Содержание
Литий, химические свойства, получение
1
H
ВодородВодород
1,008
1s1
2,2
Бесцветный газ
t°пл=-259°C
t°кип=-253°C
2
He
ГелийГелий
4,0026
1s2
Бесцветный газ
t°кип=-269°C
3
Li
ЛитийЛитий
6,941
2s1
0,99
Мягкий серебристо-белый металл
t°пл=180°C
t°кип=1317°C
4
Be
БериллийБериллий
9,0122
2s2
1,57
Светло-серый металл
t°пл=1278°C
t°кип=2970°C
5
B
БорБор
10,811
2s2 2p1
2,04
Темно-коричневое аморфное вещество
t°пл=2300°C
t°кип=2550°C
6
C
УглеродУглерод
12,011
2s2 2p2
2,55
Прозрачный (алмаз) / черный (графит) минерал
t°пл=3550°C
t°кип=4830°C
7
N
АзотАзот
14,007
2s2 2p3
3,04
Бесцветный газ
t°пл=-210°C
t°кип=-196°C
8
O
КислородКислород
15,999
2s2 2p4
3,44
Бесцветный газ
t°пл=-218°C
t°кип=-183°C
9
F
ФторФтор
18,998
2s2 2p5
4,0
Бледно-желтый газ
t°пл=-220°C
t°кип=-188°C
10
Ne
НеонНеон
20,180
2s2 2p6
Бесцветный газ
t°пл=-249°C
t°кип=-246°C
11
Na
НатрийНатрий
22,990
3s1
0,93
Мягкий серебристо-белый металл
t°пл=98°C
t°кип=892°C
12
Mg
МагнийМагний
24,305
3s2
1,31
Серебристо-белый металл
t°пл=649°C
t°кип=1107°C
13
Al
АлюминийАлюминий
26,982
3s2 3p1
1,61
Серебристо-белый металл
t°пл=660°C
t°кип=2467°C
14
Si
КремнийКремний
28,086
3s2 3p2
1,9
Коричневый порошок / минерал
t°пл=1410°C
t°кип=2355°C
15
P
ФосфорФосфор
30,974
3s2 3p3
2,2
Белый минерал / красный порошок
t°пл=44°C
t°кип=280°C
16
S
СераСера
32,065
3s2 3p4
2,58
Светло-желтый порошок
t°пл=113°C
t°кип=445°C
17
Cl
ХлорХлор
35,453
3s2 3p5
3,16
Желтовато-зеленый газ
t°пл=-101°C
t°кип=-35°C
18
Ar
АргонАргон
39,948
3s2 3p6
Бесцветный газ
t°пл=-189°C
t°кип=-186°C
19
K
КалийКалий
39,098
4s1
0,82
Мягкий серебристо-белый металл
t°пл=64°C
t°кип=774°C
20
Ca
КальцийКальций
40,078
4s2
1,0
Серебристо-белый металл
t°пл=839°C
t°кип=1487°C
21
Sc
СкандийСкандий
44,956
3d1 4s2
1,36
Серебристый металл с желтым отливом
t°пл=1539°C
t°кип=2832°C
22
Ti
ТитанТитан
47,867
3d2 4s2
1,54
Серебристо-белый металл
t°пл=1660°C
t°кип=3260°C
23
V
ВанадийВанадий
50,942
3d3 4s2
1,63
Серебристо-белый металл
t°пл=1890°C
t°кип=3380°C
24
Cr
ХромХром
51,996
3d5 4s1
1,66
Голубовато-белый металл
t°пл=1857°C
t°кип=2482°C
25
Mn
МарганецМарганец
54,938
3d5 4s2
1,55
Хрупкий серебристо-белый металл
t°пл=1244°C
t°кип=2097°C
26
Fe
ЖелезоЖелезо
55,845
3d6 4s2
1,83
Серебристо-белый металл
t°пл=1535°C
t°кип=2750°C
27
Co
КобальтКобальт
58,933
3d7 4s2
1,88
Серебристо-белый металл
t°пл=1495°C
t°кип=2870°C
28
Ni
НикельНикель
58,693
3d8 4s2
1,91
Серебристо-белый металл
t°пл=1453°C
t°кип=2732°C
29
Cu
МедьМедь
63,546
3d10 4s1
1,9
Золотисто-розовый металл
t°пл=1084°C
t°кип=2595°C
30
Zn
ЦинкЦинк
65,409
3d10 4s2
1,65
Голубовато-белый металл
t°пл=420°C
t°кип=907°C
31
Ga
ГаллийГаллий
69,723
4s2 4p1
1,81
Белый металл с голубоватым оттенком
t°пл=30°C
t°кип=2403°C
32
Ge
ГерманийГерманий
72,64
4s2 4p2
2,0
Светло-серый полуметалл
t°пл=937°C
t°кип=2830°C
33
As
МышьякМышьяк
74,922
4s2 4p3
2,18
Зеленоватый полуметалл
t°субл=613°C
(сублимация)
34
Se
СеленСелен
78,96
4s2 4p4
2,55
Хрупкий черный минерал
t°пл=217°C
t°кип=685°C
35
Br
БромБром
79,904
4s2 4p5
2,96
Красно-бурая едкая жидкость
t°пл=-7°C
t°кип=59°C
36
Kr
КриптонКриптон
83,798
4s2 4p6
3,0
Бесцветный газ
t°пл=-157°C
t°кип=-152°C
37
Rb
РубидийРубидий
85,468
5s1
0,82
Серебристо-белый металл
t°пл=39°C
t°кип=688°C
38
Sr
СтронцийСтронций
87,62
5s2
0,95
Серебристо-белый металл
t°пл=769°C
t°кип=1384°C
39
Y
ИттрийИттрий
88,906
4d1 5s2
1,22
Серебристо-белый металл
