Home / Thiết Bị Điện Tử / Kim loại Liti: cấu tạo, tính chất hóa học, ứng dụng

Kim loại Liti: cấu tạo, tính chất hóa học, ứng dụng

/

Trong gia tộc kim loại, so sánh với những thành viên khác, thì kim loại Liti ra đời tương đối muộn. Đến năm 1997, kim loại Liti mới được 180 tuổi. Do đó, nó không quen thuộc lắm với mọi người.

kim loại liti là gì

1. Kim loại Liti được phát hiện như thế nào?

Liti đã từng được xem là một loại nguyên tố vô cùng hiếm trên thế giới. Các nhà khoa học ban đầu đã phát hiện ra ở trong bụi khói, sau đó lại tìm thấy liti ở trong nước mặn của Đại Tây Dương, trong nước suối trong như gương, trong lá chè, trong quả nho, trong máu của người, trong cơ bắp của động vật, trong gan, trong phổi.

Về sau, con người cũng tìm thấy liti ở bên trong vị khách không mời mà đến – thiên thạch. Hàm lượng bình quân của Liti trong vỏ trái đất là 2/10000. Trong rất nhiều đồ dùng trong cuộc sống hiện đại, ví dụ như những đồ điện gia dụng như tivi, máy giặt, tủ lạnh, máy sấy quần áo và cả điều hòa nhiệt độ đều có dấu vết của liti.

Các nhà khoa học phát hiện ra “Liti” như thế nào? Để trả lời câu hỏi này, hãy để chúng ta cùng con thuyền thời gian trở về năm 1817.

Một hôm, nhà hóa học Thụy Điển J.A.Arfwedson đang phân tích một viên đá Liti dài lấy được ở trong bãi quặng ở gần Stockholm. Ông phân tích hết lần này đến lần khác, kết quả mỗi lần đều phát hiện ra rằng: tổng hòa của các loại chất hỗn hợp luôn chỉ chiếm 96% cả cục đá, rõ ràng dễ nhận thấy rằng, 4% còn lại đó phải là nguyên tố hồi đó chưa biết đến.

Vì thế, J.A.Arfvedson tiếp tục tiến hành phân tích, làm thí nghiệm nhiều lần một cách hứng khởi, sau đó cuối cùng đã phát hiện ra một loại kim loại mới. Để phân biệt với kali và natri đã phát hiện ban đầu trong chất hữu cơ, ông quyết định đặt tên cho loại kim loại mới phát hiện là Liti. Từ “Liti” này trong tiếng Hy Lạp có nghĩa là “đá”.

Không lâu sau đó, J.A.Arfwedson cũng lại tìm thấy nguyên tố Liti trong các quặng khác. Còn nhà hóa học nổi tiếng Thụy Điển Jons Jakob Berzelius cũng phát hiện ra liti ở trong nước khoáng.

Năm 1818, nhà khoa học người Anh là David lần đầu điện phân thành công được liti nguyên chất từ trong Liti hidroxit.

2. Đặc điểm kim loại Liti

Mọi người đều cho rằng, đã là kim loại thì phải cứng chắc, nặng trình trịch, vừa không sợ nước, vừa không sợ lửa. Nhưng kim loại liti màu trắng bạc lại hoàn toàn không giống như người ta tưởng tượng. Kim loại 1 Liti lại mềm đến mức, thậm chí chỉ cần một con dao nhỏ thông thường là có thể cắt được, giống như cắt cục bùn ướt vậy, vừa nhẹ lại dễ cầm để có thể cắt thành những miếng nhỏ. Kim loại còn nhẹ đến mức kinh ngạc, trong số tất cả nguyên tố kim loại, thì nó là nhẹ nhất. Tỷ trọng của nó chỉ bằng 1/2 của nước, 1/5 của nhôm. Kim loại Liti có thể nổi trên mặt nước, nó không những nhẹ hơn nhựa, gỗ, tre, mà thậm chí còn nhẹ hơn cả giấy. Nếu đặt nó trên dầu mỏ, nó còn có thể nổi ở trên mặt dầu nữa. 

3. Phản ứng hóa học của Liti với các hợp chất khác

Điều khiến người ta ngạc nhiên hơn cả chính là tính hóa hợp với đơn chất khác rất cao của kim loại Liti. Mọi người đều biết, kim loại thông thường hay gặp đều rất khó đốt cháy, nhưng kim loại liti lại có thể cháy bùng bùng trong không khí. Một miếng sắt hoặc đồng rơi vào trong nước, trong thời gian ngắn sẽ không xảy ra điều gì.

Song, nếu cho một miếng kim loại Liti vào trong nước, thì lại xảy ra hiện tượng rất ầm ĩ. Liti và nước tác dụng với nhau rất mạnh mẽ – miếng Liti nổi trên mặt nước, giống như chiếc thuyền gắn máy mất khả năng kiểm soát, chạy tán loạn trên mặt nước với tốc độ rất nhanh. Nếu miếng Liti tương đối to, mà lượng nước lại tương đối ít thì trên mặt nước sẽ bốc lên ánh lửa, tiếp theo là một tiếng nổ rợn người.

