуктах» относятся к микроуровню, а не к крупным дозам.
Литий в организме человека и анализ крови на литий
«Литий в организме» и «литий в организме человека» рассматривается уже на стыке химии и медицины. Ионы лития могут присутствовать в биологических жидкостях в малых концентрациях.
В медицинской практике при использовании некоторых препаратов контролируют «уровни лития» с помощью лабораторных исследований — «анализ крови лития». Важно, чтобы «норма лития» не превышалась, иначе возможна токсичность. Конкретные значения норм и схемы лечения относятся к медицине, а в школьной химии достаточно знать сам принцип: концентрация лития в крови может контролироваться как важный параметр.