t°пл=1523°C
t°кип=3337°C
40
Zr
ЦирконийЦирконий
91,224
4d2 5s2
1,33
Серебристо-белый металл
t°пл=1852°C
t°кип=4377°C
41
Nb
НиобийНиобий
92,906
4d4 5s1
1,6
Блестящий серебристый металл
t°пл=2468°C
t°кип=4927°C
42
Mo
МолибденМолибден
95,94
4d5 5s1
2,16
Блестящий серебристый металл
t°пл=2617°C
t°кип=5560°C
43
Tc
ТехнецийТехнеций
98,906
4d6 5s1
1,9
Синтетический радиоактивный металл
t°пл=2172°C
t°кип=5030°C
44
Ru
РутенийРутений
101,07
4d7 5s1
2,2
Серебристо-белый металл
t°пл=2310°C
t°кип=3900°C
45
Rh
РодийРодий
102,91
4d8 5s1
2,28
Серебристо-белый металл
t°пл=1966°C
t°кип=3727°C
46
Pd
ПалладийПалладий
106,42
4d10
2,2
Мягкий серебристо-белый металл
t°пл=1552°C
t°кип=3140°C
47
Ag
СереброСеребро
107,87
4d10 5s1
1,93
Серебристо-белый металл
t°пл=962°C
t°кип=2212°C
48
Cd
КадмийКадмий
112,41
4d10 5s2
1,69
Серебристо-серый металл
t°пл=321°C
t°кип=765°C
49
In
ИндийИндий
114,82
5s2 5p1
1,78
Мягкий серебристо-белый металл
t°пл=156°C
t°кип=2080°C
50
Sn
ОловоОлово
118,71
5s2 5p2
1,96
Мягкий серебристо-белый металл
t°пл=232°C
t°кип=2270°C
51
Sb
СурьмаСурьма
121,76
5s2 5p3
2,05
Серебристо-белый полуметалл
t°пл=631°C
t°кип=1750°C
52
Te
ТеллурТеллур
127,60
5s2 5p4
2,1
Серебристый блестящий полуметалл
t°пл=450°C
t°кип=990°C
53
I
ИодИод
126,90
5s2 5p5
2,66
Черно-серые кристаллы
t°пл=114°C
t°кип=184°C
54
Xe
КсенонКсенон
131,29
5s2 5p6
2,6
Бесцветный газ
t°пл=-112°C
t°кип=-107°C
55
Cs
ЦезийЦезий
132,91
6s1
0,79
Мягкий серебристо-желтый металл
t°пл=28°C
t°кип=690°C
56
Ba
БарийБарий
137,33
6s2
0,89
Серебристо-белый металл
t°пл=725°C
t°кип=1640°C
57
La
ЛантанЛантан
138,91
5d1 6s2
1,1
Серебристый металл
t°пл=920°C
t°кип=3454°C
58
Ce
ЦерийЦерий
140,12
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=798°C
t°кип=3257°C
59
Pr
ПразеодимПразеодим
140,91
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=931°C
t°кип=3212°C
60
Nd
НеодимНеодим
144,24
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=1010°C
t°кип=3127°C
61
Pm
ПрометийПрометий
146,92
f-элемент
Светло-серый радиоактивный металл
t°пл=1080°C
t°кип=2730°C
62
Sm
СамарийСамарий
150,36
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=1072°C
t°кип=1778°C
63
Eu
ЕвропийЕвропий
151,96
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=822°C
t°кип=1597°C
64
Gd
ГадолинийГадолиний
157,25
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=1311°C
t°кип=3233°C
65
Tb
ТербийТербий
158,93
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=1360°C
t°кип=3041°C
66
Dy
ДиспрозийДиспрозий
162,50
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=1409°C
t°кип=2335°C
67
Ho
ГольмийГольмий
164,93
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=1470°C
t°кип=2720°C
68
Er
ЭрбийЭрбий
167,26
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=1522°C
t°кип=2510°C
69
Tm
ТулийТулий
168,93
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=1545°C
t°кип=1727°C
70
Yb
ИттербийИттербий
173,04
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=824°C
t°кип=1193°C
71
Lu
ЛютецийЛютеций
174,96
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=1656°C
t°кип=3315°C
72
Hf
ГафнийГафний
178,49
5d2 6s2
Серебристый металл
t°пл=2150°C
t°кип=5400°C
73
Ta
ТанталТантал
180,95
5d3 6s2
Серый металл
t°пл=2996°C
t°кип=5425°C
74
W
ВольфрамВольфрам
183,84
5d4 6s2
2,36
Серый металл
t°пл=3407°C
t°кип=5927°C
75
Re
РенийРений
186,21
5d5 6s2
Серебристо-белый металл
