Опитите на Арфедсон да изолира в чист вид този тайнствен елемент били неуспешни. Щастието обаче се усмихнало на английския химик Уилям Томас Бранде, който през1821 година успял да получи лития в чист вид чрез електролиза на литиев оксид по метода на неговия сънародник – знаменития химик сър Хъмфри Дейви. Полученото незначително количество литий се оказало недостатъчно за изследване на свойствата на новооткрития елемент. Едва през 1855 година германецът Роберт Бунзен и англичанинът Аугустус Матиесен, независимо един от друг, успяват да получат по-значително количество литий чрез електролиза на стопилка от литиев хлорид. Откритият от тях метод и до сега е най-използваният за получаване на този елемент.
Оказало се, че литият е
необичайно лек метал –
почти два пъти по-лек от водата! Притежавал метален блясък, но той можел да се наблюдава само когато е във вакуум. На въздуха литият бурно реагирал с кислорода и азота и блясъкът му бързо изчезвал. С водата взаимодействал с отделяне на водород, както натрият и калият, макар и не така интензивно. След подробно изучаване на свойствата му на лития е отредено първото място в групата на алкалните метали, като му е присвоен номер 3 в Периодичната система на елементите.
По разпространение в Слънчевата система литият заема 25-то място, а в земната кора – 27-мо, където неговото съдържание съставлява около 0,0065%. Поради високата му химическа активност литият не се среща в свободно състояние, а единствено под формата на минерали, които наброяват повече от 150. Най-разпространени са алумосиликатите сподумен, лепидолит, петалит и амблигонит. В рудника Ета в щата Южна Дакота е бил изкопан игловиден кристал на сподумен с маса около 100 тона! Литий е открит в някои извори и водни басейни, но съдържанието му е твърде ниско, поради което неговото добиване от тях е изключително неефективно.
Литият има два стабилни изотопа – литий -7 (92%) и литий -6 (8%). Получени са и два нестабилни, радиоактивни изотопа на лития – с масови числа 8 и 9, чието време на „живот“ е значително по-кратко от 1 секунда.
До неотдавна литият, считан за аутсайдер в Първа група на Периодичната система, е с твърде незначително приложение, далеч по-скромно от това на неговите събратя от тази група – натрия и калия. Той намира ограничено приложение в металургичната промишленост – за подобряване на качеството на стоманата и редица други метали и сплави. В авиационната промишленост намират приложение сплави на алуминия с лития, както и сплавта „склерон“ на алуминия, лития и цинка. Тази на лития с берилия се отличава с голяма твърдост и корозионна устойчивост и относително тегло близко до това на водата. Литиевият флуорид, който е прозрачен за ултравиолетовите лъчи, се използва за направата на прецизни апаратури и в телескопите.
Съединения на лития се използват за получаване на
специални глазури, емайли, висококачествен порцелан и термоустойчиви стъкла, както и на смазочни масла със специално предназначение. Благодарение на свойството да отделя водород при контакта му с вода, литиевият хидрид се използва за надуване на гумени лодки, спасителни ризи и пояси. Във военното дело съединения на лития се използват за производство на трасиращи куршуми и снаряди. В качеството им на катализатори някои съединения на лития намират приложение в органичния синтез.
Интересът към лития започва да нараства лавинообразно в средата на миналия век в резултат на някои открития, които разкриват невероятни перспективи за неговото приложение. Едно от откритията е свързано с ядрената енергетика. Оказва се, че изотопът на лития – литий-7, притежава редица ценни качества за топлопреносител в ядрените електроцентрали – широк диапазон на течното състояние (от 180 до 1342⁰С), ниска плътност, способност да улавя топлинните неутрони, висока специфична топлоемкост и пр.