Nước ở đâu cũng có, nơi sâu trong lòng đất cũng có nước. Do đó, trong thế giới tự nhiên, liti không thể tồn tại đơn độc được, nó thường có các kiểu kết “bạn” đa dạng.

Tính hóa hợp với đơn chất khác rất cao của kim loại Liti khiến cho cho nó hoàn toàn không thể giống như các kim loại thông thường dùng để làm các loại linh kiện được. Vì thế, sau rất nhiều năm kể từ khi được phát hiện, thì mọi người vẫn chưa dùng nó vào việc gì.

4. Ứng dụng Liti trong lĩnh vực chữa bệnh và sản xuất thuốc

Ba, bốn mươi năm trở lại đây, mọi người cuối cùng cũng đã phát hiện ra tác dụng của liti. Trong lĩnh vực kỹ thuật hiện nay, “lão ông” 180 tuổi kim loại I Liti mới bắt đầu lộ diện, có người nói đùa rằng: 180 tuổi chính là những năm tháng nó thể hiện ý đồ to lớn.

– Về cách dùng của Liti, trước tiên mọi người phát hiện “tài năng” của liti trong lĩnh vực chữa bệnh và sản xuất thuốc. Liti cacbonat, LiBr, Liti iodide đều có thể dùng làm thuốc chữa bệnh thấp khớp. Liti citrat, liti tartrate là loại thuốc hữu hiệu dùng để phòng chống việc lắng đọng tích tụ trong các đồ đựng của một loại muối nào đó, đồng thời cũng có thể dùng để điều trị bệnh viêm khớp cấp tính và viêm khớp mãn tính.

– Liti phosphate, Liti naphthenate, acid liti và liti quinoline có thể dùng làm thuốc chữa các bệnh như thận kết sỏi, niệu đạo kết sỏi, thuốc an thần do u bướu. 

– Liti acetate có thể dùng làm thuốc lợi tiểu, liti borat có thể dùng làm bột dính cố định trong nha khoa.

– Sau khi bể bơi dùng liti hypochlorite làm chất khử trùng, thì có thể phòng chống một cách hiệu quả sự truyền nhiễm bệnh về mắt.

– Liti carbonate có hiệu quả điều trị rất tốt đối với các bệnh như bệnh thần kinh phiền muộn, bệnh thần kinh điên dại, bệnh thần kinh điên dại cấp tính.

– Các chuyên gia dự báo, chất hỗn hợp liti có tác dụng trong việc điều trị chứng thần kinh điên loạn. Điều cần đặc biệt chú ý là, nếu dùng một lượng lớn liti thì sẽ có hại cho cơ thể con người, có thể dẫn tới toàn thân kiệt sức, tinh thần uể oải, không thèm ăn, đường ruột và dạ dày không ổn định, giảm cân, co giật thậm chí dẫn đến chết.

5. Ứng dụng của Liti trong ngành hàng không vũ trụ

Ngành y dược chẳng qua chỉ là một “vùng trời nhỏ” mà liti hoạt động. Sử dụng đặc tính Liti rất dễ có phản ứng hóa hợp các các chất như oxi, nitơ, lưu huỳnh, khi nấu luyện đồng, cho thêm một chút liti là có thể loại bỏ sạch sẽ một số chất có hại nào nó ẩn nấp bên trong đồng. Nếu làm nóng chảy Liti cùng với kim loại như nhôm, berili, thì có thể tạo thành hợp kim mới vừa cứng vừa nhẹ, nó là vật liệu rất tốt để chế tạo máy bay.

Nếu cho 1 Liti vào trong vật liệu gốm sứ, rồi quét lên trên bề mặt vật liệu thép, thì sẽ trở thành lớp áo ngoài bảo vệ rất chắc chắn, tính chịu nhiệt của vật liệu thép sẽ được tăng lên rất nhiều, thậm chí có thể dùng để làm buồng đốt của động cơ phun khí chịu nhiệt độ cao và áp lực cao.

Mọi người đều biết, dầu bôi trơn là vật liệu quan trọng không thể thiếu để các linh kiện của máy bay hoạt động bình thường. Nhưng trong điều kiện khí hậu vô cùng lạnh giá, dầu bôi trơn sẽ đông chắc lại. Còn trong khu vực nhiệt đới thì nó lại biến thành thể khi bốc hơi mất.

Vì thế, máy bay bay (hoặc ô tô đi) ở vùng bắc cực (hoặc nam cực) và khu vực nhiệt đới, thì cần phải có một loại dầu bôi trơn có tính năng đặc biệt tốt. Nếu cho liti vào trong dầu bôi trơn, thì loại dầu bôi trơn này sẽ không sợ giá rét và nóng nực nữa. Nó sẽ không đông chắc lại, và cũng không bốc hơi mất.