t°пл=3180°C
t°кип=5873°C
76
Os
ОсмийОсмий
190,23
5d6 6s2
Серебристый металл с голубоватым оттенком
t°пл=3045°C
t°кип=5027°C
77
Ir
ИридийИридий
192,22
5d7 6s2
Серебристый металл
t°пл=2410°C
t°кип=4130°C
78
Pt
ПлатинаПлатина
195,08
5d9 6s1
2,28
Мягкий серебристо-белый металл
t°пл=1772°C
t°кип=3827°C
79
Au
ЗолотоЗолото
196,97
5d10 6s1
2,54
Мягкий блестящий желтый металл
t°пл=1064°C
t°кип=2940°C
80
Hg
РтутьРтуть
200,59
5d10 6s2
2,0
Жидкий серебристо-белый металл
t°пл=-39°C
t°кип=357°C
81
Tl
ТаллийТаллий
204,38
6s2 6p1
Серебристый металл
t°пл=304°C
t°кип=1457°C
82
Pb
СвинецСвинец
207,2
6s2 6p2
2,33
Серый металл с синеватым оттенком
t°пл=328°C
t°кип=1740°C
83
Bi
ВисмутВисмут
208,98
6s2 6p3
Блестящий серебристый металл
t°пл=271°C
t°кип=1560°C
84
Po
ПолонийПолоний
208,98
6s2 6p4
Мягкий серебристо-белый металл
t°пл=254°C
t°кип=962°C
85
At
АстатАстат
209,98
6s2 6p5
2,2
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
t°пл=302°C
t°кип=337°C
86
Rn
РадонРадон
222,02
6s2 6p6
2,2
Радиоактивный газ
t°пл=-71°C
t°кип=-62°C
87
Fr
ФранцийФранций
223,02
7s1
0,7
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
t°пл=27°C
t°кип=677°C
88
Ra
РадийРадий
226,03
7s2
0,9
Серебристо-белый радиоактивный металл
t°пл=700°C
t°кип=1140°C
89
Ac
АктинийАктиний
227,03
6d1 7s2
1,1
Серебристо-белый радиоактивный металл
t°пл=1047°C
t°кип=3197°C
90
Th
ТорийТорий
232,04
f-элемент
Серый мягкий металл
91
Pa
ПротактинийПротактиний
231,04
f-элемент
Серебристо-белый радиоактивный металл
92
U
УранУран
238,03
f-элемент
1,38
Серебристо-белый металл
t°пл=1132°C
t°кип=3818°C
93
Np
НептунийНептуний
237,05
f-элемент
Серебристо-белый радиоактивный металл
94
Pu
ПлутонийПлутоний
244,06
f-элемент
Серебристо-белый радиоактивный металл
95
Am
АмерицийАмериций
243,06
f-элемент
Серебристо-белый радиоактивный металл
96
Cm
КюрийКюрий
247,07
f-элемент
Серебристо-белый радиоактивный металл
97
Bk
БерклийБерклий
247,07
f-элемент
Серебристо-белый радиоактивный металл
98
Cf
КалифорнийКалифорний
251,08
f-элемент
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
99
Es
ЭйнштейнийЭйнштейний
252,08
f-элемент
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
100
Fm
ФермийФермий
257,10
f-элемент
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
101
Md
МенделевийМенделевий
258,10
f-элемент
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
102
No
НобелийНобелий
259,10
f-элемент
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
103
Lr
ЛоуренсийЛоуренсий
266
f-элемент
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
104
Rf
РезерфордийРезерфордий
267
6d2 7s2
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
105
Db
ДубнийДубний
268
6d3 7s2
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
106
Sg
СиборгийСиборгий
269
6d4 7s2
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
107
Bh
БорийБорий
270
6d5 7s2
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
108
Hs
ХассийХассий
277
6d6 7s2
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
109
Mt
МейтнерийМейтнерий
278
6d7 7s2
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
110
Ds
ДармштадтийДармштадтий
281
6d9 7s1
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
Металлы
Неметаллы
Щелочные
Щелоч-зем
Благородные
Галогены
Халькогены
Полуметаллы
s-элементы
p-элементы
d-элементы
f-элементы
Наведите курсор на ячейку элемента, чтобы получить его краткое описание.
