El litio (del griego : λίθος , romanizado : lithos , literalmente 'piedra') es un elemento químico con el símbolo Li y número atómico 3. Es un metal alcalino blando, de color blanco plateado . En condiciones estándar , es el metal más ligero y el elemento sólido más ligero. Como todos los metales alcalinos, el litio es altamente reactivo e inflamable, y debe almacenarse al vacío, en una atmósfera inerte o en un líquido inerte como queroseno purificado o aceite mineral. Cuando se corta, exhibe un brillo metálico , pero el aire húmedo se corroe.rápidamente a un gris plateado opaco, luego a un deslustre negro. Nunca se produce libremente en la naturaleza, pero sólo en (generalmente iónicos) compuestos , tales como pegmatíticos minerales, que eran una vez que la fuente principal de litio. Debido a su solubilidad como ión, está presente en el agua del océano y se obtiene comúnmente de las salmueras . El metal de litio se aísla electrolíticamente de una mezcla de cloruro de litio y cloruro de potasio .
El núcleo del átomo de litio raya en la inestabilidad, ya que los dos isótopos de litio estables que se encuentran en la naturaleza tienen una de las energías de enlace más bajas por nucleón de todos los núclidos estables . Debido a su relativa inestabilidad nuclear, el litio es menos común en el sistema solar que 25 de los primeros 32 elementos químicos a pesar de que sus núcleos son muy livianos: es una excepción a la tendencia de que los núcleos más pesados son menos comunes. [2] Por razones relacionadas, el litio tiene usos importantes en la física nuclear . La transmutación de átomos de litio en helio en 1932 fue la primera reacción nuclear completamente hecha por el hombre , y el deuteruro de litio sirve como combustible de fusión en armas termonucleares por etapas . [3]
El litio y sus compuestos tienen varias aplicaciones industriales, que incluyen vidrio y cerámica resistentes al calor , lubricantes de grasa de litio , aditivos de fundente para la producción de hierro, acero y aluminio, baterías de litio y baterías de iones de litio . Estos usos consumen más de las tres cuartas partes de la producción de litio.
El litio está presente en los sistemas biológicos en cantidades mínimas; sus funciones son inciertas. Las sales de litio han demostrado ser útiles como fármaco estabilizador del estado de ánimo en el tratamiento del trastorno bipolar en humanos.
Propiedades
Atómico y físico
Como los otros metales alcalinos , el litio tiene un solo electrón de valencia que se libera fácilmente para formar un catión . [4] Debido a esto, el litio es un buen conductor de calor y electricidad, así como un elemento altamente reactivo, aunque es el menos reactivo de los metales alcalinos. La baja reactividad del litio se debe a la proximidad de su electrón de valencia a su núcleo (los dos electrones restantes están en el orbital 1s , tienen una energía mucho más baja y no participan en enlaces químicos). [4] Sin embargo, el litio fundido es significativamente más reactivo que su forma sólida. [5] [6]
El metal de litio es lo suficientemente suave como para cortarlo con un cuchillo. Cuando se corta, posee un color blanco plateado que rápidamente cambia a gris a medida que se oxida a óxido de litio . [4] Si bien tiene uno de los puntos de fusión más bajos entre todos los metales (180 ° C, 453 K), tiene los puntos de fusión y ebullición más altos de los metales alcalinos. [7]
El litio tiene una densidad muy baja (0,534 g / cm 3 ), comparable con la madera de pino. [8] Es el menos denso de todos los elementos sólidos a temperatura ambiente; el siguiente elemento sólido más ligero (potasio, a 0,862 g / cm 3 ) es más de un 60% más denso. Además, aparte del helio y el hidrógeno , como sólido es menos denso que cualquier otro elemento como líquido, siendo solo dos tercios más denso que el nitrógeno líquido (0,808 g / cm 3 ). [9] El litio puede flotar en los hidrocarburos más ligeros y es uno de los tres metales que pueden flotar en el agua, los otros dos son el sodio y el potasio .
El coeficiente de expansión térmica del litio es dos veces mayor que el del aluminio y casi cuatro veces mayor que el del hierro . [10] El litio es superconductor por debajo de 400 μK a presión estándar [11] ya temperaturas más altas (más de 9 K) a presiones muy altas (> 20 GPa). [12] A temperaturas por debajo de 70 K, el litio, como el sodio, sufre transformaciones de cambio de fase sin difusión . A 4,2 K tiene un sistema de cristales romboédricos (con un espaciado de repetición de nueve capas); a temperaturas más altas, se transforma en cúbico centrado en la cara y luego cúbico centrado en el cuerpo . A temperaturas de helio líquido (4 K) prevalece la estructura romboédrica. [13] Se han identificado múltiples formas alotrópicas para el litio a altas presiones. [14]
El litio tiene una capacidad calorífica específica de masa de 3,58 kilojulios por kilogramo-kelvin, la más alta de todos los sólidos. [15] [16] Debido a esto, el metal de litio se usa a menudo en refrigerantes para aplicaciones de transferencia de calor . [15]
Isótopos
El litio de origen natural está compuesto por dos isótopos estables , 6 Li y 7 Li, siendo este último el más abundante (92,5% de abundancia natural ). [4] [17] [18] Ambos isótopos naturales tienen una energía de enlace nuclear anormalmente baja por nucleón (en comparación con los elementos vecinos en la tabla periódica , helio y berilio ); el litio es el único elemento de bajo número que puede producir energía neta a través de la fisión nuclear . Los dos núcleos de litio tienen energías de unión por nucleón más bajas que cualquier otro nucleido estable que no sea el deuterio y el helio-3 . [19] Como resultado de esto, aunque es muy liviano en peso atómico, el litio es menos común en el Sistema Solar que 25 de los primeros 32 elementos químicos. [2] Se han caracterizado siete radioisótopos , siendo el más estable 8 Li con una vida media de 838 ms y 9 Li con una vida media de 178 ms. Todos los isótopos radiactivos restantes tienen vidas medias inferiores a 8,6 ms. El isótopo de litio de vida más corta es el 4 Li, que se desintegra por emisión de protones y tiene una vida media de 7,6 × 10 −23 s. [20]
7 Li es uno de los elementos primordiales (o, más propiamente, nucleidos primordiales ) producidos en la nucleosíntesis del Big Bang . Una pequeña cantidad de 6 Li y 7 Li se produce en las estrellas, pero se cree que se " quema " tan rápido como se produce. [21] Se pueden generar pequeñas cantidades adicionales de litio de 6 Li y 7 Li a partir del viento solar, rayos cósmicos que golpean átomos más pesados y de la desintegración radiactiva 7 Be y 10 Be del sistema solar temprano . [22] Si bien el litio se crea en las estrellas durante la nucleosíntesis estelar , se quema aún más. 7 Li también se puede generar en estrellas de carbono . [23]
