Lítio

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Pix.gif Lítio Stylised Lithium Atom.svg
HélioLítioBerílio
H
  Cubic-body-centered.png
 
3
Li
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
Li
Na
Tabela completaTabela estendida
Aparência
branco-prateado


Pedaços de lítio imersos em óleo de parafina para proteger contra a oxidação.
Informações gerais
Nome, símbolo, número Lítio, Li, 3
Série química metais alcalinos
Grupo, período, bloco 1 (IA), 2, s
Densidade, dureza 535 kg/m3, 0,6
Número CAS 7439-93-2
Número EINECS
Propriedade atómicas
Massa atômica 6,941(2) u
Raio atómico (calculado) 152 pm
Raio covalente 134 pm
Raio de Van der Waals 182 pm
Configuração electrónica 1s2 2s1
Elétrons (por nível de energia) 2, 1 (ver imagem)
Estado(s) de oxidação +1, -1 (óxido alcalino forte)
Óxido
Estrutura cristalina cúbico de corpo centrado
Propriedades físicas
Estado da matéria sólido
Ponto de fusão 453 K
Ponto de ebulição 1615 K
Entalpia de fusão 3 kJ/mol
Entalpia de vaporização 145,92 kJ/mol
Temperatura crítica  K
Pressão crítica  Pa
Volume molar 13,02×10-6 m3/mol
Pressão de vapor 1,63
Velocidade do som 6000 m/s a 20 °C
Classe magnética paramagnético
Susceptibilidade magnética
Permeabilidade magnética
Temperatura de Curie  K
Diversos
Eletronegatividade (Pauling) 0,98
Calor específico 3582 J/(kg·K)
Condutividade elétrica 10,8×106 S/m
Condutividade térmica 84,7 W/(m·K)
Potencial de ionização 520,2 kJ/mol
2º Potencial de ionização 7298,1 kJ/mol
3º Potencial de ionização 11815,0 kJ/mol
4º Potencial de ionização {{{potencial_ionização4}}} kJ/mol
5º Potencial de ionização {{{potencial_ionização5}}} kJ/mol
6º Potencial de ionização {{{potencial_ionização6}}} kJ/mol
7º Potencial de ionização {{{potencial_ionização7}}} kJ/mol
8º Potencial de ionização {{{potencial_ionização8}}} kJ/mol
9º Potencial de ionização {{{potencial_ionização9}}} kJ/mol
10º Potencial de ionização {{{potencial_ionização10}}} kJ/mol
Isótopos mais estáveis
iso AN Meia-vida MD Ed PD
MeV
6Li 7,5% estável com 3 neutrões
7Li 92,5% estável com 4 neutrões
8Li sintético 838 ms ß- 16,004 6Be
Unidades do SI & CNTP, salvo indicação contrária.

O lítio (grego lithos, pedra) é um elemento químico de símbolo Li, número atómico 3 e massa atómica 7 u, contendo na sua estrutura três protons e três electrons. Na tabela periódica dos elementos químicos, pertencente ao grupo (ou família) 1 (anteriormente chamado 1A), entre os elementos alcalinos.

Na sua forma pura, é um metal macio, de coloração branco-prateada, que se oxida rapidamente no ar ou na água. É um elemento sólido porém leve, sendo empregado especialmente na produção de ligas metálicas condutoras de calor, em baterias elétricas e, seus sais, no tratamento do transtorno bipolar.

Características principais[editar | editar código-fonte]

O lítio é usado na fabricação de baterias, as íons de lítio, ou outras, tem um grande poder oxidativo, é facílimo de se sofrer corrosão,com densidade igual a 0,534g/cm³.

FlammenfärbungLi.png

É o metal mais leve, a sua densidade é apenas, aproximadamente, a metade do que a da água. Como os demais metais alcalinos é monovalente e bastante reativo. Por esse motivo não é encontrado livre na natureza. No teste da chama torna-se vermelho, porém se a combustão ocorrer violentamente a chama adquire uma coloração preta brilhante.

Isótopos[editar | editar código-fonte]

O Lítio é muito utilizado para a produção de baterias.

Os isótopos estáveis do lítio são dois, Li-6 e Li-7, sendo o segundo o mais abundante (92,5%). Foram identificado seis radioisótopos, sendo os mais estáveis o Li-8 com um período de semidesintegração de 838 milissegundos e o Li-9 com 178,3 ms de meia-vida. Os demais isótopos radioativos possuem meias-vidas menores de 8,5 ms.