Чтобы получить подробное описание элемента, кликните по его названию.
Как в Чили добывают литий для аккумуляторов – DW – 26.01.2020
Бассейны в Атакаме с выкачанным из недр соляным раствором Фото: Danwatch/P. Rojas Madariaga
Природа и окружающая среда
София Бодденберг | Николай Хуманн Мартензе
26 января 2020 г.
В Чили находятся крупнейшие в мире запасы лития, применяемого при выпуске электрокаров и аккумуляторов для смартфонов. Но от прибыльного бизнеса страдает коренное население. Репортаж DW.
https://p.dw.com/p/3Wi8w
Реклама
Посреди Атакамы — самой сухой пустыни мира — расположена необычная череда бирюзовых водоемов: каждый из них напоминает огромный прямоугольный бассейн площадью в 20 футбольных полей. Водоемы заполнены соляным раствором, выкачанным из древних подземных резервуаров. Помимо прочего, он содержит карбонат лития — сырье для производства аккумуляторов, которые на сегодняшний день установлены практически на всех компьютерах, смартфонах и электромобилях.
Благодаря крупнейшим в мире запасам этого вещества Чили называют «литиевой Саудовской Аравией». За последние 20 лет на латиноамериканскую страну пришлось 40% мировых поставок лития. При этом ожидается, что спрос в мире на этот металл утроится в течение ближайших шести лет.
Добыча лития в пустыне
В данный момент в Атакаме литий добывают две компании — чилийская SQM и американская Albemarle. В общей сложности они перекачивают 2000 литров соляного раствора в секунду, что составляет 63 млрд литров в год. При этом они также потребляют большое количество пресной воды.
Аккумулятор электрокараФото: picture-alliance/imageBROKER/J. West
Получить литий из добытого раствора помогает жгучее солнце пустыни: таким образом испаряется до 95% воды. Оставшийся раствор очищают с помощью химического процесса и отправляют полученное вещество производителям аккумуляторов.
Добыча лития угрожает местным фермерам
Между тем от прибыльного бизнеса страдает коренное население Атакамы. Местные жители жалуются на то, что им приходится конкурировать за ограниченные водные ресурсы с работающими в пустыне предприятиями. По данным чилийских властей, за период с 2000 по 2015 годы в Атакаме было выбрано на 21% больше воды, чем поступило в этот регион естественным путем — в виде дождевых или талых вод.
Фермер в пустыне АтакамаФото: Danwatch/P. Rojas Madariaga
В компаниях, однако, утверждают, что добыча соляного раствора не влияет на снабжение населения пресной водой. «В соляном растворе много минералов, и он не пригоден для питья или сельскохозяйственных нужд», — подчеркнула представитель Albemarle.
Жители региона, однако, придерживаются иного мнения на этот счет. Койо — одна из нескольких десятков общин ликан-антаев — коренного населения северной части Чили, которое проживает в небольших оазисах Атакамы. Для орошения своих посевов членам общины приходится брать воду из отдаленной реки Сан-Педро. «До того, как сюда пришли добывающие компании, здесь было много воды, — рассказывает 58-летний фермер Уго Диас. — Но они использовали для добычи лития все грунтовые воды и даже берут воду из реки. Поэтому мы больше не получаем столько воды, сколько нам необходимо. Сегодня очень немногие фермеры могут заработать себе жизнь».
Коренные народы — без права на воду и землю?
В нескольких сотнях километров к югу от Атакамы расположен солончак Марикунга. Здесь также ведется разведка литиевых месторождений. Практически весь чилийский литий в данный момент добывают в Атакаме, но предполагается, что в Марикунге находятся вторые по величине запасы этого металла в стране.