Los isótopos de litio se fraccionan sustancialmente durante una amplia variedad de procesos naturales, [24] incluida la formación de minerales (precipitación química), el metabolismo y el intercambio iónico . Los iones de litio sustituyen al magnesio y al hierro en los sitios octaédricos de los minerales arcillosos , donde se prefiere 6 Li a 7 Li, lo que resulta en el enriquecimiento del isótopo ligero en procesos de hiperfiltración y alteración de rocas. Se sabe que el exótico 11 Li exhibe un halo nuclear . El proceso conocido como separación de isótopos por láser se puede utilizar para separar isótopos de litio, en particular 7 Li de 6 Li. [25]
La fabricación de armas nucleares y otras aplicaciones de la física nuclear son una fuente importante de fraccionamiento artificial del litio, y el isótopo ligero 6 Li es retenido por la industria y las reservas militares hasta tal punto que ha provocado un cambio leve pero mensurable en las proporciones de 6 Li a 7 Li. en fuentes naturales, como ríos. Esto ha llevado a una incertidumbre inusual en el peso atómico estandarizado del litio, ya que esta cantidad depende de las proporciones de abundancia natural de estos isótopos estables de litio de origen natural, ya que están disponibles en fuentes comerciales de minerales de litio. [26]
Ambos isótopos estables de litio se pueden enfriar con láser y se utilizaron para producir la primera mezcla de Bose - Fermi degenerada cuántica . [27]
Ocurrencia
Astronómico
Aunque fue sintetizado en el Big Bang , el litio (junto con el berilio y el boro) es notablemente menos abundante en el universo que otros elementos. Esto es el resultado de las temperaturas estelares comparativamente bajas necesarias para destruir el litio, junto con la falta de procesos comunes para producirlo. [28]
Según la teoría cosmológica moderna, el litio, en ambos isótopos estables (litio-6 y litio-7), fue uno de los tres elementos sintetizados en el Big Bang. [29] Aunque la cantidad de litio generada en la nucleosíntesis del Big Bang depende del número de fotones por barión , para los valores aceptados se puede calcular la abundancia de litio, y hay una " discrepancia cosmológica de litio " en el universo: las estrellas más viejas parecen tienen menos litio del que deberían y algunas estrellas más jóvenes tienen mucho más. [30] La falta de litio en las estrellas más viejas aparentemente es causada por la "mezcla" de litio en el interior de las estrellas, donde se destruye, [31] mientras que el litio se produce en las estrellas más jóvenes. Aunque se transmuta en dos átomos de helio debido a la colisión con un protón a temperaturas superiores a 2,4 millones de grados Celsius (la mayoría de las estrellas alcanzan fácilmente esta temperatura en su interior), el litio es más abundante de lo que los cálculos actuales predecirían en las estrellas de generaciones posteriores. [17]
El litio también se encuentra en objetos subestelares enanos marrones y en ciertas estrellas anaranjadas anómalas. Debido a que el litio está presente en las enanas marrones más frías y menos masivas, pero se destruye en las estrellas enanas rojas más calientes , su presencia en los espectros de las estrellas se puede utilizar en la "prueba del litio" para diferenciar las dos, ya que ambas son más pequeñas que el Sol. . [17] [33] [34] Algunas estrellas naranjas también pueden contener una alta concentración de litio. Esas estrellas naranjas que tienen una concentración de litio más alta de lo habitual (como Centaurus X-4 ) orbitan objetos masivos (estrellas de neutrones o agujeros negros) cuya gravedad evidentemente atrae litio más pesado a la superficie de una estrella de hidrógeno-helio, lo que provoca más litio a ser observado. [17]
El 27 de mayo de 2020, los astrónomos informaron que las explosiones de novas clásicas son productores galácticos de litio-7. [35] [36]
Terrestre
Aunque el litio está ampliamente distribuido en la Tierra, no se encuentra naturalmente en forma elemental debido a su alta reactividad. [4] El contenido total de litio del agua de mar es muy grande y se estima en 230 mil millones de toneladas, donde el elemento existe en una concentración relativamente constante de 0,14 a 0,25 partes por millón (ppm), [37] [38] o 25 micromolar ; [39] concentraciones más altas cercanas a 7 ppm se encuentran cerca de respiraderos hidrotermales . [38]
Las estimaciones del contenido de la corteza terrestre oscilan entre 20 y 70 ppm en peso. [40] El litio constituye aproximadamente el 0,002 por ciento de la corteza terrestre. [41] De acuerdo con su nombre, el litio forma una pequeña parte de las rocas ígneas , con las mayores concentraciones en granitos . Las pegmatitas graníticas también proporcionan la mayor abundancia de minerales que contienen litio, siendo la espodumena y la petalita las fuentes más viables comercialmente. [40] Otro mineral importante de litio es la lepidolita, que ahora es un nombre obsoleto para una serie formada por polilitionita y trilitionita. [42] [43] Una nueva fuente de litio es la arcilla hectorita , cuyo único desarrollo activo es a través de Western Lithium Corporation en los Estados Unidos. [44] Con 20 mg de litio por kg de corteza terrestre, [45] el litio es el vigésimo quinto elemento más abundante.
Según el Handbook of Lithium and Natural Calcium , "El litio es un elemento comparativamente raro, aunque se encuentra en muchas rocas y algunas salmueras, pero siempre en concentraciones muy bajas. Hay una cantidad bastante grande de depósitos de minerales de litio y salmueras, pero sólo comparativamente pocos de ellos tienen un valor comercial real o potencial. Muchos son muy pequeños, otros tienen un grado demasiado bajo ". [46]
El Servicio Geológico de Estados Unidos estima que en 2020, Chile tenía las mayores reservas con diferencia (9,2 millones de toneladas), [47] y Australia la mayor producción anual (40.000 toneladas). [47] Una de las mayores bases de reserva [nota 1] de litio se encuentra en el área del Salar de Uyuni en Bolivia, que tiene 5,4 millones de toneladas. Otros proveedores importantes son Australia, Argentina y China. [48] [49] A partir de 2015, el Servicio Geológico Checo consideró la totalidad de los Montes Metálicos en la República Checa como provincia de litio. Se registran cinco depósitos, uno cerca de Cínovec