As massas atômicas dos isótopos do lítio variam entre 4,027 e 11,0348 u do Li-4 ao do Li-11 respectivamente. O modo de desintegração principal dos isótopos mais leves que o isótopo estável mais abundante ( Li-7 ) é a emissão protônica (com um caso de desintegração alfa) obtendo-se isótopos de hélio.


{}^{5}_{3}\hbox{Li}\;\to\;{}^{4}_{2}\hbox{He}\;+{}^{1}_{1}\hbox{p}\;
+

Enquanto que nos isótopos mais pesados o modo mais habitual é a desintegração beta (com algum caso de emissão neutrônica), resultando isótopos de berílio, também por captura de elétron, como no caso abaixo.[1]


{}^{7}_{3}\hbox{Li}\;\to\;{}^{7}_{4}\hbox{Be}\; + {\nu}_e

O Li-7 é um dos elementos primordiais, produzido por síntese nuclear após o big bang. Os isótopos de lítio dividem-se substancialmente numa grande variedade de processos naturais, incluindo a precipitação química na formação de minerais, processos metabólicos, e na substituição do magnésio e ferro em redes cristalinas de minerais argilosos em que o Li-6 é preferido ao Li-7.


Aplicações[editar | editar código-fonte]

Participação econômica na extração no mercado de lítio em 2011[2]
  Vidraria e cerâmica(29%)
  Baterias (27%)
  Graxas lubrificantes (12%)
  Lingotamento contínuo(5%)
  Tratamento de ar comprimido (4%)
  Polímeros (3%)
  Produção primária de alumínio (2%)
  Produção de farmácos (2%)
  Outras utilidades (16%)

Devido ao seu elevado calor específico, o maior de todos os sólidos, é usado em aplicações de transferência de calor e, por causa do seu elevado potencial eletroquímico é usado como um ânodo adequado para as baterias elétricas. Além destes tem outros usos:

Aplicações militares[editar | editar código-fonte]

O lítio metálico e as estruturas complexas moleculares de hidretos, como o Li[AlH]4 são utilizados como aditivos energéticos nos propelentes dos foguetes.[3] O hidreto de alumínio pode ser utilizado também como um combustível sólido.[4]

O lançamento do torpedo utiliza lítio como combustível

O Torpedo Mark 50 abastece um sistema de propulsão de energia química utilizando um pequeno tanque de gás de hexafluoreto de enxofre que é pulverizado sob um bloco de lítio sólido. A reação gera calor que é utilizado para produzir vapor. A pulverização do vapor no torpedo é dada a partir do ciclo Rankine.[5]

O hidreto de lítio contém lítio-6 que é utilizado nas bombas de hidrogênio. Na bomba, ele é utlizado em volta do centro de uma bomba atômica.[6]

Cerâmicas e vidrarias[editar | editar código-fonte]

O óxido de lítio é um fundente geralmente usado para o processamento do dióxido de silício, reduzindo o ponto de fusão e a viscosidade do material e conduzindo a melhoria de propriedades físicas de cerâmicas, como o baixo coeficiente de expansão térmica.[7] O óxido de lítio é um dos materiais para a fabricação de acessórios de cozinha. Em todo o mundo, esta substância demanda a maior quantidade de lítio.[2] O carbonato de lítio (Li2CO3) é geralmente utilizado para o aquecimento na conversão de óxidos.[8]

Graxas lubrificadas[editar | editar código-fonte]

O 3° maior consumo de lítio estão nas graxas. O hidróxido de lítio é uma base forte e quando aquecido com uma gordura produz um sabão que é composto de estearato de lítio. Este sabão tem a capacidade de engrossar os óleos e por isso é um lubrificante muito útil na industria, em especial sob altas temperaturas.[9] [10] [11]

Indústria Elétrica e Eletrônica[editar | editar código-fonte]

Nos últimos anos do século XX, por causa de seu alto potencial de eletrodo, o lítio veio a se tornar um componente importante do eletrólito e um dos eletrodos nas baterias. Por causa de sua baixa massa atômica, ele tem uma alta carga e uma potência específica. Uma bateria de íons de lítio típica pode gerar aproximadamente 3 volts por célula, comparado com 2,1 volts para a bateria de ácido de chumbo ou 1,5 volts de células de zinco-carbono. As baterias de íons de lítio, que são recarregáveis e tem uma alta densidade energética, não podem ser confundidas com as baterias de lítio, que são baterias primárias descartáveis com lítio ou seus compostos com o seu ânodo.[12] [13] Outras baterias recarregáveis que utilizam o lítio incluem a bateria de polímero de lítio, bateria Beltway e as baterias de nanofios.

Indústria Nuclear[editar | editar código-fonte]

O deuterido de lítio foi utilizado como combustível na bomba nuclear de Castle Bravo.

