Reseña histórica
El litio fue descubierto en 1817 por Arfredson y lo
individualizó con el nombre de Lithos que es una palabra
griega que significa piedra, para indicar que dicho elemento
proviene de un mineral. La obtención del litio
metálico por electrólisis del LiCl fue realizada con éxito
por primera vez, por Bunsen y Matthiesen en un
pequeño crisol de porcelana, usando un fino hilo de fierro
como cátodo y una varilla de carbón como ánodo.
La primera producción comercial de minerales de litio se
inicio en USA en 1898 con el envío de 30 toneladas
de Espodumeno proveniente del mina ETTA de Dakota del Sur.
Desde entonces otras minas comenzaron a
producir minerales de litio y por el año 1910 la producción
de USA alcanzó 238 toneladas procedentes
totalmente de Dakota del Sur.
¿Qué es el Litio?
• Propiedades Físicas
En el sistema periódico de los elementos, el litio encabeza
el grupo I o grupo de los metales alcalinos,
constituido por Li, Na, K, Rb, Cs, (Fr), los que se
caracterizan por tener un sólo electrón en un orbital s más
allá de la capa central electrónica.
El litio metálico, es de color blanco plateado y blando. Es
el metal más liviano que se conoce, densidad de
0,531 g/cm³, de número atómico 3 y peso atómico 6,941. Posee
el mayor punto de fusión (186°C) y ebullición
(1336°C) del grupo de metales alcalinos; posee además, el
calor específico más alto de este grupo (0,784
cal/g°C a 0°C). En estado natural existen dos isótopos
estables: Li7 en proporción de 92,4 % en peso y Li6
con 7,6 %.
Es interesante la comparación de los tres metales más
importantes del grupo I, como son: Li, Na y K en sus
propiedades más características porque pueden deducirse
posibles usos industriales, métodos de obtención del
metal o de sus compuestos, etc..., por sus semejanzas en sus
propiedades físicas y químicas.
Número atómico
3
Peso atómico
6,94
Punto de fusión, °C
186
Punto de ebullición, °C
1336
Peso específico a 0°C
0,534
Peso específico en el
0,784
punto de fusión
8,55
Calor específico a 0°C
4,5x10 ³
Resistividad a 0°C en
103,2
ohmios/cm³
0,6
Coeficiente de temp. De
resistividad por °C
• Propiedades Químicas
El litio, así como el resto de los metales del grupo I es
fuertemente electropositivo lo que le confiere gran
poder de reactividad frente a los agentes químicos. El poder
polarizante del Li+ es mayor que todos los iones
alcalinos, lo que se manifiesta en una gran tendencia a
solvatarse y a formar uniones covalentes.
El Li reacciona lentamente con el H2O a 25 °C, el sodio lo
hace en forma violenta, el potasio se inflama,
mientras que el rubidio y el cesio lo hacen en forma
explosiva. El Li es particularmente reactivo con el N2,
fromando Li3N, ésta reacción es lenta a 25 °C y se hace más
rápida con el aumento de temperatura (el Mg
tiene el mismo comportamiento con el N2 formando el Mg3N2).
Ambos metales, Li y Mg, se pueden usar
para separar N de otros gases.
Con él O o el aire seco, reacciona en caliente, formando
solamente el Li2O (a veces trazas de Li2O2); en
cambio con los otros metales alcalinos la oxidación puede
continuar formando los peróxidos (M2O2) y en el
caso del K, Rb y Cs se obtienen los superóxidos
correspondientes (MO2)
Con el H a la temperatura ambiente, el Li, igual que el
resto de los metales alcalinos, no reacciona.
El Li reacciona con el H2 a 600 − 700 °C formando el hidruro
de litio (LiH); mientras que los otros metales
alcalinos lo hacen a 350 − 400 °C. El LiH, es el más estable
de los hidruros alcalinos; se funde antes de
descomponerse y no es atacado por el oxígeno a temperaturas
por debajo del rojo.
Por acción del NH3 gaseoso a temperaturas inferiores a 70
°C, se forma una disolución azul intensa.