se considera un depósito potencialmente económico, con 160 000 toneladas de litio. [50] En diciembre de 2019, la empresa minera finlandesa Keliber Oy informó que su depósito de litio Rapasaari tiene reservas de mineral probadas y probables estimadas en 5.280 millones de toneladas. [51]En junio de 2010, The New York Times informó que los geólogos estadounidenses estaban realizando estudios sobre el terreno en los lagos secos de sal en el oeste de Afganistán, creyendo que allí se encuentran grandes depósitos de litio. "Los funcionarios del Pentágono dijeron que su análisis inicial en un lugar en la provincia de Ghazni mostró el potencial de depósitos de litio tan grandes como los de Bolivia, que ahora tiene las mayores reservas de litio conocidas del mundo". [52] Estas estimaciones se basan "principalmente en datos antiguos, que fueron recopilados principalmente por los soviéticos durante su ocupación de Afganistán de 1979 a 1989". Stephen Peters, el jefe del Proyecto de Minerales de Afganistán del USGS, dijo que no estaba al tanto de la participación del USGS en ningún nuevo levantamiento de minerales en Afganistán en los últimos dos años. 'No tenemos conocimiento de ningún descubrimiento de litio', dijo. " [53]
Lithia ("salmuera de litio") está asociada con áreas de extracción de estaño en Cornualles , Inglaterra, y se está considerando un proyecto de evaluación de pozos de prueba de 400 metros de profundidad. Si tiene éxito, las salmueras calientes también proporcionarán energía geotérmica para impulsar la extracción de compuestos de litio y el proceso de refinación. [54]
Biológico
El litio se encuentra en cantidades mínimas en numerosas plantas, plancton e invertebrados, en concentraciones de 69 a 5,760 partes por billón (ppb). En los vertebrados, la concentración es ligeramente menor y casi todos los tejidos y fluidos corporales de los vertebrados contienen litio en un rango de 21 a 763 ppb. [38] Los organismos marinos tienden a bioacumular el litio más que los organismos terrestres. [55] Se desconoce si el litio tiene una función fisiológica en alguno de estos organismos. [38]
Historia
La petalita (LiAlSi 4 O 10 ) fue descubierta en 1800 por el químico y estadista brasileño José Bonifácio de Andrada e Silva en una mina en la isla de Utö , Suecia. [56] [57] [58] [59] Sin embargo, no fue hasta 1817 que Johan August Arfwedson , que entonces trabajaba en el laboratorio del químico Jöns Jakob Berzelius , detectó la presencia de un nuevo elemento mientras analizaba el mineral de petalita. [60] [61] [62] [63] Este elemento formó compuestos similares a los del sodio y el potasio , aunque su carbonato e hidróxido eran menos solubles en agua y menos alcalinos . [64] Berzelius le dio al material alcalino el nombre " lithion / lithina ", de la palabra griega λιθoς (transcrito como lithos , que significa "piedra"), para reflejar su descubrimiento en un mineral sólido, a diferencia del potasio, que había sido descubierto en cenizas de plantas y sodio, que era conocido en parte por su gran abundancia en sangre animal. Llamó al metal dentro del material "litio". [4] [58] [63]
Más tarde, Arfwedson demostró que este mismo elemento estaba presente en los minerales espodumena y lepidolita . [65] [58] En 1818, Christian Gmelin fue el primero en observar que las sales de litio dan un color rojo brillante a las llamas. [58] [66] Sin embargo, tanto Arfwedson como Gmelin intentaron y fracasaron en aislar el elemento puro de sus sales. [58] [63] [67] No se aisló hasta 1821, cuando William Thomas Brande lo obtuvo por electrólisis de óxido de litio , un proceso que había sido empleado previamente por el químico Sir Humphry Davy para aislar los metales alcalinos potasio y sodio. [17] [67] [68] [69] [70] Brande también describió algunas sales puras de litio, como el cloruro, y, estimando que el litio ( óxido de litio ) contenía aproximadamente un 55% de metal, calculó el peso atómico del litio. estar alrededor de 9,8 g / mol (valor moderno ~ 6,94 g / mol). [71] En 1855, mayores cantidades de litio se producen a través de la electrólisis de cloruro de litio por Robert Bunsen y Augustus Matthiessen . [58] [72] El descubrimiento de este procedimiento llevó a la producción comercial de litio en 1923 por la empresa alemana Metallgesellschaft AG , que realizó una electrólisis de una mezcla líquida de cloruro de litio y cloruro de potasio . [58] [73] [74]
Al psiquiatra australiano John Cade se le atribuye la reintroducción y popularización del uso del litio para tratar la manía en 1949. [75] Poco después, a mediados del siglo XX, la aplicabilidad del litio como estabilizador del estado de ánimo para la manía y la depresión despegó en Europa y Estados Unidos.
La producción y el uso de litio sufrió varios cambios drásticos en la historia. La primera aplicación importante del litio fue en grasas de litio de alta temperatura para motores de aviones y aplicaciones similares en la Segunda Guerra Mundial y poco después. Este uso fue respaldado por el hecho de que los jabones a base de litio tienen un punto de fusión más alto que otros jabones alcalinos y son menos corrosivos que los jabones a base de calcio. La pequeña demanda de jabones de litio y grasas lubricantes fue respaldada por varias pequeñas operaciones mineras, principalmente en los EE. UU.
La demanda de litio aumentó drásticamente durante la Guerra Fría con la producción de armas de fusión nuclear . Tanto el litio-6 como el litio-7 producen tritio cuando se irradian con neutrones y, por lo tanto, son útiles para la producción de tritio por sí mismos, así como una forma de combustible de fusión sólido utilizado dentro de las bombas de hidrógeno en forma de deuteruro de litio . Estados Unidos se convirtió en el principal productor de litio entre finales de la década de 1950 y mediados de la de 1980. Al final, la reserva de litio era de aproximadamente 42.000 toneladas de hidróxido de litio. El litio almacenado se redujo en litio-6 en un 75%, lo que fue suficiente para afectar el peso atómico medido del litio en muchos productos químicos estandarizados, e incluso el peso atómico del litio en algunas "fuentes naturales" de iones de litio que habían sido "contaminados "por las sales de litio descargadas de las instalaciones de separación de isótopos, que habían llegado a las aguas subterráneas. [26] [76]
El litio se utiliza para disminuir la temperatura de fusión del vidrio y mejorar el comportamiento de fusión del óxido de aluminio en el proceso Hall-Héroult . [77] [78] Estos dos usos dominaron el mercado hasta mediados de la década de 1990. Después del final de la carrera de armas nucleares , la demanda de litio disminuyó y la venta de las reservas de energía del departamento en el mercado abierto redujo aún más los precios. [76] A mediados de la década de 1990, varias empresas comenzaron a aislar el litio de la salmuera, lo que resultó ser una opción menos costosa que la minería subterránea o a cielo abierto. La mayoría de las minas cerraron o cambiaron su enfoque a otros materiales porque solo el mineral de las pegmatitas divididas en zonas podía extraerse a un precio competitivo. Por ejemplo, las minas estadounidenses cerca de Kings Mountain , Carolina del Norte, cerraron antes del comienzo del siglo XXI.
