鋰

鋰
高雄市立女子高級中學化學科洪瑞和老師/國立中山大學化學系張祖辛副教授責任編輯

鋰元素是1817年被瑞典年輕的化學家Arfvedson J. A. 1792 ~1841發現的。當時Arfvedson在瑞典著名的化學家Berzelius J. J. (1779~1848 ) 的實驗室工作。他在分析採集的鋰鋁矽酸鹽 (petalite ore) 時發現礦石的組成成分與已知的鈉、鉀化合物略有不同，它的碳酸鹽、氫氧化物的溶解度比鈉、鉀的差，且鹼性較強。這使他考慮到很可能在這種礦石中，含有某種尚未被分析出來的未知新元素。於是他利用新金屬硫酸鹽與鉀和鈉的硫酸鹽在水中的溶解度不同，首先分離出這種未知新金屬的硫酸鹽。鋰是自然界裡第三個被發現的鹼金屬元素。Berzelius將這種鹼性物質命名為”lithos”，希臘文意義是”石頭”，以表示其是在礦物中發現，而不像鈉、鉀是在植物組織中被找到的。Lithium的元素符號為Li，中文為鋰。此元素的單質態，則是在1821年，利用電解法由化合物中還原而得。工業上，鋰金屬的生產是電解融熔態的氯化鋰和氯化鉀混合物而得。

鋰的性質：

鋰是一種柔軟、銀白色的金屬，是所有固體中比熱最大的，因而常用於熱傳導應用上。鋰活性極大，在空氣中會很快地氧化變黑，應保存在石油中。因活性極大，自然界以化合物形式產出。鋰及其化合物在工業上的應用有耐熱玻璃、陶瓷、合金，核物理上也有其用途。鋰金屬極軟，可用小刀切開，新切面為銀白色，但很快氧化變灰。密度極小 (0.534g/cm³)，會浮在水面上，並與水劇烈作用，產生氫氣。鋰電池是一種性能可靠、質輕、體積小、壽命長的高效能電池。由鋰的標準還原電位來看，它是一種很活潑的金屬，但在鹼金屬中它是最不活潑的。液態鋰是已知腐蝕性相當強的物質，一旦接觸到玻璃容器，會立即反應產生亮白綠色光並將玻璃容器蝕出一個破洞。工業上，鋰最大的用途是作為鋰黃油潤滑用，主要是利用C₁₇H₃₅COOLi與油的混合物具有良好的抗水、耐候性。鋰離子的高電荷密度使一些鋰化合物有相當的共價性。

1. 鋰與水的反應：Li + H₂O → LiOH + 1/2 H₂，鋰與水反應不如鈉與水反應劇烈。因為鋰的熔點高，反應時放出的熱量不足以使它熔化，因此固態鋰與水接觸的機會不如液態的鈉，且反應產物LiOH的溶解度較小，覆蓋在鋰的表面上阻礙了反應的進一步進行。

2. 鋰與氧的反應：金屬鋰在空氣中燃燒生成白色的氧化鋰和氮化鋰。4Li + O₂ → 2Li₂O；6Li + N₂ → 2Li₃N。氮化鋰遇到水就會釋放出氮氣。

3. 鋰與氫的反應：活性大的鹼金屬均能與氫在高溫下直接與氫原子結合。鹼金屬原子最外層的1個s電子形成氫負離子與鹼金屬生成離子型氫化物。常用的鹼金屬氫化物有LiH和NaH，高溫下所有的鹼金屬氫化物都是強還原劑，能將高熔點金屬氧化物還原為金屬，將硫酸鹽還原成相應的硫化物，是相當重要的還原劑。

鋰的化合物：

1. 氫化鋰LiH非常活潑，是強還原劑。遇水發生激烈反應並放出氫氣： LiH + H₂O → LiOH + H₂，氫化鋰是最穩定的鹼金屬氫化物，它可以加熱至熔點(680℃)不分解，而其他鹼金屬氫化物早已分解。

2. 氫氧化物：鹼金屬溶于水生成相應的氫氧化物，它們最顯著的化學性質是強鹼性；對纖維和皮膚都有強烈的腐蝕作用，所以稱它們為苛性鹼。皆為白色晶狀固體，具有較低的熔點。除LiOH在水中的溶解度（13g/100g水）較小外，其餘鹼金屬的氫氧化物都易溶於水並放出大量的熱。

參考資料
1. http://en.wikipedia.org/wiki/Lithium
2. 車雲霞、申泮文，2005年，化學元素周期系，南開大學出版社。