Calentando el Li en corriente de NH3 a 400 °C se produce la
amida: LiNH2. Por calentamiento de la amida se
forma:
2LiNH2 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−Li2NH + NH3
El Li, es el único metal alcalino que forma la imida Li2NH.
Fuentes de litio
Los compuestos de litio se hallan muy difundidos en la
naturaleza, aunque en proporción muy escasa.
El litio contenido en el agua de mar es muy escaso, su
contenido es de 0,1 partes por millón, debido a que este
metal tiende a fijarse en las arcillas que se depositan en
los fondos marinos
El litio se encuentra en las cenizas de las plantas,
principalmente del tabaco, remolacha y caña de azúcar.
También se halla en las aguas de ciertos manantiales,
llamados por eso liníticas y consideradas hace algún
tiempo eficaces contra el reumatismo y la gota.
El contenido de litio de la corteza terrestre ha sido
estimado en 65 partes por millón. Aproximadamente 145
minerales existentes en ella contienen litio, pero sólo
algunos lo poseen en cantidades comerciales:
El litio se obtiene de dos fuentes principales:
• Yacimientos en vetas.
• Salmueras naturales.
Litio proveniente de yacimientos en vetas
Los minerales comerciales de litio más importantes que
provienen de vetas: espodumeno, lepidolita,
ambligonita, trifilita, petalita, zinnwaldita y eucripta.
En América del norte, el espodumeno es el único mineral de
litio que se ha encontrado en grandes cantidades,
constituyendo la fuente más importante de materia prima para
la obtención de sales de litio, situación que se
ha mantenido durante casi 50 años de explotación de estos
materiales. La lepidolita ha sido explotada en
cantidades dobles de las correspondientes al espodumeno, y
se ha empleado de preferencia en la fabricación
de vidrio pyrex, vidrio apolino, otros vidrios espaciales.
Este mineral nunca ha sido destinado a la obtención de
productos químicos de litio, debido al contenido de
potasio en el mineral.
En América del norte no se conocen depósitos importantes de
este mineral.
La Ambligonita tiene un mayor contenido de li2o que el
espodumeno y la lepidolita y serían más salinos para
el beneficio si se dispusiera de cantidades suficientes de
este material
Salmueras
En general se estima que las salmueras son los depósitos de
litio de mayor envergadura mundial por ejemplo
las dimensiones del deposito de Silver Peak (u.s.a.) son
12,2km de largo por 6,5km de ancho con un promedio
de cloruro de litio de 0,244% y se conocen reservas de
3.800.000 toneladas de litio.
En estados unidos existen además otros depósitos de salmuera
tales como Searles Lake en California que en
su parte central tiene 31km² de superficie. Por media en su
mayor parte por cloruro de sodio y un espesor
medio de 21m constituidos por mantos salinos casi
horizontales.
El contenido de litio oscila entre 0,006 y 0,0011% de litio
y las reservas se han calculado en 42.000 toneladas
de litio.
En Chile, el salar de atacama es el más grande de este tipo
de depósitos, su situación geográfica es la
siguiente:
− Provincia de Antofagasta.
3− Departamento de Loa.
− Comuna de Calama.
− Latitud 23° 30´ sur.
− Longitud 68° 15´ oeste.
− Altura 2.300 M.S.N.M.
Litio recuperado de salmueras matinales
El término salmuera empleado aquí es equivalente a: aguas
fuertemente impregnadas de sales.
Las aguas que contienen una alta concentración de sólidos
disueltos constituyen actualmente una fuente
importante de sales minerales.
Las salmueras son una fuente importante de sal común,
potasa, bromo, boro, litio, yodo, magnesio y carbonato
de sodio.
Para recuperar las ales el primer paso en todos los procesos
empleados es la evaporación ya sea de tipo solar o
térmico, seguido de técnicas de cristalización,
precipitación y flotación.
Actualmente se está explotando litio y otras sales de las
siguientes depósitos de salmueras de EE.UU.
a) Salmueras de Silver Peak (Nevada)
b) Salmueras de Searles Lake (California)
c) Salmueras de Guat Salt Lake (utah)
En Chile, el salar de Atacama contiene salmueras de tipo
cloruros con altas concentraciones de potasa, litio,
manganeso, sodio, rubidio y cesio.