El desarrollo de baterías de iones de litio aumentó la demanda de litio y se convirtió en el uso dominante en 2007. [79] Con el aumento de la demanda de litio en baterías en la década de 2000, nuevas empresas han ampliado sus esfuerzos de aislamiento de salmuera para satisfacer la creciente demanda. [80] [81]
Se ha argumentado que el litio será uno de los principales objetos de competencia geopolítica en un mundo que funciona con energías renovables y depende de las baterías, pero esta perspectiva también ha sido criticada por subestimar el poder de los incentivos económicos para expandir la producción. [82]
Química y compuestos
El litio reacciona con el agua fácilmente, pero con notablemente menos vigor que otros metales alcalinos. La reacción forma hidrógeno gaseoso e hidróxido de litio en solución acuosa. [4] Debido a su reactividad con el agua, el litio generalmente se almacena en un sellador de hidrocarburo, a menudo vaselina . Aunque los metales alcalinos más pesados se pueden almacenar en sustancias más densas como el aceite mineral , el litio no es lo suficientemente denso como para sumergirse completamente en estos líquidos. [17] En aire húmedo, el litio se empaña rápidamente para formar una capa negra de hidróxido de litio (LiOH y LiOH · H 2 O), nitruro de litio (Li 3 N) y carbonato de litio (Li 2 CO 3 , el resultado de una reacción secundaria entre LiOH y CO 2 ). [40]
Cuando se colocan sobre una llama, los compuestos de litio emiten un llamativo color carmesí, pero cuando el metal arde con fuerza, la llama se vuelve plateada brillante. El litio se encenderá y arderá en oxígeno cuando se expone al agua o vapores de agua. [83] El litio es inflamable y es potencialmente explosivo cuando se expone al aire y especialmente al agua, aunque menos que los otros metales alcalinos . La reacción de litio-agua a temperaturas normales es rápida pero no violenta porque el hidrógeno producido no se enciende por sí solo. Como ocurre con todos los metales alcalinos, los incendios de litio son difíciles de extinguir y requieren extintores de polvo seco ( tipo Clase D ). El litio es uno de los pocos metales que reacciona con el nitrógeno en condiciones normales . [84] [85]
El litio tiene una relación diagonal con el magnesio , un elemento de radio iónico y atómico similar . Las semejanzas químicas entre los dos metales incluyen la formación de un nitruro por reacción con N 2 , la formación de un óxido ( Li
2O ) y peróxido ( Li
2O
2) cuando se quema en O 2 , sales con solubilidades similares e inestabilidad térmica de los carbonatos y nitruros. [40] [86] El metal reacciona con hidrógeno gaseoso a altas temperaturas para producir hidruro de litio (LiH). [87]
Otros compuestos binarios conocidos incluyen haluros ( LiF , LiCl , LiBr , LiI ), sulfuro ( Li2S ), superóxido ( LiO2) y carburo ( Li2C2). Se conocen muchos otros compuestos inorgánicos en los que el litio se combina con aniones para formar sales: boratos , amidas , carbonato , nitrato o borohidruro ( LiBH4). Hidruro de litio y aluminio ( LiAlH
4) se utiliza comúnmente como agente reductor en síntesis orgánica.
LiHe , un compuesto de van der Waals de interacción muy débil , se ha detectado a temperaturas muy bajas. [88]
A diferencia de otros elementos del grupo 1, los compuestos inorgánicos de litio siguen la regla del dúo , en lugar de la regla del octeto.
Química Orgánica
Se conocen reactivos de organolitio en los que existe un enlace directo entre átomos de carbono y litio. Estos compuestos presentan enlaces covalentes metal-carbono que están fuertemente polarizados hacia el carbono, lo que les permite servir eficazmente como carbaniones estabilizados con metal , aunque su solución y estructuras de estado sólido son más complejas de lo que sugiere esta visión simplista debido a la formación de oligómeros. racimos. [89] Por lo tanto, estas son bases y nucleófilos extremadamente poderosos . También se han aplicado en síntesis asimétrica en la industria farmacéutica. Para la síntesis orgánica de laboratorio, muchos reactivos de organolitio están disponibles comercialmente en forma de solución. Estos reactivos son muy reactivos y, a veces, pirofóricos.
Al igual que sus compuestos inorgánicos, casi todos los compuestos orgánicos de litio siguen formalmente la regla del dúo (por ejemplo, BuLi, MeLi). Sin embargo, es importante tener en cuenta que en ausencia de disolventes o ligandos coordinadores, los compuestos de organolitio forman grupos diméricos, tetraméricos y hexaméricos (p. Ej., BuLi es en realidad [BuLi] 6 y MeLi es en realidad [MeLi] 4 ) que presentan múltiples vinculación central y aumentar el número de coordinación alrededor del litio. Estos grupos se descomponen en unidades más pequeñas o monoméricas en presencia de solventes como dimetoxietano (DME) o ligandos como tetrametiletilendiamina (TMEDA). [90] Como excepción a la regla del dúo, un complejo de lithate de dos coordenadas con cuatro electrones alrededor del litio, [Li (thf) 4 ] + [((Me 3 Si) 3 C) 2 Li] - , se ha caracterizado cristalográficamente . [91]
Producción
La producción de litio ha aumentado considerablemente desde el final de la Segunda Guerra Mundial . Las principales fuentes de litio son las salmueras y los minerales.
El metal de litio se produce mediante electrólisis a partir de una mezcla de cloruro de litio al 55% y cloruro de potasio al 45% a aproximadamente 450 ° C. [92]
Reservas
El Servicio Geológico de EE. UU. (USGS) estimó que las reservas identificadas en todo el mundo en 2020 y 2021 eran de 17 millones y 21 millones de toneladas , respectivamente. [48] [47] Es difícil realizar una estimación precisa de las reservas mundiales de litio. [93] [94] Una razón para esto es que la mayoría de los esquemas de clasificación de litio se desarrollan para depósitos de minerales sólidos, mientras que la salmuera es un fluido que es problemático de tratar con el mismo esquema de clasificación debido a concentraciones variables y efectos de bombeo. [95]
Los recursos mundiales de litio identificados por USGS comenzaron a aumentar en 2017 debido a la exploración continua. Los recursos identificados en 2016, 2017, 2018, 2019 y 2020 fueron 41, 47, 54, 62 y 80 millones de toneladas, respectivamente. [48]
Se estimó que el mundo en 2013 contenía alrededor de 15 millones de toneladas de reservas de litio, mientras que 65 millones de toneladas de recursos conocidos eran razonables. Un total del 75% de todo se podría encontrar típicamente en los diez depósitos más grandes del mundo. [96] Otro estudio señaló que el 83% de los recursos geológicos de litio se encuentran en seis depósitos de salmuera, dos de pegmatita y dos sedimentarios. [97]
Los cuatro principales países productores de litio del mundo desde 2019, según lo informado por el Servicio Geológico de EE. UU., Son Australia, Chile, China y Argentina. [48] La intersección de Chile , Bolivia y Argentina conforma la región conocida como el Triángulo de Litio . El Triángulo de Litio es conocido por sus salares de alta calidad, incluido el Salar de Uyuni de Bolivia , el Salar de Atacama de Chile y el Salar de Arizaro de Argentina . Se cree que el Triángulo de Litio contiene más del 75% de las reservas de litio conocidas existentes. [98] Los depósitos se encuentran en América del Sur a lo largo de la cadena montañosa de los Andes . Chile es el primer productor, seguido de Argentina. Ambos países recuperan el litio de los charcos de salmuera. Según el USGS, el desierto de Uyuni en Bolivia tiene 5,4 millones de toneladas de litio. [99] [100] La mitad de las reservas conocidas del mundo se encuentran en Bolivia a lo largo de la vertiente central oriental de los Andes. En 2009, Bolivia negoció con empresas japonesas, francesas y coreanas para iniciar el aislamiento. [99]
