История лития началась в самые первые мгновения существования нашей Вселенной. Всего через секунду после Большого взрыва появились элементарные частицы, а спустя несколько минут их столкновения привели к образованию ядер первых химических элементов. Среди них был не только водород и гелий, но и металл — литий. На протяжении следующих ста миллионов лет, до зажигания первых звёзд и формирования более тяжёлых элементов, литий оставался единственным металлом в тёмном космическом пространстве. Сегодня, несмотря на его космическое происхождение, на Земле его запасы ограничены. Почему так произошло, какую роль литий играет в наших устройствах и откуда мы его берём?
«Рассеянный» литий
Литий занимает третью строчку в таблице Менделеева, являясь одним из простейших элементов. Однако простота не всегда означает распространённость. Хотя водород и гелий составляют почти 99% массы Вселенной, литий встречается гораздо реже. Его содержание в земной коре оценивается всего в 20 частей на миллион, что делает его более редким, чем такие металлы, как титан, никель или кобальт.
Безусловно, лития на нашей планете значительно больше, чем золота или платины, но обнаружить его месторождения — сложная задача. В отличие от благородных металлов, литий не образует концентрированных залежей или самородков. Его атомы как бы «рассеяны» по всей Земле. Причина кроется в химической природе лития: это щелочной металл, обладающий чрезвычайно высокой реакционной способностью. Наглядный пример — его бурная реакция с водой, напоминающая растворение шипучей таблетки. Подобные процессы, происходящие в природе на протяжении миллиардов лет, привели к тому, что литий обычно существует в растворённом виде в воде или в составе определённых минералов, а не в чистой металлической форме.
«Энергичный» литий: двигатель прогресса
В современном мире литий стал незаменимым элементом для множества высокотехнологичных отраслей. Его уникальные свойства нашли применение в создании лёгких и пластичных авиационных сплавов, в процессах сварки алюминиевых деталей, производстве особо прочного безопасного стекла и оптических линз с заданными характеристиками.
Особая роль отводится литию в энергетике. Он служит высокоэффективным теплоносителем в ядерных реакторах. Более того, именно превращение лития в гелий стало первой в истории человечества лабораторной демонстрацией реакции термоядерного синтеза, которую в 1932 году провёл австралийский физик Марк Олифант, открывший также тритий.
Сегодня более половины всего добываемого лития потребляет индустрия аккумуляторов. Литий-ионные батареи, сердцем которых является этот металл, стали стандартом для электромобилей, смартфонов, ноутбуков и другой портативной электроники. Низкая плотность лития и его способность легко отдавать электроны в ходе химических реакций делают его идеальным материалом для катодов, позволяя создавать аккумуляторы, которые сочетают в себе высокую энергоёмкость, мощность, компактность и малый вес.
Обратите внимание: Японцы хотят уничтожать космический мусор с помощью плазменной пушки.
Добываемый литий: источники и технологии
Основными источниками лития являются солёные озёра (рассолы), подземные воды и твёрдые руды. Хотя этот металл входит в состав более сотни различных минералов, промышленное значение имеют лишь немногие, в первую очередь сподумен и лепидолит. Добыча из рудных месторождений, как правило, даёт более концентрированное сырьё, но процесс извлечения металла из твёрдой породы сложнее и затратнее.
В настоящее время львиная доля мирового лития извлекается из подземных рассолов под солончаками Южной Америки. Технология выглядит так: солёную воду качают из-под земли и направляют в огромные искусственные бассейны-испарители, где она находится месяцы или даже годы. Под воздействием солнца и ветра вода постепенно испаряется, а концентрация лития в рассоле многократно возрастает. После этого обогащённый раствор поступает на перерабатывающий завод для финального выделения карбоната или гидроксида лития.
В связи с растущим спросом на литий, особенно со стороны производителей электромобилей, учёные активно ищут альтернативные и более эффективные способы его добычи. Одно из перспективных направлений — извлечение лития из попутных вод, которые сопровождают добычу нефти и газа. Эти глубинные воды, поднимаемые на поверхность вместе с углеводородами, содержат целый спектр минералов, включая литий. Разработка технологий, позволяющих экономично выделять литий в процессе подготовки нефти, могла бы создать дополнительный, а возможно, и более дешёвый источник этого ценного металла.
Гигантским, но пока труднодоступным резервуаром лития является мировой океан, в водах которого растворены миллиарды тонн этого элемента. Современные методы добычи из морской воды остаются нерентабельными из-за крайне низкой концентрации, однако уже создаются экспериментальные фильтры и мембраны, способные селективно «вылавливать» ионы лития, что открывает перспективы на будущее.
[My]Энергия(Производство энергии)НаукаНаучныйпопЛитийЛитий-ионный аккумуляторВидеоYouTubeДлинный пост 2Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Как древний металл Вселенной стал незаменимым элементом наших гаджетов.