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锂元素的主要用途

2023.3.16

工业

将质量数为6的同位素(6Li)放于原子反应堆中,用中子照射,可以得到氚。氚能用来进行热核反应,有着重要的用途。锂主要以硬脂酸锂的形式用作润滑脂的增稠剂。这种润滑剂兼有高抗水性、耐高温和良好的低温性能。锂化物用于陶瓷制品中,以起到助溶剂的作用。在冶金工业中也用来作脱氧剂或脱氯剂,以及铅基轴承合金。锂也是铍、镁、铝轻质合金的重要成分。

锂与生活日用息息相关,个人携带的笔记本电脑、手机、蓝牙耳机等数码产品中应用的锂离子电池中就含有丰富的锂元素。锂离子电池是高能储存介质,由于锂离子电池的高速发展,衍生带动了锂矿、碳酸锂等公司业务的蓬勃发展。金属锂电池在军用领域也有应用。

锂在发现后一段相当长的时间里,一直受到冷落,仅仅在玻璃、陶瓷和润滑剂等部门,使用了为数不多的锂的化合物。

锂早先的主要工业用途是以硬脂酸锂的形式用作润滑剂的增稠剂,锂基润滑脂兼有高抗水性,耐高温和良好的低温性能。如果在汽车的一些零件上加一次锂润滑剂,就足以用到汽车报废为止。

在冶金工业上,利用锂能强烈地和氧、氮、氯、硫等物质反应的性质,充当脱氧剂和脱硫剂。在铜的冶炼过程中,加入十万分之一到万分之一的锂,能改善铜的内部结构,使之变得更加致密,从而提高铜的导电性。锂在铸造优质铜铸件中能除去有害的杂质和气体。在现代需要的优质特殊合金钢材中,锂是清除杂质最理想的材料。

1kg锂燃烧后可释放42998kJ的热量,因此锂是用来作为火箭燃料的最佳金属之一。1kg锂通过热核反应放出的能量相当于二万多吨优质煤的燃烧。若用锂或锂的化合物制成固体燃料来代替固体推进剂,用作火箭、导弹、宇宙飞船的推动力,不仅能量高、燃速大,而且有极高的比冲量,火箭的有效载荷直接取决于比冲量的大小。

如果在玻璃制造中加入锂,锂玻璃的溶解性只是普通玻璃的1/100(每一普通玻璃杯热茶中大约有万分之一克玻璃),加入锂后使玻璃成为“永不溶解”,并可以抗酸腐蚀。

纯铝太软,当在铝中加入少量的锂、镁、铍等金属熔成合金,既轻便,又特别坚硬,用这种合金来制造飞机,能使飞机减轻2/3的重量,一架锂飞机两个人就可以抬走。锂-铅合金是一种良好的减摩材料。

真正使锂成为举世瞩目的金属,还是在它的优异的核性能被发现之后。由于它在原子能工业上的独特性能,人称它为“高能金属”。

锂电池是二十世纪三、四十年代才研制开发的优质能源,它以开路电压高,比能量高,工作温度范围宽,放电平衡,自放电子等优点,已被广泛应用于各种领域,是很有前途的动力电池。用锂电池发电来开动汽车,行车费只有普通汽油发动机车的1/3。由锂制取氚,用来发动原子电池组,中间不需要充电,可连续工作20年。要解决汽车的用油危机和排气污染,重要途径之一就是发展向锂电池这样的新型电池。

锂化合物早先的重要用途之一是用于陶瓷制品中,特别是用于搪瓷制品中,锂化合物的主要作用是作助熔剂。

氟化锂对紫外线有极高的透明度,用它制造的玻璃可以洞察隐蔽在银河系最深处的奥秘。锂玻璃可用来制造电视机显像管。

二战期间,美国飞行员备有轻便应急的氢气源—氢化锂丸。当飞机失事坠落在水面时,只要一碰到水,氢化锂就立即溶解释放出大量的氢气,使救生设备充气膨胀.

锂的焰色

用氘化锂和氚化锂来代替氘和氚装在氢弹里充当炸药,达到氢弹爆炸的目的。中国于1967年6月17日成功爆炸的第一颗氢弹里就是利用氘化锂。

硼氢化锂和氢化铝锂,在有机化学反应中被广泛用做还原剂,硼氢化锂能还原醛类、酮类和酯类等。氢化铝锂,是制备药物、香料和精细有机化学药品等中重要的还原剂。氢化铝锂,也可用作喷气燃料。氢化铝锂是对复杂分子的特殊键合的强还原剂,这种试剂已成为许多有机合成的重要试剂。

有机锂化合物与有机酸反应,得到能水解成酮的加成产物,这种反应被用于维生素A合成的一步。有机锂化物加成到醛和酮上,得到水解时能产生醇的加成产物。

由锂和氨反应制得的氨基锂被用来引入氨基,也被用作脱卤试剂和催化剂。

2022年9月,哈佛大学的科学家为电动汽车(EV)开发了一种新型固态锂金属电池。这款电池使用的是纯金属形式的锂, 有望实现3分钟内完全充电。 [6] 


生理

锂能改善造血功能,提高人体免疫机能。锂对中枢神经活动有调节作用,能镇静、安神,控制神经紊乱。锂可置换替代钠,防治心血管疾病。人体每日需摄入锂0.1mg左右。

锂的生物必需性及人体健康效应。锂是有效的情绪稳定剂。随着新的情绪稳定剂的出现,对锂治疗的兴趣和研究虽已减少,但锂仍是治疗急性躁狂症和躁狂-抑郁病预防性管理的最有效措施。许多研究证明,锂对动物和人具有必需功能或有益作用。动物缺锂可导致寿命缩短、生殖异常、行为改变及其他异常。人类流行病学研究显示,饮水锂浓度与精神病住院率、杀人、自杀、抢劫、暴力犯罪和毒品犯罪率呈显著负相关。毒品犯的营养性锂补充研究证明锂有改善和稳定情绪的作用。心脏病人、学习低能者和在押暴力犯发锂含量显著降低。碳酸锂治疗的临床研究表明,锂的主要反应器官为胃肠道、肾脏、神经、肌肉、内分泌和心血管系统。在170~228 mg Li/d治疗剂量范围内,预期的血清锂水平为0.4~0.8 mEq/L(2.78~5.55 mg/L),无毒性反应。在锂的危险性评估中,对治疗剂量采用10倍安全因子对孕妇和胎儿不造成危害,这相当于成人每天摄入2mg Li。动物的NOAEL(无毒性作用水)为10 mg Li/kg/d,采用32倍安全因子,得到日允许摄入量(ADI)为0.31 mg Li/kg/d。基于动物实验数据,锂的表观缺乏摄入量为:山羊:<1.5mgLi/kg,大鼠:<15 μgLi/kg。人对锂的饮食需要量约为60~100 μg/d,典型的日摄入量为200~600μg。蛋类、牛奶、奶制品、鱼类、土豆和蔬菜含有丰富的锂。



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