Pais | Producción | Reservas [nota 1] | Recursos |
---|---|---|---|
Argentina | 6.200 | 1,900,000 | 19,300,000 |
Australia | 40.000 | 4.700.000 | 6.400.000 |
Austria | - | - | 50.000 |
Bolivia | - | - | 21.000.000 |
Brasil | 1900 | 95.000 | 470.000 |
Canadá | 0 | 530.000 | 2,900,000 |
Chile | 18.000 | 9.200.000 | 9,600,000 |
República Checa | - | - | 1.300.000 |
República Democrática del Congo | - | - | 3,000,000 |
Finlandia | - | - | 50.000 |
Alemania | - | - | 2,700,000 |
Ghana | - | - | 90.000 |
Kazajstán | - | - | 50.000 |
Mali | - | - | 700.000 |
México | - | - | 1,700,000 |
Namibia | - | - | 50.000 |
República Popular de China | 14.000 | 1,500,000 | 5.100.000 |
Perú | - | - | 880.000 |
Portugal | 900 | 60.000 | 270.000 |
Serbia | - | - | 1.200.000 |
España | - | - | 300.000 |
Estados Unidos | 870 [nota 2] | 750.000 | 7,900,000 |
Zimbabue | 1200 | 220.000 | 500.000 |
Total mundial | 82.000 | 21.000.000 | 86,000,000+ |
En los EE. UU., El litio se recupera de los charcos de salmuera en Nevada . [15] Se estima que un depósito descubierto en 2013 en Rock Springs Uplift de Wyoming contiene 228.000 toneladas. Se estimó que los depósitos adicionales en la misma formación ascendían a 18 millones de toneladas. [101]
Desde 2018, se sabe que la República Democrática del Congo tiene el depósito de roca dura de espodumena de litio más grande del mundo. [102] El recurso total del depósito ubicado en Manono, en el centro de la República Democrática del Congo , tiene el potencial de alcanzar una magnitud de 1.500 millones de toneladas de roca dura de espodumena de litio. Las dos pegmatitas más grandes (conocidas como Carriere de l'Este Pegmatite y Roche Dure Pegmatite) son cada una de tamaño similar o más grande que la famosa Pegmatita Greenbushes en Australia Occidental. En un futuro cercano para 2023, se espera que la República Democrática del Congo sea un importante proveedor de litio para el mundo con su alto grado y baja impureza.
Según un estudio posterior de 2011 realizado por el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y la Universidad de California, Berkeley , la base de reserva estimada de litio en ese momento no debería ser un factor limitante para la producción de baterías a gran escala para vehículos eléctricos porque se estima que mil millones 40 kWh Li- con esas reservas [103] podrían construirse baterías de base , unos 10 kg de litio por coche. [104] Otro estudio de 2011 en la Universidad de Michigan y Ford Motor Company encontró suficientes recursos para respaldar la demanda global hasta 2100, incluido el litio requerido para el posible uso generalizado del transporte. El estudio estimó las reservas globales en 39 millones de toneladas y la demanda total de litio durante el período de 90 años anualizada en 12-20 millones de toneladas, dependiendo de los escenarios relacionados con el crecimiento económico y las tasas de reciclaje. [105]
En 2014, The Financialist declaró que la demanda de litio estaba creciendo a más del 12% anual. Según Credit Suisse, esta tasa superó la disponibilidad proyectada en un 25%. La publicación comparó la situación del litio en 2014 con la del petróleo, en la que "los precios más altos del petróleo estimularon la inversión en costosas técnicas de producción de arenas petrolíferas y aguas profundas"; es decir, el precio del litio continuaría subiendo hasta que los métodos de producción más costosos que podrían impulsar la producción total recibieran la atención de los inversores. [106]
El 16 de julio de 2018 se encontraron 2,5 millones de toneladas de recursos de litio de alta ley y 124 millones de libras de recursos de uranio en el depósito de roca dura Falchani en la región de Puno, Perú. [107]
En 2019, la producción mundial de litio a partir de espodumena fue de alrededor de 80.000 toneladas por año, principalmente de la pegmatita Greenbushes y de algunas fuentes chinas y chilenas . Se informa que la mina Talison en Greenbushes es la más grande y tiene la ley más alta de mineral con un 2,4% de Li 2 O (cifras de 2012). [108]
Se estima que hay 230 mil millones de toneladas de litio en los océanos, [109] pero la concentración es de 0.1-0.2ppm, lo que hace que sea más costoso aislarlo con la tecnología 2020 que a partir de salmuera y roca terrestres.
Precios
En 1998, el precio del metal de litio era de unos 95 USD / kg (o 43 USD / lb ). [110] Después de la crisis financiera de 2007 , los principales proveedores, como Sociedad Química y Minera (SQM), redujeron los precios del carbonato de litio en un 20%. [111] Los precios subieron en 2012. Un artículo de Business Week de 2012 describía un oligopolio en el espacio del litio: "SQM, controlado por el multimillonario Julio Ponce , es el segundo más grande, seguido por Rockwood , que cuenta con el respaldo de KKR & Co. de Henry Kravis . , y FMC con sede en Filadelfia ", con Talison mencionado como el mayor productor. [112] El consumo mundial puede saltar a 300.000 toneladas métricas por año para 2020 [ verificación fallida ] de aproximadamente 150.000 toneladas en 2012, para igualar la demanda de baterías de litio que ha estado creciendo aproximadamente un 25% al año, superando el 4% a 5 % de ganancia total en la producción de litio. [112] [ necesita actualización ]
Extracción y aislamiento
Litio y sus compuestos fueron históricamente aislada y extraída a partir de roca dura, pero por la década de 1990 fuentes minerales , salmuera piscinas, y depósitos de salmuera se habían convertido en la fuente dominante. La mayoría de ellos estaban en Chile, Argentina y Bolivia. [ cita requerida ] para 2018 hard rock se había convertido una vez más en un contribuyente significativo, y para 2020 Australia expandió la minería de espodumena [ cita requerida ] para convertirse en el principal país productor de litio en el mundo. A principios de 2021, gran parte del litio extraído a nivel mundial proviene de "espodumena, el mineral contenido en rocas duras que se encuentran en lugares como Australia y Carolina del Norte" [113] o de la salmuera salada bombeada directamente del suelo, como es en ubicaciones en Chile. [113]
Se espera que los cátodos bajos en cobalto para baterías de litio requieran hidróxido de litio en lugar de carbonato de litio como materia prima, y esta tendencia favorece a la roca como fuente. [114] [115] [116]
En un método para fabricar intermedios de litio a partir de salmuera, la salmuera [ clarificación necesaria ] se bombea primero desde piscinas subterráneas y se concentra por evaporación solar. Cuando la concentración de litio es suficiente, se precipitan carbonato de litio e hidróxido de litio mediante la adición de carbonato de sodio e hidróxido de calcio, respectivamente. [117] Cada lote [ aclaración necesaria ] tarda de 18 a 24 meses. [118]
Se ha propuesto el uso de electrodiálisis e intercalación electroquímica para extraer compuestos de litio del agua de mar (que contiene 0,2 partes por millón de litio ), pero aún no es comercialmente viable. [119] [120] [121]