Акция протеста в Чили против приватизации литиевых месторожденийФото: DW/S. Boddenberg
Наряду с SQM, австралийско-канадский концерн Salar Blanco разрабатывает совместный с чилийской государственной компанией Codelco проект по добыче лития в Марикунге. Ожидается, что его реализация начнется в 2020 или 2021 году.
Перспектива добычи лития в Марикунге беспокоит общину Пай-Оте коренного народа колла. Чилийские коренные народы формально имеют очень немного прав на свои исконные земли. Несмотря на это, юрист Ариэль Леон считает, что власти страны нарушают конвенцию ООН, обязывающую государства учитывать мнение коренных народов в случаях, когда крупные проекты затрагивают среду их обитания.
«Никто не спрашивал представителей народа колла, хотят ли они, чтобы на их территории добывались полезные ископаемые. Никто не обсуждал с ними то, как добыча лития может повлиять на их доступ к воде», — отмечает юрист.
«Электромобили не спасут планету«
Многие коренные жители Атакамы признают, что глобальное потепление ускоряет процесс обезвоживания пустыни. Вместе с тем они подчеркивают, что проблемы появились с началом добычи лития и меди в регионе.
«Мы хотим, чтобы люди знали, что электромобили не спасут планету, — говорит Хорхе Альварес Сандон из общины койо в пустыне Атакама. — Спасти ее можно будет лишь в том случае, если каждый человек будет относиться к земле так же бережно, как мы. Если бы все это понимали, то электромобили никому бы не понадобились».
Смотрите также:
Как немцы наладили ресайклинг автобатарей
To view this video please enable JavaScript, and consider upgrading to a web browser that supports HTML5 video
Написать в редакцию
Реклама
Пропустить раздел Еще по теме
Еще по теме
Пропустить раздел Топ-тема
1 стр. из 3
Пропустить раздел Другие публикации DW
На главную страницу
РЕАКЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ ГРУППЫ 1 С ВОДОЙ На этой странице рассматриваются реакции элементов 1 группы — лития, натрия, калия, рубидия и цезия — с водой. Он использует эти реакции для изучения тенденции реактивности в группе 1. Факты Общий Все эти металлы бурно или даже взрывоопасно реагируют с холодной водой. В каждом случае раствор гидроксида металла получают вместе с газообразным водородом.
Это уравнение применимо к любому из этих металлов и воды — просто замените X на нужный символ. В каждом из следующих описаний я предполагаю, что очень маленький кусочек металла брошен в воду в довольно большой емкости. Детали для отдельных металлов Литий Плотность лития составляет примерно половину плотности воды, поэтому он плавает на поверхности, мягко шипя и выделяя водород. Он постепенно вступает в реакцию и исчезает, образуя бесцветный раствор гидроксида лития. Реакция выделяет тепло слишком медленно, а температура плавления лития слишком высока, чтобы он мог плавиться (см. Натрий ниже). Натрий Натрий также плавает на поверхности, но выделяется достаточно тепла, чтобы расплавить натрий (натрий имеет более низкую температуру плавления, чем литий, и реакция выделяет тепло быстрее), и он плавится почти сразу, образуя маленький серебристый шарик, который носится по поверхности. поверхность. В воде под натрием виден белый след гидроксида натрия, но он вскоре растворяется, образуя бесцветный раствор гидроксида натрия. Натрий движется, потому что его толкает водород, который выделяется во время реакции. Если натрий окажется в ловушке на стенке контейнера, водород может загореться и загореться оранжевым пламенем. Цвет обусловлен загрязнением обычно синего водородного пламени соединениями натрия. Калий Калий ведет себя почти так же, как натрий, за исключением того, что реакция протекает быстрее и выделяется достаточно тепла, чтобы поджечь водород. На этот раз нормальное водородное пламя загрязнено соединениями калия и поэтому окрашено в сиреневый (слегка голубовато-розовый цвет). Рубидий Рубидий плотнее воды и поэтому тонет. Он реагирует бурно и немедленно, и все снова выплевывается из контейнера. Образуется раствор гидроксида рубидия и водород. Цезий Цезий взрывается при контакте с водой, вполне возможно, что контейнер разбивается. Гидроксид цезия и водород образуются Резюме динамики реактивности Металлы группы 1 становятся более реактивными по отношению к воде по мере продвижения вниз по группе. Объяснение тренда реактивности Изменение энтальпии реакций Общее изменение энтальпии Вы можете подумать, что поскольку реакции становятся более драматичными по мере того, как вы спускаетесь вниз по Группе, количество выделяемого тепла увеличивается по мере перехода от лития к цезию. Не так! В таблице приведены оценки изменения энтальпии для каждого из элементов, вступающих в реакцию:
| |||||||||||||||||||||||||||||||
Примечание: Это то же уравнение, что и раньше, но я разделил его на два, чтобы показать изменение энтальпии на моль реагирующего металла. | |||||||||||||||||||||||||||||||
Вы увидите, что в этих значениях вообще нет шаблона . Все они довольно похожи, и, что удивительно, литий — это металл, который выделяет больше всего тепла во время реакции! | |||||||||||||||||||||||||||||||
Примечание: Я не смог подтвердить эти цифры, кроме значения лития. Для лития, натрия и калия расчетные значения основаны на информации из Книги данных Наффилда по передовым научным исследованиям (стр. 114 моего 19-летнего журнала).84 издание). Значение лития почти точно совпадает со значением, которое я нашел во время поиска в Интернете. Значения для рубидия и цезия рассчитываются косвенно из значений Li, Na и K и другой информации, которую вы найдете в следующей таблице на этой странице. | |||||||||||||||||||||||||||||||
Копаться в изменениях энтальпии Когда происходят эти реакции, различия между ними полностью заключаются в том, что происходит с присутствующими атомами металла. В каждом случае вы начинаете с атомов металла в твердом состоянии и заканчиваете ионами металла в растворе. В целом с металлом происходит следующее:
Вы можете рассчитать общее изменение энтальпии для этого процесса, используя закон Гесса и разбив его на несколько шагов, для которых мы знаем изменения энтальпии. Во-первых, вам нужно будет предоставить энергию атомизации , чтобы получить газообразные атомы металла.
Затем ионизируйте металл, подав его первые энергия ионизации .
И, наконец, вы получите энтальпию гидратации , выделяющуюся при контакте газообразного иона с водой.
| |||||||||||||||||||||||||||||||
Примечание: Нет никаких предположений, что реакция действительно происходит по этому пути. Все, что мы делаем, — это изобретаем воображаемый маршрут от начальной до конечной точки реакции и используем закон Гесса, чтобы сказать, что общее изменение энтальпии будет точно таким же, как мы можем рассчитать, используя этот воображаемый маршрут. Если вы не знаете о законе Гесса, вы, вероятно, вряд ли поймете смысл всей этой части страницы. Если вас не устраивают изменения энтальпии, вы можете изучить раздел энергетики Chemguide или мою книгу по химическим расчетам. | |||||||||||||||||||||||||||||||
Если мы поместим значения для всех этих шагов в таблицу, они будут выглядеть так (все значения в кДж/моль):
| |||||||||||||||||||||||||||||||
Примечание: Помните, что это не общие изменения энтальпии для реакций, когда металл взаимодействует с водой. Они предназначены только для той части реакции, в которой участвует металл. Также происходят изменения с присутствующей водой — превращение ее в газообразный водород и ионы гидроксида. Чтобы получить изменения общей энтальпии, вам также придется добавить эти значения. Однако изменения, вызванные водой, будут одинаковыми для каждой реакции — в каждом случае около -382 кДж/моль. Добавление этого к цифрам в этой таблице дает значения в предыдущей с точностью до кДж или двух. Значения рубидия и цезия точно совпадут, потому что именно так я должен был вычислить их в первой таблице. Остальные три в предыдущей таблице были рассчитаны на основе информации из другого источника. | |||||||||||||||||||||||||||||||
Так почему же в этих значениях нет никакой закономерности? Если вы посмотрите на различные биты информации, вы обнаружите, что по мере продвижения вниз по Группе каждый из них уменьшается:
Происходит то, что различные факторы падают с разной скоростью. Это разрушает любой общий шаблон. Однако можно еще раз взглянуть на таблицу и найти шаблон, который полезно . Энергии активации реакций Давайте возьмем последнюю таблицу и просто посмотрим на условия ввода энергии — два процесса, в которые вам нужно поставлять энергию, чтобы заставить их работать. Другими словами, мы пропустим член энтальпии гидратации и просто сложим два других.