O Lítio-6 é um material de fonte para a produção de trítio e como um absorvedor de nêutrons nas fusões nucleares. O lítio na natureza contém cerca de 7,5% de lítio-6 no qual grandes quantidades de lítio-6 tem sido produzidos pela separação de isótopos para ser aplicadas nas bombas nucleares.[14] O Lítio-7 ganhou interesse na produção de fluido refrigerante nos reatores nucleares.[15]

O deutério de lítio foi um combustível utilizado nas fusões nucleares das primeiras bombas de hidrogênio. Quando bombardeados por neutrons, ambos 6Li e 7Li produzem o trítio. Esta reação, que não era compreeendida integralmente quando a primeira bomba de hidrogênio foi testada, foi responsável pelo desenvolvimento do campo de teste nuclear em Castle Bravo. O trítio se funde com deutério em uma reação de fusão nuclear que é relativamente fácil de conhecer. Outros detalhes permanecem secretos de Castle Bravo, pois o deutério de lítio-6 aparentemente é utilizado como um dos combustíveis das bombas nucleares, como um material de fusão.[16]

Medicamentos[editar | editar código-fonte]

O lítio é utilizado no tratamento do transtorno bipolar.[17] Os sais de lítio pode também podem auxiliar para diagnósticos relacionados como transtorno esquizoafetivo e a depressão nervosa. A parte ativa destes sais é o íon do lítio Li+.[17] Eles podem aumentar o risco de desenvolvimento da anomalia de Ebstein em récem-nascidos nas mulheres grávidas que utilizou durante o primeiro trimestre de gravidez esta substância.[18]

O lítio também tem sido pesquisado como uma possibilidade de tratamento de cefaleia em salvas.[19]

Metalurgia[editar | editar código-fonte]

Quando utilizado como um fundente para a solda ou para brasagem, o lítio metálico promove a fusão dos metais durante o processo e eliminação dos óxidos que se formam pela absorção das impurezas. A qualidade de fundente também é importante para a produção de cerâmicas, esmaltes, vidros. Ligas metálicas com o alumínio, cádmio, cobre e manganês são utilizadas para a produção de peças de alta performance em aviões.[20]

Purificação do ar[editar | editar código-fonte]

O cloreto de lítio e o brometo de lítio são hidroscópicos e são utilizados como dessecantes nas correntes gasosas.[9] O hidróxido de lítio e o peróxido de lítio são os sais mais utilizados nas áreas fechadas, como nas naves espaciais e nos submarinos para remover o dióxido de carbono e na purificação de ar, sendo um bom depurante do ar. O hidróxido de lítio absorve dióxido de carbono como ar transformando em carbonato de lítio e na combinação de outros hidróxidos alcalinos pelo baixo peso.

O peróxido de lítio (Li2O2) em presença da mistura e não somente reage com o dióxido de carbono para produzir o carbonato de lítio, mas também produz oxigênio.[21] [22] A reação é descrita abaixo:

2 Li2O2 + 2 CO2 → 2 Li2CO3 + O2.

Alguns dos compostos mencionados, como também o perclorato de lítio são utilizados na purficação de oxigênio utilizados nos submarinos. Estas podem também incluir pequenas quantidade de boro, magnésio, alumínio, silício, titânio, manganês e o ferro.[23]

Óptica[editar | editar código-fonte]

O fluoreto de lítio, que cresce artificialmente como um cristal, é um material limpo e translúcido utilizado pelos técnicos de óptica para transmitir os raios infravermelhos e ultravioletas. Ele tem um dos menores índices de refração e sua eficiência na transmissão dos raios infravermelhos e ultravioletas é maior se comparado com outras substâncias conhecidas.[24]

Química orgânica e dos polímeros[editar | editar código-fonte]

Os compostos de organolítio são extensamente utilizados na produção de polímeros e na química fina. Na indústria de polímeros, que domina o consumo do elemento, compostos de alquilas de lítio são catalisadores, nos iniciadores de radicais e [25] e na polimerização aniônica dos grupos funcionais das oleofinas.[26] [27] [28] Para a síntese de produtos de alto valor agregado, os compostos organolíticos funcionam como uma base forte e como reagentes para a formação de ligações carbônicas. Os compostos de organolítio são preparados a partir do lítio metálico e haletos de alquila.[29]

Outros compostos de lítio são utilizados como reagentes para produzir compostos orgânicos, incluindo os hidretos de alumínio e lítio (LiAlH4) e os hidretos de etil de boro e lítio (LiBH(C2H5)3).

História[editar | editar código-fonte]

Johan August Arfwedson recebe as menções em relação a descoberta do lítio em 1817.