Otra fuente potencial de litio. A partir de 2012[actualizar]fue identificado como los lixiviados de los pozos geotérmicos , que se llevan a la superficie. [122] Se ha demostrado sobre el terreno la recuperación de este tipo de litio; el litio se separa por simple filtración. [123] [se necesita aclaración ] Las reservas son más limitadas que las de los reservorios de salmuera y roca dura. [ cita requerida ]
Con un crecimiento sustancial de la demanda de litio en la década de 2020, [124] las empresas mineras y de producción de litio están creciendo y algunas están experimentando aumentos marcados en la valoración del mercado. [113] Los precios de las acciones de Lithium Americas, Piedmont Lithium , AVZ Minerals [125] y MP Materials han aumentado sustancialmente como resultado de la mayor importancia del litio para la economía mundial. [124] En 2021, AVZ Minerals, [125] una empresa australiana, está desarrollando el proyecto Manono Lithium and Tin en Manono, República Democrática del Congo, el recurso tiene impurezas bajas de alta calidad al 1,65% Li2O [126] (óxido de litio) espodumena dura- roca basada en estudios y perforación de Roche Dure, una de varias pegmatitas en el depósito. Existe un impulso a nivel mundial por parte de la UE y los principales fabricantes de automóviles ( OEM ) para que todo el litio se produzca y se obtenga de manera sostenible con iniciativas ESG y una huella de carbono de cero a baja. [127] El proyecto AVZ Minerals Manono ha completado un estudio de gases de efecto invernadero en 2021 sobre su futura huella de carbono. [128] Esto se ha vuelto más común ahora para que las compañías de la cadena de suministro de baterías cumplan con las prácticas ambientales, sociales y de gobernanza (ESG) , el cumplimiento de las regulaciones ambientales del gobierno, la EIA y el desempeño de baja huella de carbono, a fin de ser consideradas para financiamiento / Carteras de fondos y actividades de inversión. [129] Las inversiones responsables son fundamentales para ayudar a cumplir el Acuerdo de París y los ODS de la ONU. [130] El estudio muestra que el proyecto AVZ Minerals DRC Manono probablemente tenga una de las huellas de carbono más bajas de todos los productores de roca dura de espodumena en un 30% a 40% y algunos productores de salmuera en todo el mundo. AVZ Minerals firmó recientemente una asociación de compra a largo plazo con el importante Ganfeng Lithium, el mayor productor de compuestos de litio de China. Es importante destacar que la asociación establece disposiciones para que ambas partes se centren en el desarrollo ambiental, social y de gobernanza (ESG) .
A principios de 2021, Piamonte litio-Ltd una empresa australiana fundada en 2016 [113] -es la exploración de 2.300 acres (930 hectáreas) de tierra que posee o tiene derechos sobre los minerales en el condado de Gaston, Carolina del Norte . [113] "La moderna industria minera de litio comenzó en esta región de Carolina del Norte en la década de 1950, cuando el metal se usaba para fabricar componentes para bombas nucleares . Una de las mayores mineras de litio del mundo por producción, Albemarle Corp , tiene su sede en la cercana Charlotte. Sin embargo, casi todo su litio actual se extrae en Australia y Chile, que tienen depósitos grandes y accesibles del metal ". [113] A partir de 2021[actualizar], solo el uno por ciento del suministro mundial de litio se extrae y procesa en los Estados Unidos (3,150 t (6,940,000 lb)), mientras que 233,550 t (514,890,000 lb) se producen en Australia y Chile. [113]
Se espera que el litio se recicle de las baterías de iones de litio al final de su vida útil en el futuro [131], pero a partir de 2020, hay cantidades insuficientes de baterías para reciclar, [¿ según quién? ] y la tecnología no está bien desarrollada. En cualquier caso, es probable que el componente más valioso siga siendo el material del cátodo NCM , [ cita requerida ] y se espera la recuperación de este material [¿ por quién? ] para ser el conductor.
Cuestiones ambientales
Los procesos de fabricación de litio, incluidos los disolventes y los residuos mineros , presentan importantes peligros para el medio ambiente y la salud. [132] [133] [134] La extracción de litio puede ser fatal para la vida acuática debido a la contaminación del agua . [135] Se sabe que causa contaminación de las aguas superficiales, contaminación del agua potable, problemas respiratorios, degradación de los ecosistemas y daños al paisaje. [132] También conduce a un consumo de agua insostenible en las regiones áridas (1,9 millones de litros por tonelada de litio). [132] La generación masiva de subproductos de la extracción de litio también presenta problemas sin resolver, como grandes cantidades de desperdicio de magnesio y cal . [136]
En los Estados Unidos, existe una competencia activa entre el medio ambiente catastrófica minería a cielo abierto , minería de extracción a cielo abierto y menos daños en la minería de extracción de salmuera en un esfuerzo por ampliar drásticamente la capacidad de extracción de litio interna. [137] Las preocupaciones ambientales incluyen la degradación del hábitat de la vida silvestre, la contaminación del agua potable, incluida la contaminación por arsénico y antimonio , la reducción insostenible del nivel freático y los desechos mineros masivos , incluido el subproducto de uranio radiactivo y la descarga de ácido sulfúrico .
Inversión
Actualmente, hay una serie de opciones disponibles en el mercado para invertir en el metal. Si bien es difícil comprar acciones físicas de litio, los inversores pueden comprar acciones de empresas dedicadas a la extracción y producción de litio. [138] Además, los inversores pueden comprar un ETF de litio dedicado que ofrezca exposición a un grupo de productores de productos básicos.
Aplicaciones
Baterías de iones de litio y baterías recargables
Para 2020, el uso dominante del litio producido será en la fabricación de baterías de iones de litio y baterías electrónicas para vehículos eléctricos (EV) y electrónica portátil; teléfonos móviles, tabletas, computadoras portátiles y muchos otros dispositivos electrónicos inalámbricos que encuentran su camino hacia un nuevo y grande mercado de consumo.
Cerámica y vidrio
El óxido de litio se usa ampliamente como fundente para procesar sílice , lo que reduce el punto de fusión y la viscosidad del material y produce esmaltes con propiedades físicas mejoradas, incluidos bajos coeficientes de expansión térmica. En todo el mundo, este es uno de los usos más importantes de los compuestos de litio. [139] [141] Los esmaltes que contienen óxidos de litio se utilizan para utensilios de horno. El carbonato de litio (Li 2 CO 3 ) se usa generalmente en esta aplicación porque se convierte en óxido al calentarse. [142]
Eléctrica y electrónica
A fines del siglo XX, el litio se convirtió en un componente importante de los electrolitos y electrodos de las baterías, debido a su alto potencial de electrodos . Debido a su baja masa atómica , tiene una alta relación de carga y potencia a peso. Una batería de iones de litio típica puede generar aproximadamente 3 voltios por celda, en comparación con 2,1 voltios de plomo-ácido y 1,5 voltios de zinc-carbono . Las baterías de litio, que son recargables y tienen una alta densidad de energía , se diferencian de las baterías de litio , que son desechables ( primarios ) baterías con litio o sus compuestos como el ánodo . [143] [144] Otras baterías recargables que usan litio incluyen la batería de polímero de iones de litio , la batería de fosfato de hierro y litio y la batería de nanocables .
