Olítio (dogregolíthos, ou, "pedra", "cálculo" +sufixo nominal "io") é umelemento químico desímboloLi,número atômico 3 emassa atômica 7, contendo, na sua estrutura, trêsprótons e trêselétrons. Natabela periódica dos elementos químicos, pertencente ao grupo (ou família) 1 (anteriormente chamado 1A), doselementos alcalinos. Sobcondições normais de temperatura e pressão, é o metal mais leve e menos denso entre os elementos sólidos. Como todos os elementos alcalinos, o lítio tem reatividade e inflamabilidade elevada e, por essa razão, é, geralmente, estocado emóleo mineral. Quando é usinado, apresenta brilho, porém, em contato com o ar atmosférico ou na água, a superfície é corroída e adquire a cor cinza-prateada[1] e manchas pretas.
Por causa da sua elevada reatividade, o lítio não é encontrado em seuestado nativo, sendo encontrado na maioria das vezes na condição decomposto químico iônico. O lítio encontra-se em numerosos minerais pegmatitos devido a sua solubilidade iônica e está presente naágua marinha, sendo, geralmente, obtido na forma desalmoura e nasargilas. Em escala industrial, o lítio é isolado via eletrólise de uma mistura decloreto de lítio ecloreto de potássio.
Bateria de lítio
O lítio e seus compostos têm diversas aplicações industriais, incluindovidros ecerâmicas com resistência ao calor,ligas com altaforça específica resistência-peso utilizadas emaeronaves ebaterias de lítio ebateria de íon lítio - mais da metade da produção de lítio é consumida para este fim. Pequenas quantidades de lítio estão presentes em todos os organismos. O elemento possui funções de regulaçãoendócrina, sendo sua deficiência ligada àinfertilidade.[2][3]
O lítio é usado na fabricação de baterias, os íons de lítio, ou outras. Tem um grandepoder oxidativo, é facílimo de sofrercorrosão e possui densidade igual a 0,534 gramas por centímetro cúbico.
O teste da chama para o lítio
É o metal mais leve, com umadensidade aproximadamente a metade da água. Como os demaismetais alcalinos, émonovalente e bastantereativo. Por esse motivo, não é encontrado livre na natureza.Noteste da chama, torna-severmelho, porém se acombustão ocorrer violentamente, a chama adquire uma coloração branca brilhante.
Assim como os outrosmetais alcalinos, o lítio tem um únicoelétron de valência, que facilmente cede para a formação de umcátion.[4] Por causa disso, ele é um bom condutor de energia térmica e de eletricidade. É um elemento químico com elevada reatividade, embora seja o menos reativo se comparado com os outros elementos alcalinos devido à proximidade de seus elétrons de valência do núcleo atômico (permanecendo dois elétrons, estão no 1° orbital e têm baixo potencial de redução, e por isso eles não participam de ligações químicas.)
Os isótopos estáveis do lítio são dois, Li-6 e Li-7, sendo o segundo o maisabundante (92,5%). Foram identificados seisradioisótopos, sendo os mais estáveis o Li-8 com umperíodo de semidesintegração de 838 milissegundos e o Li-9 com 178,3 ms demeia-vida. Os demais isótoposradioativos possuem meias-vidas menores de 8,5 ms.
O Li-7 é um dos elementos primordiais, produzido porsíntese nuclear após obig bang. Os isótopos de lítio dividem-se substancialmente numa grande variedade de processos naturais, incluindo a precipitação química na formação deminerais, processosmetabólicos, e na substituição domagnésio eferro emredes cristalinas de minerais argilosos em que o Li-6 é preferido ao Li-7.
