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Litio

El Litio (Li) , es un elemento químico del Grupo 1 (Ia) en la tabla periódica , el grupo de metales alcalinos , el más ligero de los elementos sólidos . El metal en sí, que es suave, blanco y brillante, y varias de sus aleaciones y compuestos se producen a escala industrial.

Propiedades del litio

 
Número atómico 3
Peso atómico 6.941
Punto de fusión 180.5 °C (356.9 °F)
Punto de ebullición 1,342 °C (2,448 °F)
Gravedad específica 0.534 at 20 °C (68 °F)
Estado de oxidación +1
Configuración electronica 2-1 or 1s22s1

 

Ocurrencia y producción

Descubierto en 1817 por un químico sueco Johan August Arfwedson en el mineral petalita, el litio también se encuentra en depósitos de salmuera y como sales en manantiales minerales; Su concentración en agua de mar es de 0.1 partes por millón (ppm).

Se encuentra también en los minerales de pegmatita , como el espodumeno (LiAlSi2O6)  y la lepidolita (de estructura variable), o en los minerales de ambligonita (LiAlFPO4) , con contenidos de  Li2O que oscilan entre el 4 y el 8,5 por ciento. Se constituye aproximadamente el 0,002 por ciento de la corteza terrestre.

Hasta la década de 1990, el mercado de metales y productos químicos de litio estaba dominado por la producción estadounidense a partir de depósitos minerales, pero a comienzos del siglo XXI, la mayor parte de la producción derivaba de fuentes no estadounidenses; Australia , Chile y Portugal fueron los mayores proveedores del mundo. (Bolivia tiene la mitad de los depósitos de litio del mundo, pero no es un productor importante del mineral).

Principal forma comercial

La principal forma comercial escarbonato de litio, Li2CO3 producido a partir de minerales o salmueras por una serie de procesos diferentes. La adición de ácido clorhídrico (HCl) produce Cloruro de litio, que es el compuesto usado para producir litio metálico por electrólisis, el cual se produce por electrólisis de una mezcla fundida de cloruros de litio y potasio .

Punto de fusión

El punto de fusión más bajo de la mezcla (400–420 ° C, o 750–790 ° F) en comparación con la del cloruro de litio puro (610 ° C, o 1,130 ° F) permite el funcionamiento a baja temperatura de la electrólisis. Dado que el voltaje al que tiene lugar la descomposición del cloruro de litio es inferior al del cloruro de potasio, el litio se deposita a un nivel de pureza superior al 97 por ciento. Los ánodos de grafito se utilizan en la producción electrolítica de litio, mientras que los cátodos están hechos de acero.

El litio puro formado en el cátodo se une en la superficie del electrolito para formar una piscina fundida, que está protegida de la reacción con el aire por una película delgada del electrolito, sale de la celda y se vierte en un molde a una temperatura ligeramente superior al punto de fusión, dejando atrás el electrolito solidificado, una vez solidificado, se vuelve a fundir, y los materiales insolubles en la masa fundida flotan en la superficie o se hunden en el fondo del recipiente de fusión. El paso de la fusión reduce el contenido de potasio a menos de 100 partes por millón. El metal litio, que se puede dibujar en alambre y enrollar en láminas, es más suave que Conduce pero es más duro que los otros metales alcalinos y tiene la estructura de cristal cúbico centrada en el cuerpo .

Muchas aleaciones de litio se producen directamente por electrólisis de sales fundidas, que contienen cloruro de litio en presencia de un segundo cloruro, o por el uso de materiales de cátodo que interactúan con el litio depositado, introduciendo otros elementos en la masa fundida.

Principales productores de litio

 
País Producción minera 2006 (toneladas métricas) * % de la producción minera mundialmente conocida Reservas demostradas 2006 (toneladas métricas) * % de reservas mundiales demostradas
*Estimado.
** Cifras de producción retenidas.
*** Los detalles no se suman a los totales dados debido al redondeo.
Fuente: Departamento del Interior de EE. UU., Mineral Commodity Summaries 2007.
Chile 8,200 35 3,000,000 27
Australia 5,500 23 260,000 2
Argentina 2,900 12 NA NA
China 2,820 12 1,100,000 10
Rusia 2,200 9 NA NA
Canadá 707 3 360,000 3.0
Zimbabwe 600 3 27,000 0.2
Portugal 320 1 NA NA
Brasil 242 1 910,000 8
Bolivia 5,400,000 49
Estados Unidos ** 410,000 4
Total Mundial *** 23,500 11,000,000

 

Usos del litio

Las principales aplicaciones industriales para el metal litio son en la metalurgia, donde el elemento activo se utiliza como eliminador (eliminador de impurezas) en el refino de metales como el hierro , el níquel , el cobre y el zinc y sus aleaciones. Una gran variedad de elementos no metálicos son eliminados por el litio, incluyendo oxígeno, hidrógeno , nitrógeno , carbono , azufre y los halógenos.

Se utiliza en gran medida en la síntesis orgánica, tanto en reacciones de laboratorio como a nivel industrial. Un reactivo clave que se produce comercialmente a gran escala es n -butillitio,(C4H9Li).

Su principal uso comercial es como iniciador de la polimerización, por ejemplo, en la producción de caucho sintético . También se utiliza ampliamente en la producción de otros productos químicos orgánicos, especialmente productos farmacéuticos. Debido a su peso ligero y su gran potencial electroquímico negativo, el metal de litio, ya sea puro o en presencia de otros elementos, sirve de ánodo (electrodo negativo) en muchas baterías primarias no recargables.

Uso en autos eléctricos

Desde principios de la década de 1990, se ha trabajado mucho en baterías recargables de alta potencia para vehículos eléctricos y para almacenamiento de energía. El más exitoso de estos proporciona la separación del ánodo y un cátodo como el LiCoO2 por un polímero conductor libre de solventes que permite la migración del catión litio,Li+. Las baterías de litio recargables más pequeñas se utilizan ampliamente para teléfonos celulares, cámaras y otros dispositivos electrónicos.

Uso en industria aeroespacial

Las aleaciones livianas de litio y magnesio y las resistentes aleaciones de litio y aluminio, más duras que el aluminio solo, tienen aplicaciones estructurales en la industria aeroespacial y otras. El litio metálico se usa en la preparación de compuestos como el hidruro de litio.

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