A lo largo de los años, las opiniones han diferido sobre el crecimiento potencial. Un estudio de 2008 concluyó que "la producción realista de carbonato de litio sería suficiente para solo una pequeña fracción de los futuros requisitos del mercado global de PHEV y EV ", que "la demanda del sector de la electrónica portátil absorberá gran parte de los aumentos de producción planificados en la próxima década". , y que "la producción masiva de carbonato de litio no es ambientalmente racional, causará daños ecológicos irreparables a los ecosistemas que deben protegerse y que la propulsión de LiIon es incompatible con la noción de 'Coche Verde'". [49]
Grasas lubricantes
El tercer uso más común del litio es en grasas. El hidróxido de litio es una base fuerte y, cuando se calienta con una grasa, produce un jabón hecho de estearato de litio . El jabón de litio tiene la capacidad de espesar los aceites y se utiliza para fabricar grasas lubricantes de uso general para altas temperaturas . [15] [145] [146]
Metalurgia
El litio (por ejemplo, como carbonato de litio) se utiliza como aditivo para las escorias de fundente de moldes de colada continua donde aumenta la fluidez, [147] [148] un uso que representa el 5% del uso mundial de litio (2011). [48] Los compuestos de litio también se utilizan como aditivos (fundentes) en la arena de fundición para fundición de hierro para reducir el veteado. [149]
El litio (como fluoruro de litio ) se utiliza como aditivo en las fundiciones de aluminio ( proceso Hall-Héroult ), reduciendo la temperatura de fusión y aumentando la resistencia eléctrica, [150] uso que representa el 3% de la producción (2011). [48]
Cuando se utiliza como fundente para soldar o soldar , el litio metálico promueve la fusión de metales durante el proceso [151] y elimina la formación de óxidos al absorber impurezas. [152] Las aleaciones del metal con aluminio, cadmio , cobre y manganeso se utilizan para fabricar piezas de aviones de alto rendimiento (véanse también las aleaciones de litio y aluminio ). [153]
Nano-soldadura de silicio
Se ha descubierto que el litio es eficaz para ayudar a la perfección de las nano soldaduras de silicio en componentes electrónicos para baterías eléctricas y otros dispositivos. [154]
Otros usos químicos e industriales
Pirotécnica
Los compuestos de litio se utilizan como colorantes pirotécnicos y oxidantes en fuegos artificiales rojos y bengalas . [15] [156]
Purificación de aire
El cloruro de litio y el bromuro de litio son higroscópicos y se utilizan como desecantes para corrientes de gas. [15] El hidróxido de litio y el peróxido de litio son las sales más utilizadas en áreas confinadas, como a bordo de naves espaciales y submarinos , para la eliminación de dióxido de carbono y la purificación del aire. El hidróxido de litio absorbe dióxido de carbono del aire formando carbonato de litio y se prefiere sobre otros hidróxidos alcalinos por su bajo peso.
El peróxido de litio (Li 2 O 2 ) en presencia de humedad no solo reacciona con el dióxido de carbono para formar carbonato de litio, sino que también libera oxígeno. [157] [158] La reacción es la siguiente:
- 2 Li 2 O 2 + 2 CO 2 → 2 Li 2 CO 3 + O 2 .
Algunos de los compuestos antes mencionados, así como el perclorato de litio , se utilizan en velas de oxígeno que suministran oxígeno a los submarinos . Estos también pueden incluir pequeñas cantidades de boro , magnesio , aluminio , silicio , titanio , manganeso y hierro . [159]
Óptica
El fluoruro de litio , cultivado artificialmente como cristal , es claro y transparente y, a menudo, se utiliza en ópticas especializadas para aplicaciones IR , UV y VUV ( UV al vacío ). Tiene uno de los índices de refracción más bajos y el rango de transmisión más lejano en la radiación ultravioleta profunda de los materiales más comunes. [160] El polvo de fluoruro de litio finamente dividido se ha utilizado para la dosimetría de radiación termoluminiscente (TLD): cuando una muestra de este se expone a la radiación, acumula defectos cristalinos que, al calentarse, se resuelven mediante una liberación de luz azulada cuya intensidad es proporcional a la dosis absorbida , lo que permite cuantificarla. [161] El fluoruro de litio se utiliza a veces en lentes focales de telescopios . [15] [162]
La alta no linealidad del niobato de litio también lo hace útil en aplicaciones de óptica no lineal . Se utiliza ampliamente en productos de telecomunicaciones como teléfonos móviles y moduladores ópticos , para componentes como cristales resonantes . Las aplicaciones de litio se utilizan en más del 60% de los teléfonos móviles. [163]
Química orgánica y de polímeros
Los compuestos de organolitio se utilizan ampliamente en la producción de polímeros y productos químicos finos. En la industria de los polímeros, que es el consumidor dominante de estos reactivos, los compuestos de alquil litio son catalizadores / iniciadores . [164] en la polimerización aniónica de no funcionalizadas de olefinas . [165] [166] [167] Para la producción de química fina, los compuestos de organolitio funcionan como bases fuertes y como reactivos para la formación de enlaces carbono-carbono . Los compuestos de organolitio se preparan a partir de metal litio y haluros de alquilo. [168]
Muchos otros compuestos de litio se utilizan como reactivos para preparar compuestos orgánicos. Algunos compuestos populares incluyen hidruro de litio y aluminio (LiAlH 4 ), trietilborohidruro de litio , n-butillitio y terc-butillitio .
Aplicaciones militares
El litio metálico y sus hidruros complejos , como el Li [AlH 4 ] , se utilizan como aditivos de alta energía para los propulsores de cohetes . [17] El hidruro de litio y aluminio también se puede utilizar por sí mismo como combustible sólido . [169]
El sistema de propulsión de energía química almacenada por torpedos Mark 50 (SCEPS) utiliza un pequeño tanque de hexafluoruro de azufre , que se rocía sobre un bloque de litio sólido. La reacción genera calor, creando vapor para propulsar el torpedo en un ciclo Rankine cerrado . [170]
El hidruro de litio que contiene litio-6 se usa en armas termonucleares , donde sirve como combustible para la etapa de fusión de la bomba. [171]
Nuclear
El litio-6 se valora como material de partida para la producción de tritio y como absorbente de neutrones en la fusión nuclear . El litio natural contiene aproximadamente un 7,5% de litio-6 a partir del cual se han producido grandes cantidades de litio-6 por separación de isótopos para su uso en armas nucleares . [172] El litio-7 ganó interés para su uso en refrigerantes de reactores nucleares . [173]
El deuteruro de litio fue el combustible de fusión preferido en las primeras versiones de la bomba de hidrógeno . Cuando son bombardeados por neutrones , tanto 6 Li como 7 Li producen tritio ; esta reacción, que no se entendió completamente cuando se probaron las bombas de hidrógeno por primera vez, fue responsable del rendimiento desbocado de la prueba nuclear de Castle Bravo . El tritio se fusiona con el deuterio en una reacción de fusión que es relativamente fácil de lograr. Aunque los detalles siguen siendo secretos, el deuteruro de litio-6 aparentemente todavía juega un papel en las armas nucleares modernas como material de fusión. [174]
El fluoruro de litio , cuando está altamente enriquecido en el isótopo de litio-7, forma el constituyente básico de la mezcla de sal de fluoruro LiF- BeF 2 utilizada en los reactores nucleares de fluoruro líquido . El fluoruro de litio es excepcionalmente estable químicamente y las mezclas de LiF-BeF 2 tienen puntos de fusión bajos. Además, 7 Li, Be y F se encuentran entre los pocos nucleidos con secciones transversales de captura de neutrones térmicos lo suficientemente bajas como para no envenenar las reacciones de fisión dentro de un reactor de fisión nuclear. [nota 3] [175]
En las plantas de energía de fusión nuclear conceptualizadas (hipotéticas) , el litio se utilizará para producir tritio en reactores confinados magnéticamente utilizando deuterio y tritio como combustible. El tritio de origen natural es extremadamente raro y debe producirse sintéticamente rodeando el plasma que reacciona con una `` capa '' que contenga litio, donde los neutrones de la reacción deuterio-tritio en el plasma fisionan el litio para producir más tritio:
- 6 Li + n → 4 He + 3 H.