O lítio em nossosistema solar e em nossagaláxia provém de uma explosãonovae clássica de umaanã branca.[6] Não é tão abundante devido à sua relativa instabilidade nuclear, e controla a tendência dos elementos serem mais abundantes quanto mais leves: o lítio é menos abundante no sistema solar do que 25 dos 32 primeiros elementos da tabela periódica.[7] Usandoaprendizagem automática, os geólogos descobriram que asalmoura naFormação Smackover do sul doArkansas pode conter entre 5 milhões a 19 milhões de toneladas de lítio. Mesmo 5 milhões de toneladas seriam mais de nove vezes a demanda mundial projetada de lítio para carros elétricos em 2030.[8]
O lítio é encontrado emtraços em diversas plantas, nosplânctons e nosinvertebrados numa concentração de 69 até 5 760 partes por bilhão (ppb). Nosvertebrados, a concentração é relativamente baixa e, naspeles de todos os vertebrados e nos fluidos corporais, tem sido encontrado numa concentração de 21 a 763 ppb.[9] Osorganismos marinhos tendem abioacumular muito mais do que os animais terrestres.[10] Não se conhecem quaisquer funções fisiológicas em nenhum destes organismos,[9] porém estudos nutricionais nos animais têm indicado sua importância na saúde, sendo, assim, sugerido que ele seja classificado como um elemento fundamental, com umaingestão diária recomendada de 1 mg/dia.[11] Em 2011, estudos no Japão sugerem que a ocorrência do lítio na água potável pode aumentar aexpectativa de vida.[12]
Embora o lítio seja, geralmente, encontrado disperso naTerra, ele não é encontrado em seuestado nativo por causa da sua alta reatividade.[4] A quantidade total de lítio na hidrografia marinha é muito grande e está estimada em cerca de 230 bilhões de toneladas, onde o elemento está em uma concentração relativamente constante de 0,14 a 0,25 partes por milhão (ppm),[9][14] ou 25 micromoles.[15] As maiores concentrações de lítio estão nasfontes hidrotermais com concentração aproximada de 7 ppm.[9]
Estima-se que acrostaterrestre varia sua concentração de lítio entre 20 a 70 ppm, com a sua maior concentração nogranito. As pegmatitas de granito também fornecem uma grande abundância em minerais que contém lítio, com aespodumena e apetalita, sendo o meio de extração comercial mais utilizado. Outro significativo mineral de lítio é alepidolita.[16] Um novo meio de extração de lítio está nas rochas de hectorita, que é extraído exclusivamente pela Western Lithium Corporation nos Estados Unidos.[17]
De acordo com oManual do Lítio e Cálcio na Natureza, "O lítio é um elemento relativamente raro, embora ele seja encontrado em muitas rochas e algumas salmouras, porém sempre em escassas concentrações, do qual somente alguns têm potencial valor comercial. Muitos escasseam em quantidade, e outros em qualidade.".[18]
Johan August Arfwedson é considerado o descobridor do lítio em 1817
Apetalita (LiAlSi4O10) foi descoberta em 1800 pelo político e químicobrasileiroJosé Bonifácio de Andrada e Silva em uma mina na ilha deUtö, naSuécia.[19][20][21] Porém, a partir de 1817,Johan August Arfwedson trabalhando no laboratório de química deJöns Jakob Berzelius,detectou a presença de um elemento durante a sua análise do mineral de petalita.[22][23][24] Este elemento formava compostos similares ao dosódio e dopotássio, embora ocarboneto de lítio e ohidróxido de sódio sejam menos solúveis e maisalcalinos.[25] Berzelius deu o nome ao material alcalino "lithion/lithina", da palavragregaλιθoς (lithos, que significa "pedra"), para apresentar sua descoberta como um mineral sólido, como oposição ao potássio, que foi descoberto nas algas e o sódio que foi conhecido parcialmente pela sua grande abundância no sangue animal . Ele nomeou o material exógeno de "lithium".[4][20][24]
Arfwedson depois demonstrou que este elemento químico estava presente nos mineraisespodumena elepidolita.[20] Em 1818Christian G. Gmelin foi o primeiro a observar que os sais de lítio formavam uma coloração vermelho brilhante na chama.[20] De qualquer maneira, ambos tentavam e falhavam ao isolar o lítio em seu estado puro.[20][24][26] Em 1821,W.T. Brande eSirHumphry Davy obtiveram o elemento isolado via eletrólise deóxido de lítio, processo que foi utilizado anteriormente para isolar o potássio e o sódio.[26][27][28][29][30] Brande também descreveu bastante os sais de lítio, como o cloreto e, estimou que o óxido de lítio compõe cerca de 55% do metal, e que o peso atômico do lítio seria aproximadamente de 9,8 g/mol (valor atual ~6,94 g/mol).[31] Em 1855, grandes quantidades de lítio foram produzidas a partir da eletrólise decloreto de lítio porRobert Bunsen eAugustus Matthiessen.[20] A descoberta deu início a produção comercial de lítio em1923, iniciada pela empresaalemã "Metallgesellschaft AG" que começou a produção a partir dos sais decloreto de lítio ecloreto de potássio fundidos num processo que é utilizado até hoje.[20][32][33]
A produção e a utilização do lítio foram submetidas a drásticas mudanças na história. A primeira aplicação em larga escala foi na produção degraxas de lítio nos motores de aeronaves e similares naSegunda Guerra Mundial. As graxas de lítio é justificado devido a seu altoponto de fusão se comparado com outras graxas alcalinas e por ser menos corrosiva do que as graxas de cálcio. O pequeno mercado dos sabões de lítio e de graxas lubrificantes permanecem pela necessidade das operações de mineração nos Estados Unidos.