Este salar se encuentra aún en etapa de prospección y
reconocimiento.
Yacimientos y reservas tipo vetiformes.
En este tipo de yacimientos, los minerales de litio se
encuentran en zonas enriquecidas, relleno de fracturas y
en zonas de remplazo, ya sea en diques o en pegmatitas no
zonadas.
Los yacimientos en vetas se explotan tanto por minería de
tajo abierto, aquellas de gran tamaño como en labor
subterránea.
Yacimientos pecmáticos
− América del Norte
− Canadá
− USA
4−América Latina
− Brasil
− Argentina
−África
− Malí
− Namibia
− Zimbabwe
− Rhodesia
− Australia
− Rusia
Yacimientos salmueras
− Chile
− USA
Extracción de Litio del Salar de Atacama
Síntesis del Proceso
Una mezcla de salmueras proveniente del Salar alimentará una
serie de nueve pozas de evaporación solar que
tendrán un área total de alrededor de 1 km², concentrándose
desde 0,17% hasta 4,3% en peso de litio.
La salmuera concentrada libre de la mayor parte de impurezas
(sodio, potasio, magnesio, sulfatos, etc.) se
enviará mediante un sistema de transporte combinado de
camión−ferrocarril a la planta química localizada en
las inmediaciones de Antofagasta, donde previa purificación
para eliminar el resto de magnesio así como el
boro, se precipitará carbonato de litio (99,1% de pureza
mínimo), agregando carbonato de sodio. Las pozas de
evaporación solar estarán recubiertas con una membrana de
PVC de 0,5 mm, colocada sobre una capa de
arcilla de 14 cms. y grava de Chépica de 7 cms. La
permeabilidad de las arcillas está en el rango de 10−7 −
10−8 cm/seg. (Ver figura )
La Planta Química estará ubicada en La Negra (Antofagasta) y
la salmuera concentrada será transportada vía
camión−ferrocarril.
Usos del litio
El litio empezó su carrera hace 70 años como una curiosidad
de laboratorio, recibiendo su primer impulso al
ser utilizado en la batería de acumulación inventada por
Thomas Edison. Posteriormente tuvo gran empleo
como ingrediente para dar sabor a bebidas gaseosas.
La década del 60 vio crecer al litio desde los usos
militares, principalmente en grasas lubricantes, de la cual a
la fecha es su piedra angular, hasta una vasta variedad de
aplicaciones industriales, destacándose como
5catalizador usado en la fabricación del caucho sintético.
Los minerales de litio se usan en la fabricación del vidrio
y cerámica. En las cerámicas su uso esta
generalizado en mayor escala. Se usan en la fabricación de
esmaltes y enzados, loza y porcelana, sanitarios y
fabricación de vidrios y envases.
El espodumeno tiene extraordinaria características para
soportar cambios bruscos de temperatura. Su empleo
mas indicado esta en las cajas refractarias, donde se
colocan los platos de loza y/o porcelana para su cocción
en los hornos tipo túnel.
Minerales de litio
Se utilizan directamente en la fabricación de vidrios y
cerámicas,. En las cerámicas su uso esta generalizado
en mayor escala.
Compuestos de litio
Tal vez su mayor uso comercial para los compuestos de litio
sea la fabricación de grasas(estrato de litio
adicionado a aceites lubricantes), las que son capaces de
retener sus propiedades lubricantes en un amplio
intervalo de temperaturas extremas, son resistentes al agua
y a la oxidación, Si la grasa se licúa por el calor,
vuelve a formar una grasa consistente cuando se enfría.
Compuestos específicos:
−Carbonato de litio
−Manofactura de vidrios
−Producción de esmaltes para cerámicas
−Producción de aluminio metálico
−Ingrediente critico en la fabricación de tubos de
televisión
−Tratamiento de desordenes mentales.
Hidróxido de litio
−Fabricación de grasas lubricantes de usos múltiples
−Obtención de litio metálico
−Absorbente de co2 en vehículos espaciales y submarinos.