Ví dụ, dầu bôi trơn có chứa liti có thể làm cho xe việt dã làm việc ở bắc cực có thể đi sâu vào khu vực gần trung tâm vô cùng giá rét với nhiệt độ âm 80°C. Xe khảo sát địa hình vùng nam cực của Liên Xô trước kia chỉ cần cho một lần dầu bôi trơn có chứa liti vào các linh kiện trước khi đi vào làm việc, là có thể bảo đảm xe chạy bình thường trong mấy năm liền.

Liti có rất nhiều loại hợp chất. Có một loại hợp chất có thể hấp thụ CO2 do con người thải ra, làm cho không khí trở nên trong sạch. Vì thế, trong một số thiết bị bay bịt kín, ví dụ bên trong khoang bịt kín của tàu du hành vũ trụ (hoặc tàu ngầm), đều có thể dùng hợp chất liti để làm chất làm sạch không khí.

6. Ứng dụng Liti trong ngành năng lượng

Thực ra, ứng dụng của Liti trong phần giới thiệu bên trên chỉ là một phần nhỏ của nó. Trong ngành công nghiệp năng lượng hạt nhân, Liti trổ hết tài nghệ của người nghệ sĩ chơi đàn số một. Theo đo lường tính toán, nhiệt lượng mà 1000g liti phóng ra khi thực hiện phản ứng nguyên tử, tương đương với đốt 20.000 tấn than tiêu chuẩn, gấp 8 lần năng lượng sinh ra của 1000g uranium. So sánh với lỗ phản ứng nguyên tử urani thì lò phản ứng nguyên tử uranium vừa rẻ lại dễ thao tác, trong lò phản ứng nguyên tử không hình thành các chất thải có tính phóng xạ.

Bắt đầu từ giữa những năm 80 của thế kỷ 20, Liti ngày càng được trọng dụng trong lĩnh vực kỹ thuật tên lửa. Do tổng công suất của động cơ tên lửa thường cần phải đạt đến mấy chục triệu mã lực, do đó việc lựa chọn nhiên liệu tên lửa đã trở thành một đề tài mang tính then chốt. Căn cứ vào tài liệu do Mỹ công bố cho thấy, trong nhiên liệu tên lửa thể rắn có chứa 51% ~ 68% kim loại liti.

7. Liti còn là nguyên liệu quan trọng trong sản xuất pin công suất cao

Ở nước ngoài có một loại pin Liti hình đồng tiền xu, đường kính chỉ có 23mm, chiều dày 2.5mm, kích thước cỡ bằng đồng tiền xu của ta, rất thích hợp dùng cho các thiết bị điện tử cỡ siêu nhỏ. Nghe nói, loại pin Liti này dùng cho máy tính điện tử kiểu để bàn màn hình tinh thể lỏng tiêu hao điện năng thấp, có thể dùng liên tục 5 – 10 năm mà không cần phải thay.

Pin Lithium-Ion đã được ứng dụng vào ngành công nghiệp ô tô pin Lithium-Ion (Li-ion) đã được ứng dụng vào ngành công nghiệp ôtô.

8. Câu chuyện khác về kim loại Liti

Năm 1891, sinh viên tốt nghiệp khóa năm đó của trường đại học Jiaerwaerci của Mỹ tên là Wood (sau này trở thành nhà vật lý học nổi tiếng) đến thành phố Palermo gần Washington để học hóa học. Hồi đó, cậu ấy thường nghe nói đầu bếp của nhà ăn dành cho học sinh có hành vi sai trái: lấy thịt thừa trong đĩa thức ăn để qua đêm dùng làm thịt nướng cho bữa sáng ngày hôm sau. Nhưng vì mọi người thiếu chứng cứ chính xác, nên chỉ còn biết nuốt giận.

Sau khi Wood làm rõ sự việc rồi thì cậu ấy cố ý bí mật rắc một ít liti clorua – đây là một loại vật chất không có độc, màu nhạt và có mùi vị giống như muối ăn thông thường (natri clorua) – cho vào trong đĩa thức ăn có để sườn bò chiên còn thừa từ bữa hôm trước. Ngày hôm sau, khi thịt nướng được đưa lên, Wood lấy phần của mình về phòng thí nghiệm để kiểm tra. Dưới kính phân quang, thịt nướng phát ra những tia quang phổ màu đỏ – đây chính là màu sắc quang phổ của Liti clorua. Wood đã tìm được chứng cứ, và thế là Liti clorua rắc trên sườn bò chiên đã khiến cho tội lỗi của “những người đầu bếp tham lam” của nhà ăn đối với học sinh bị bại lộ.

Chính là liti đã điều tra phá án, vạch ra hành vi lừa dối lâu nay của người đầu bếp của nhà ăn dành cho học sinh, khiến cho tất cả học sinh ai đều vỗ tay vui mừng. Nhiều năm sau này, Wood vẫn còn rất vui khi nói về hành động nghĩa hiệp lấy kế nhỏ để phá án hồi đó.

Hóa ra, do hợp chất liti có khả năng thấm hút rất lớn, cho dù đầu bếp của nhà ăn ngày hôm sau làm món sườn chiên thành món thịt nướng, nhưng Liti clorua vẫn tồn tại như thế.

This div height required for enabling the sticky sidebar
error: Content is protected !!
Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views :