El litio también se utiliza como fuente de partículas alfa o núcleos de helio . Cuando 7 Li es bombardeado por protones acelerados se forma 8 Be , que sufre fisión para formar dos partículas alfa. Esta hazaña, llamada "dividir el átomo" en ese momento, fue la primera reacción nuclear completamente hecha por el hombre . Fue producido por Cockroft y Walton en 1932. [176] [177]
En 2013, la Oficina de Responsabilidad del Gobierno de EE. UU. Dijo que la escasez de litio-7, fundamental para el funcionamiento de 65 de cada 100 reactores nucleares estadounidenses, "pone en riesgo su capacidad para continuar proporcionando electricidad". Castle Bravo utilizó por primera vez litio-7, en el Shrimp , su primer dispositivo, que pesaba solo 10 toneladas, y generó una contaminación atmosférica nuclear masiva del atolón Bikini . Esto quizás explica el declive de la infraestructura nuclear estadounidense. [178] El equipo necesario para separar el litio-6 del litio-7 es principalmente un sobrante de la guerra fría. Estados Unidos cerró la mayor parte de esta maquinaria en 1963, cuando tenía un enorme excedente de litio separado, consumido principalmente durante el siglo XX. El informe dijo que se necesitarían cinco años y entre $ 10 y $ 12 millones para restablecer la capacidad de separar el litio-6 del litio-7. [179]
Los reactores que utilizan litio-7 calientan agua a alta presión y transfieren calor a través de intercambiadores de calor que son propensos a la corrosión. Los reactores utilizan litio para contrarrestar los efectos corrosivos del ácido bórico , que se agrega al agua para absorber el exceso de neutrones. [179]
Medicamento
El litio es útil en el tratamiento del trastorno bipolar . [180] Las sales de litio también pueden ser útiles para diagnósticos relacionados, como el trastorno esquizoafectivo y la depresión mayor cíclica . La parte activa de estas sales es el ion litio Li + . [180] Pueden aumentar el riesgo de desarrollar la anomalía cardíaca de Ebstein en los bebés nacidos de mujeres que toman litio durante el primer trimestre del embarazo. [181]
El litio también se ha investigado como un posible tratamiento para los dolores de cabeza en racimo . [182]
Papel biológico
Las fuentes alimenticias primarias de litio son los cereales y las verduras y, en algunas zonas, el agua potable también contiene cantidades importantes. [183] La ingesta humana varía según la ubicación y la dieta.
El litio se detectó por primera vez en órganos humanos y tejidos fetales a finales del siglo XIX. En los seres humanos no existen enfermedades definidas por deficiencia de litio, pero la baja ingesta de litio de los suministros de agua se asoció con mayores tasas de suicidios, homicidios y las tasas de arrestos por consumo de drogas y otros delitos. Los mecanismos de acción bioquímicos del litio parecen ser multifactoriales y están intercorrelacionados con las funciones de varias enzimas, hormonas y vitaminas, así como con factores de crecimiento y transformación.
Precauciones
Peligros | |
---|---|
Pictogramas GHS | |
Palabra de señal GHS | Peligro |
Declaraciones de peligro GHS | H260 , H314 |
Consejos de prudencia del SGA | P223 , P231 + 232 , P280 , P305 + 351 + 338 , P370 + 378 , P422 [184] |
NFPA 704 (diamante de fuego) | [185] 3 2 2 W |
El metal de litio es corrosivo y requiere un manejo especial para evitar el contacto con la piel. Respirar polvo de litio o compuestos de litio (que a menudo son alcalinos) inicialmente irrita la nariz y la garganta, mientras que una mayor exposición puede causar una acumulación de líquido en los pulmones , lo que lleva a un edema pulmonar . El metal en sí mismo es un peligro de manipulación porque el contacto con la humedad produce el hidróxido de litio cáustico . El litio se almacena de forma segura en compuestos no reactivos como la nafta . [186]
Ver también
- Problema cosmológico del litio
- Dilitio
- Núcleo de halo
- Isótopos de litio
- Lista de países por producción de litio
- Batería de litio-aire
- Litio como inversión
- Quema de litio
- Compuestos de litio (categoría)
- Batería de iones de litio
- Reactivo de organolitio
Notas
- ^ a b Apéndices Archivado el 6 de noviembre de 2011 en Wayback Machine . Según las definiciones del USGS, la base de reservas "puede abarcar aquellas partes de los recursos que tienen un potencial razonable de estar disponibles económicamente dentro de horizontes de planificación más allá de los que asumen tecnología probada y economía actual. La base de reservas incluye aquellos recursos que son actualmente económicos (reservas) , marginalmente económicas (reservas marginales), y algunas de las que actualmente son subeconómicas (recursos subeconómicos) ".
- ^ En 2013
- ^ El berilio y el flúor se presentan solo como un isótopo, 9 Be y 19 F respectivamente. Estos dos, junto con 7 Li, así como 2 H , 11 B, 15 N, 209 Bi, y los isótopos estables de C y O, son los únicos nucleidos con secciones transversales de captura de neutrones térmicos lo suficientemente bajas aparte de los actínidos para servir. como componentes principales de un combustible de reactor reproductor de sales fundidas.
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enlaces externos
- Revisión de McKinsey de 2018
- Litio en la tabla periódica de videos (Universidad de Nottingham)
- Alianza Internacional de Litio
- USGS: Estadísticas e información de litio
- Suministro y mercados de litio 2009 Conferencia IM 2009 Suministro sostenible de litio hasta 2020 frente al crecimiento sostenible del mercado
- Universidad de Southampton, Mountbatten Center for International Studies, Nuclear History Working Paper No5.
- Reservas de litio por país en investingnews.com
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