От средата на миналия век
интересът на учените към колосалната енергия,
закътана в ядрените ядра, нараства главоломно. След откритията, свързани с делението на Уран-235, интересът се насочва към ядрения синтез. Учените пресмятат, че при взаимодействието на тежките изотопи на водорода – деутерия и трития, би се освободила много повече енергия, отколкото при деленето на урановото ядро. За да се слеят двете ядра обаче е необходима температура от милиони градуси Целзий. За да пламне термоядреният факел, двете изходни вещества – деутерият и тритият, трябва да бъдат плътно опаковани, т.е. да са поне в течно състояние. Но те се втечняват едва при температури, близки до абсолютната нула (-273,15⁰С)! И тогава на помощ идва литият. По-точно деутеритите и трититите на литий-6, които позволяват да се „опаковат“ достатъчно плътно взаимодействащите вещества. Необходимата „звездна“ температура се осигурява от уранова бомба-запалка. Така светът се изправя пред още една ужасяваща угроза – термоядрената (водородната) бомба с многократно по-голяма разрушителна мощ от урановата. Докато в урановата бомба зарядът все пак е ограничен от т.нар. критична маса, във водородната бомба той е на практика неограничен. Предвид значително по-малкото радиоактивно замърсяване на водородната бомба в сравнение с урановата същата езуитски беше наречена „чиста“. Затова пък при нейното използване за миг могат да загинат милиони.
Следва да се отбележи, че литият има ключова роля в производството на най-тежкия изотоп на водорода – трития. При бомбардиране на литий-6 с бавни неутрони продукт на ядрената реакция са хелий и... тритий.
И докато в термоядрената бомба процесът на сливането на двете ядра на водорода е извън контрол, много по-примамлива е идеята за контролирания термоядрен синтез, при практическото осъществяване на който светът буквално би се къпал в евтина енергия. В наши дни научният свят полага неимоверни усилия за постигането на тази грандиозна цел, която би решила завинаги проблемите на света с недостига на източници на енергия. Реализирането на тази цел не може да се осъществи без помощта на лития.
През 2019 година
Нобеловата награда по химия
си разделят трима изследователи – американският физик Джон Гудинаф, англо-американският химик Стенли Уитингам и японският инженер-химик Акира Йошино. Най-престижната научна награда те получават за създаването на литиево-йонните батерии, които допринасят за грандиозни промени в света. В качеството на отрицателен електрод в литиево-йонните батерии се използва въглероден материал и литиево съединение – в качеството на положителен електрод. Процесът на зареждане и разреждане се свежда до интеркалиране и деинтеркалиране на литиеви йони. Литиево-йонните батерии имат редица предимства – значителен капацитет, дълъг живот на цикъла, бързо зареждане, ниска скорост на саморазреждане, липса на токсични елементи в тях (олово, кадмий, живак). Енергийната плътност на литиево-йонните батерии е два пъти по-висока от тази на стандартните никел-кадмиеви батерии. Те не се нуждаят от презареждане в определен момент, т.е. могат да се дозаредят по всяко време. Тези батерии определено са най-обещаващото направление за производство на висококачествени и мощни акумулаторни батерии.
В резултат на стремителното развитие на производството на електрически автомобили в света осезаемо се почувства недостиг на най-важния компонент на литиево-йонните батерии – литият. Съгласно прогнозите на S&P Global Commodity Insights през настоящата година продажбата на електромобили ще достигне 13,8 милиона, като до 2030 години ще нарасне до над 30 милиона. Достатъчно е да споменем, че в батерията на Tesla Model S се влагат около 12 килограма литий. Световното производство на литий през 2022 г. се оценява на 130 хиляди тона. Основни производители, заемащи около 90% от пазара, са Австралия, Чили и Китай. Мрачните прогнози сочат, че само след две години в света може да настъпи истински глад за литий. Което би довело до невероятен срив в много направления – производството на мобилни устройства, лаптопи, всевъзможни акумулаторни инструменти, които наводниха пазара и, разбира се, в производството на електромобили.
В света действат 101 литиеви мини, но в много страни усилено се търсят нови находища и се разработват нови такива на безценния метал. И вече никой не си спомня за времето, когато литият беше само скромен и незабележим аутсайдер.
Доц. д-р Димитър ПОПОВ