A demanda por lítio aumentou drasticamente durante aGuerra Fria (1946-1991) com a produção dosdesenhos de arma nuclear. Tanto o Lítio-6 e o Lítio-7 produzem o trítio quando irradiados por nêutrons e também são utilizados tanto para a obtenção de trítio como também na produção de combustível de sólidos de fusão utilizado dentro das bombas de hidrogênio na forma de deutério de lítio. OsEstados Unidos vieram a produzir o lítio a partir dos anos de 1950 até meados da década de 1980. No fim, o estoque de lítio foi de aproximadamente de 42 toneladas de hidróxido de lítio.[34]
Este elemento foi utilizado tanto para reduzir a temperatura de fusão do vidro e para melhorar a fundição do óxido de alumínio quando utilizado o processo de Hall-Héroult.[35] Estas aplicações predominavam no mercado de lítio durante meados da década de 1990. Depois do fim dacorrida nuclear houve o declínio da demanda e a venda dos estoques no departamento de Energia no mercado aberto reduziram o preço.[34] Além disso, várias empresas começaram a extrair lítio das salmouras por ser um método menos custoso do que a extração de minas abertas ou subterrâneas. Essas minas que não eram mais competitivas foram fechadas ou se reestruturaram para a extração de outros materiais, com exceção das minas de pegmatito do qual a mineração é viável. Por exemplo, as minas de Kings Mountain, na Carolina do Norte foram fechadas no início do século XXI.
A partir do início do século XXI, com o surgimento da demanda das baterias iônicas de lítio, as novas companhias tem expandido a extração de salmoura para atender as indústrias deste setor.[36][37] Por causa disso, desde 2007, o mercado de lítio tem como seu maior consumidor as indústrias de baterias iônicas de lítio.[38]
Desde o fim daSegunda Guerra Mundial, a produção de lítio tem aumentado significativamente. O metal é separado de outros elementos nasrochas ígneas, tais nas imagens de satélite acima. Os sais de lítio são extraídos das águas de nascentes minerais, nos depósitos e poços de salmoura. Ele é produzido via eletrólise a partir da mistura fundida de 55% decloreto de lítio e 45% decloreto de potássio sob temperatura de 450oC.[39] Em 1998, o preço do lítio chegou a95 US$ / kg (ou 43 US$/libra).[40]
As reservas mundiais de lítio encontradas em 2008 foram estimadas em 13 milhões de toneladas peloServiço Geológico dos Estados Unidos.[41] Os depósitos de lítio foram encontrados na América do Sul em toda a extensão da cordilheira dos Andes. OChile é o principal líder na produção de lítio, seguido pelaArgentina. Ambos os países extraem o lítio nas piscinas de água salgada. Nos Estados Unidos, este elemento químico é extraído das piscinas de água salgada deNevada.[42] Entretanto, metade das reservas mundiais conhecidas estão armazenadas naBolívia, uma nação situada sobre os declives do leste central dos Andes. Em 2009, a Bolívia foi negociando com as indústrias japonesas, francesas e coreanas para a sua extração.[43] De acordo com o Serviço Geológico Norte-Americano, o deserto deUyuni tem 5,4 milhões de toneladas de lítio.[43][44] Uma nova descoberta de depósito de lítio nas Rochas de Springs Uplift, nos Estados Unidos está estimado em 228 mil toneladas. Depósitos adicionais na sua formação poderiam extrapolar a última previsão citada, chegando a 18 milhões de toneladas.[45]
O lítio é um componente comum nasligas metálicas dealumínio,cádmio,cobre emanganês, utilizados na construção aeronáutica, e está sendo empregado com êxito na fabricação decerâmicas elentes, como a dotelescópio Refletor Hale de 5,0 metros de diâmetro de "Monte Palomar";
Também é usado como poderoso analgésico em operações sem risco.[carece de fontes?]