Теперь вы можете видеть, что при движении вниз по Группе наблюдается устойчивое падение. Когда вы переходите от лития к цезию, вам нужно вкладывать меньше энергии в реакцию, чтобы образовался положительный ион. Эта энергия будет восстановлена позже (плюс гораздо больше!), но она должна быть предоставлена на начальном этапе. Это будет связано с энергией активации реакции. Чем ниже энергия активации, тем быстрее реакция. Таким образом, хотя литий выделяет большую часть тепла во время реакции, он делает это относительно медленно — не все выделяется за один короткий резкий выброс. Цезий, с другой стороны, имеет значительно более низкую энергию активации, поэтому, хотя в целом он не выделяет столько тепла, он делает это очень быстро — и вы получаете взрыв. | |||||||||||||||||||||||||||||||
Примечание: Вы должны быть немного осторожны, формулируя это! Вы, вероятно, не заметили, как я использовал фразу «Это будет связано с энергией активации реакции». При переписывании я подчеркнул слова «относится к». Реакция определенно не будет включать в себя точно те энергетические условия, о которых мы говорим. Металл не будет сначала превращаться в газообразные атомы, которые затем теряют электрон. Но в какой-то момент атомам придется оторваться от структуры металла и потерять электроны. Однако другие высвобождающие энергию процессы могут происходить точно в то же время — например, если атом металла теряет электрон, что-то почти наверняка одновременно его подхватывает. Электрон никогда не может быть полностью свободным. Это приведет к уменьшению высоты реального энергетического барьера активации. Значения, которые мы вычислили путем сложения энергий атомизации и ионизации, очень велики с точки зрения энергии активации, и реакции были бы чрезвычайно медленными, если бы они были реальными. | |||||||||||||||||||||||||||||||
Обобщая причину увеличения реактивности по мере спуска Группа Реакции становятся легче, поскольку энергия, необходимая для образования положительных ионов, падает. Это частично связано с уменьшением энергии ионизации по мере продвижения вниз по Группе, а частично с уменьшением энергии атомизации, отражающей более слабые металлические связи по мере перехода от лития к цезию. Это приводит к более низким энергиям активации и, следовательно, более быстрым реакциям. | |||||||||||||||||||||||||||||||
Примечание: Если вы являетесь студентом уровня A в Великобритании, вы почти наверняка обнаружите, что ваши экзаменаторы будут ожидать, что вы объясните это только с точки зрения падения энергии ионизации по мере того, как вы спускаетесь по группе. Другими словами, они упрощают дело, игнорируя вклад энергии распыления. Придерживайтесь того, чего ожидают ваши экзаменаторы, — не усложняйте себе жизнь! Я стараюсь быть как можно более строгим, потому что значительная часть моей аудитории работает в системах за пределами Великобритании или выше уровня A. | |||||||||||||||||||||||||||||||
В меню Группа 1 . . . В меню неорганической химии. . . В главное меню . . . © Джим Кларк, 2005 г. (последнее изменение: ноябрь 2021 г.) |
Водная проблема лития – горнодобывающая технология
Технологии выпаривания, используемые при добыче лития, которые обвиняют в ускорении опустынивания вокруг соленых озер «литиевого треугольника» в Латинской Америке, вызывают озабоченность.
Литий — очень горячая тема, учитывая его статус одного из самых важных материалов в зеленой энергетике будущего. Тем не менее, в то время как многие отмечают возобновляемый потенциал металла, проблемы с деревом бросают тень на его, казалось бы, светлое будущее, а сообщения о методах выпаривания, используемых при его добыче, вызывают опасения по поводу нехватки воды. Проблема усугубляется сохраняющимися недостатками в переработке аккумуляторов: по оценкам Foe Europe, собирается только 5% литий-ионных аккумуляторов с европейского рынка, а большинство вместо этого попадает на свалки.
Необходимы изменения не только в том, как мы извлекаем материал, но и в том, что мы делаем с ним, когда он извлечен из земли и находится в наших приборах. Поскольку Европейская комиссия заявила, что тоннаж лития, используемого в портативных батареях, увеличился в десять раз в период с 2010 по 2020 год, необходимы устойчивые действия, чтобы отрасль избавилась от своего все более негативного влияния, поскольку спрос продолжает расти.
Опасная игра
Хотя литий становится все более популярным материалом во всем мире, доступные месторождения высококачественной руды ограничены некоторыми странами Анд, такими как Аргентина, Боливия и Чили. В современных методах добычи в этих регионах в основе процесса лежит вода, поскольку минерал растворяется в солончаках, и для его отделения требуется испарение. Это противоречит методам, используемым где-то вроде Австралии, где литий получают из добычи руды.
Разногласия по поводу процессов испарения гремят годами, и многие говорят, что операции непосредственно вызвали водный кризис. Шахта Сан-Кристобаль в Боливии, потребляющая 50 000 литров воды в день, даже была названа «экологической и социальной катастрофой», в то время как мексиканский штат Сонора (где недавно были обнаружены залежи лития) также находится в кризисном режиме. оценивается Институтом мировых ресурсов как имеющий «чрезвычайно высокий базовый уровень водного стресса».