O lítio (do grego λιθoς, pedra) foi descoberto por Johan August Arfwedson em 1818, após um ano de trabalho no laboratório de Berzelius, a partir da análise de uma mina de Berzelius em Utö, na Suécia, cuja a peralita (LiAlSi4O10) fora descoberto em 1800 pelo brasileiro, naturalista e estadista, José Bonifácio de Andrada e Silva na ilha de Utö (Suécia).[30] Em 1818 Christian G. Gmelin foi o primeiro a observar que os sais de lítio dão uma coloração roxa brilhante a uma chama. Ambos tentaram, sem êxito, isolar o elemento de seus sais, resultado finalmente obtido por W.T. Brande e Sir Humphry Davy efetuando a eletrólise do óxido de lítio.

O nome do elemento provém do fato de ter sido descoberto em um mineral, embora fosse encontrado mais tarde como os outros metais alcalinos, nas cinzas das plantas.

Em 1923 a empresa alemã "Metallgesellschaft AG" começou a produzir lítio através da eletrólise do cloreto de lítio fundido, que é o processo ainda usado.

Abundância e obtenção[editar | editar código-fonte]

É um metal escasso na crosta terrestre, encontrado disperso em certas rochas, porém nunca livre, dada a sua grande reatividade. É encontrado, também, em sais naturais, águas salgadas e águas minerais.

Desde a Segunda Guerra Mundial, a produção de lítio aumentou enormemente, sendo obtido de fontes de água mineral, águas salgadas e das rochas que o contêm, sempre por eletrólise do cloreto de lítio. Os principais minerais do qual é extraído são lepidolita, petalita, espodúmena e ambligonita. Nos Estados Unidos é extraído de salinas existentes na Califórnia e Nevada, principalmente.

Precauções[editar | editar código-fonte]

Como os outros metais alcalinos, o lítio puro é altamente inflamável e ligeiramente explosivo quando exposto ao ar e, especialmente, à água. Além disso é corrosivo, requerendo o emprego de meios adequados de manipulação para evitar o contato com a pele. Deve-se armazená-lo num hidrocarboneto líquido inflamável como, por exemplo, a gasolina. O lítio é considerado ligeiramente tóxico.

Farmacologia[editar | editar código-fonte]

Os sais de lítio têm aprovação para o tratamento de transtorno bipolar no Brasil e nos Estados Unidos. Inicialmente classificado como um anti-psicótico, o lítio (administrado em forma de carbonato de lítio) é hoje utilizado por seus efeitos reguladores de humor, anti-maníaco e, secundariamente, antidepressivo (sua eficácia para a depressão unipolar, entretanto, ainda não foi bem estabelecida). Além disso, um estudo indica que doses baixas de lítio, tanto em vermes quanto em humanos, confere benefícios anti-envelhecimento.[31]

Em níveis séricos mais elevados, os íons de lítio são considerados venenosos e requerem atenção clínica imediata. Entre os principais sintomas de contaminação por lítio, lista-se náusea, tontura, enjoos, diarreia e tremores nas mãos. Esses sintomas podem, entretanto, aparecer na faixa terapêutica para transtorno bipolar. Salienta-se, ainda, que a administração prolongada de lítio pode causar danos à tireoide e aos rins, exigindo monitoração periódica por meio de exames de sangue.

Referências[editar | editar código-fonte]

  1. Electron Capture of Beryllium-7 - library.thinkquest.org (em inglês)
  2. a b USGS. "Lithium" (PDF). Página visitada em 3 November 2012.
  3. Erro de citação: Tag <ref> inválida; não foi fornecido texto para as refs chamadas emsley
  4. LiAl-hydride
  5. Hughes, T.G.; Smith, R.B. and Kiely, D.H.. (1983). "Stored Chemical Energy Propulsion System for Underwater Applications". Journal of Energy 7 (2): 128–133. DOI:10.2514/3.62644.
  6. Emsley, John. Nature's Building Blocks. [S.l.: s.n.], 2011.
  7. Worldwide demand by sector
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  9. Erro de citação: Tag <ref> inválida; não foi fornecido texto para as refs chamadas CRC
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  11. Rand, Salvatore J.. Significance of tests for petroleum products. [S.l.]: ASTM International, 2003. 150–152 p. ISBN 0-8031-2097-4
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  13. Battery Anodes > Batteries & Fuel Cells > Research > The Energy Materials Center at Cornell. Emc2.cornell.edu. Página visitada em 10 October 2013.
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Ligações externas[editar | editar código-fonte]

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Ver também[editar | editar código-fonte]