O lítio metálico e as estruturas complexas moleculares de hidretos, como oLi[AlH]4 são utilizados como aditivos energéticos nospropelentes dos foguetes.[27] O hidreto de alumínio pode ser utilizado também como umcombustível sólido.[47]
O Torpedo Mark 50 abastece um sistema de propulsão de energia química utilizando um pequeno tanque de gás dehexafluoreto 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 dociclo Rankine.[48]
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 baixocoeficiente de expansão térmica.[50] 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.[46] Ocarbonato de lítio (Li2CO3) é geralmente utilizado para o aquecimento na conversão de óxidos.[51]
O 3° maior consumo de lítio estão nas graxas. O hidróxido de lítio é umabase forte e, quando aquecido com uma gordura, produz umsabão que é composto deestearato de lítio. Este sabão tem a capacidade de engrossar osóleos e, por isso, é um lubrificante muito útil na indústria, em especial sob altas temperaturas.[42][52][53]
O Lítio é muito utilizado para a produção de baterias
Nos últimos anos doséculo 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 baixamassa 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 têm uma alta densidade energética, não podem ser confundidas com aspilhas de lítio, que são baterias primárias descartáveis com lítio ou seus compostos com o seuânodo.[54][55] Outras baterias recarregáveis que utilizam o lítio incluem a bateria de polímero de lítio,bateria Beltway e asbaterias de nanofios.
O deuterido de lítio foi utilizado como combustível na bomba nuclear deCastle Bravo.
O Lítio é um material de fonte para a produção detrítio e como um absorvedor de nêutrons nasfusões 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 nasbombas nucleares.[56] O Lítio-7 ganhou interesse na produção de fluido refrigerante nosreatores nucleares.[57]
O deutério de lítio foi um combustível utilizado nas fusões nucleares das primeirasbombas de hidrogênio. Quando bombardeados pornêutrons, ambos6Li e7Li produzem otrítio. Esta reação, que não era compreendida integralmente quando a primeira bomba de hidrogênio foi testada, foi responsável pelo desenvolvimento do campo de teste nuclear emCastle Bravo. O trítio se funde comdeutério 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 dasbombas nucleares, como um material de fusão.[58]
O lítio é utilizado no tratamento dotranstorno bipolar.[59] Os sais de lítio também podem auxiliar para casos de diagnósticos relacionados comotranstorno esquizoafetivo edepressão nervosa. A parte ativa destes sais é o íon do lítio Li+.[59]Ele pode aumentar o risco de desenvolvimento daanomalia de Ebstein em recém-nascidos de mulheres que utilizaram o medicamento durante o primeiro trimestre de gravidez.[60]
O lítio também tem sido pesquisado como uma possibilidade de tratamento decefaleia em salvas.[61]
Quando utilizado como um fundente para asolda ou parabrasagem, o lítio metálico promove a fusão dos metais durante o processo e eliminação dosóxidos que se formam pela absorção das impurezas. A qualidade de fundente também é importante para a produção decerâmicas,esmaltes, vidros.Ligas metálicas com o alumínio, cádmio, cobre e manganês são utilizadas para a produção de peças de alta performance em aviões.[62]
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.[63][64] A reação é descrita abaixo:
Ofluoreto 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.[66]
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 sãocatalisadores, nos iniciadores de radicais e[67] e napolimerização aniônica dos grupos funcionais das oleofinas.[68][69][70]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.[71]
Outros compostos de lítio são utilizados como reagentes para produzir compostos orgânicos, incluindo oshidretos de alumínio e lítio (LiAlH4) e os hidretos de etil de boro e lítio (LiBH(C2H5)3).
Como os outrosmetais alcalinos, o lítio puro é altamenteinflamável e ligeiramenteexplosivo quando exposto aoar e, especialmente, àágua. Além disso écorrosivo, requerendo o emprego de meios adequados de manipulação para evitar o contato com apele. Deve-se armazená-lo numhidrocarboneto líquido inflamável como, por exemplo, agasolina. O lítio é considerado ligeiramentetóxico.
Ossais de lítio têm aprovação para o tratamento detranstorno bipolar no Brasil e nos Estados Unidos. Inicialmente classificado como umantipsicótico, o lítio (administrado em forma decarbonato de lítio) é, hoje, utilizado por seus efeitos reguladores de humor, antimaníaco 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, conferem benefícios antienvelhecimento.[72]
Em níveisséricos mais elevados, os íons de lítio são considerados venenosos e requerem atenção clínica imediata. Entre os principais sintomas de contaminação por lítio, listam-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 àtireoide e aosrins, exigindo monitoração periódica por meio deexames de sangue.
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