Доктор Ана Карбальо, научный сотрудник горнодобывающей промышленности и общества, изучающий литиевые рудники в Аргентине, говорит, что ситуация является сложной – она является продуктом политических, социальных и экологических факторов – и не имеет прямого решения.
«Острая нехватка воды означает, что экосистемы в этих районах очень хрупкие — вода не всегда доступна или легкодоступна», — говорит она. «Потребовалось очень много времени, чтобы смириться с последствиями процессов добычи, и одна из основных проблем заключается в получении адекватных оценок воздействия на окружающую среду. Очень сложно найти правильные исходные данные, чтобы узнать, каким был уровень воды до начала добычи полезных ископаемых, и это часто усугубляется политическими условиями в некоторых из этих регионов. Например, в Чили система водоснабжения приватизирована, что очень усложняет все регулирование водопользования».
В то время как катализаторы этой проблемы многогранны, поиск решений становится все более насущной задачей, поскольку горнодобывающие корпорации борются за место за все более прибыльным столом.
«Только в Аргентине запланировано более 40 литиевых проектов, — говорит Карбальо. «Хотя многие из них не будут реализованы, это огромная отрасль, которая оказывает большое влияние как на культурные, так и на естественные процессы жизни — в этом районе есть много коренных общин, у которых есть много практик, связанных с водой, и это нарушается».
Прежде чем эти проекты будут запущены, необходимо точно определить, какое влияние горнодобывающая промышленность оказывает на воду в этих районах.
Жажда информации
Учитывая часто изолированную и малонаселенную природу солончаков, исследования воздействия добычи полезных ископаемых шли медленно, а данные о волновых эффектах были ограничены.
«В некоторых случаях может быть трудно отнести воздействие на воду конкретно к шахте», — говорит д-р Тим Вернер, который в настоящее время изучает воздействие добычи полезных ископаемых на землепользование в Аргентине с помощью спутниковых изображений. «Горнодобывающие компании часто могут заявить, что недостаточно данных, чтобы доказать, что они являются источником воздействия — конечно, реальность такова, что они не всегда предоставляют необходимые данные, но также особенно трудно доказать воздействие, когда у вас есть шахты, использующие подземные воды, потому что их нелегко обнаружить с поверхности».
Хотя этот процесс не прост, создание картины системы подземных вод в этих районах имеет решающее значение для доказательства прямого воздействия добычи полезных ископаемых, а экологические оценки операций должны стать более прозрачными.
«Водные бассейны под солончаками часто связаны между собой и воздействуют друг на друга», — говорит Карбальо. «Из-за этого есть призывы к кумулятивной оценке воздействия на окружающую среду, а не просто к индивидуальной оценке конкретного проекта. Конечно, это огромная проблема для производственных компаний и для правительства».
Пока не будут найдены прямые ответы на то, как добыча полезных ископаемых влияет на воду, перенос производства в другие страны, использующие добычу руды для получения лития, кажется потенциальным решением, однако этот вопрос открывает более широкие проблемы с производственными процессами.
«Следует признать, что если вы предлагаете нам больше добычи в других странах, то вы способствуете потенциальным экономическим потерям в первой стране», — говорит Вернер. «Кроме того, добыча твердых пород в Австралии может показаться привлекательной альтернативой, но в будущем мы создадим другие воздействия на окружающую среду. Вы можете решить проблему, связанную с водой, переехав в другую страну, но независимо от того, где вы ее производите, вы столкнетесь с некоторыми проблемами, которые необходимо решить».
Возможна ли вообще устойчивость?
В беседе с доктором Дэвидом Уиттлом (Университет Монаша), соучредителем Консорциума Critical Minerals, он говорит, что внедрение экологических стандартов имеет большое значение для методов добычи, хотя проблемы все еще будут возникать в дальнейшем при переработке и доработка материалов.
«Возможно, лучшее, что вы могли бы сделать для защиты окружающей среды в отношении лития, — это найти способ применять глобальные экологические стандарты везде, где он добывается и перерабатывается», — говорит он. «Этого можно добиться, улучшив соблюдение стандартов в местах, где уже ведется производство, или переместив производство в хорошо регулируемые юрисдикции, такие как Австралия».
Разработка эффективных стратегий переработки также является неотъемлемой частью обеспечения устойчивого будущего лития: если эта круговая экономика будет достигнута, нагрузка на производственные площадки лития будет значительно снижена, и такие ужасные последствия операций могут не ощущаться так остро.