−Componente del electrolito del acumulador de Edison que se
emplea en los submarinos, instalaciones
telefónicas y fuentes de energía eléctrica para
ferrocarriles y teléfonos.
−Obtención del isótopo −6 de litio
Bromuro de litio
−Catalizador en la fabricación de polímeros orientados
utilizados en la industria del caucho
6−Control de humedad de gases.
−Preparación de sedantes nerviosos
Bromuros y yoduros de litio
−Aplicación en la fotografía.
Bromuros y cloruro de litio
−Acondicionamiento de aire
Fluoruro de litio
−Aleaciones y soldaduras especiales
−metalurgia del aluminio.
Cloruro de litio
−Aleaciones, soldaduras especiales y otros fundentes.
−Obtención de litio metálico
Litio alcalino
−Sanitarios y blanqueadores.
Hipoclorito de litio
−Esterilización del agua de piscinas
−Aleaciones
Peróxido de litio, borohidruro de litio
−Fabricación de oxigeno e hidrogeno
Hidruro de litio
−Producción de hidrogeno
Hidruro de aluminio−litio
−Reducción de compuestos orgánicos a la temperatura ambiente
en soluciones de éter
Estrato de litio
−Grasas automotrices e industriales
Litio metálico
7−Junto con él hidrogeno se emplea en la fabricación de
bombas de tritio (isótopo radioactivo del hidrogeno),
de potencia diez veces mayor que la bomba de Uranio( u 238)
−Catalizador de polímeros
−Metalurgia del aluminio. Su utilización en las celdas
electroliticas permite disminuir en un 10% el alto
consumo de energía eléctrica en el proceso, lo que significa
elevar en el mismo porcentaje la producción
−Aleaciones de litio−aluminio de gran resistencia bajo
condiciones de alta temperatura.
−Limpiador y desagrasador de los aceros dúctiles inoxidables
y como desoxidante y purificador en la
fundición de cobre y aleaciones de hierro níquel y cobre.
−Aleaciones extralivianas de litio−magnesio utilizadas
principalmente en la industria espacial.
−Refrigeración de los reactores como fluido intercambiado de
calor en las aplicaciones de altas temperaturas,
y como ingrediente de los combustibles de cohetes
espaciales.
Obtención de Litio Metálico
El litio metálico se obtiene por un proceso similar a la
obtención de sodio por electrólisis de NaCl fundido.
El electrolito se compone de una mezcla de 55% en peso de
LiCl y 45% en peso de KCl. La mezcla se
mantiene a 460 − 500 °C de temperatura en el interior de una
celda electrolítica de acero de bajo contenido de
C. La caja de acero que contiene el electrolito fundido,
está colocada a su vez en el interior de una estructura
de ladrillo refractario. La caja de acero se calienta
externamente con mecheros ubicados entre la caja de acero
y la estructura de ladrillo refractario.
Los cátodos son de acero y los ánodos barras de grafito. La
eficiencia eléctrica es del 80% y la recuperación
de litio es de 98% en peso, calculados en base al litio
contenido en el LiCl.
Reacciones:
En el ánodo: 2Cl− −−−−−−−−−−− Cl2 + 2e−
En el cátodo: Li− + e− −−−−−−−−−−−− Li0
Por cada kilo de Li metálico se generan 5k de Cl2 gas.
Empleando LiCl y KCl en alto grado de pureza se obtiene Li
metálico mayor de 99,8%.
Procesos para obtener compuestos de litio a partir de
minerales de pegmatitas.
Minerales
Conminación
Molienda
Limpieza e colas Flotación Relaves
Concentrado
8(Proceso Ácido) (Proceso Alcalino)
Lixiviación con H SO Calentamiento con caliza
Limpieza de soluciones Lixiviación Carbonato de litio
Precipitación con Na CO Cristalización
Carbonato de litio Hidróxido de litio
Bibliografía
• Reseña sobre el Litio −Comisión chilena del cobre.
• El litio −Instituto de investigaciones geológicas.
• Boletín minero −N° 72 Feb. 1993
• Minería Chilena −Año 17 Ñ°193, Julio de 1997
• El Litio −Sección técnica del departamento de producción.
| LITIO | |||||||||||||||||||||||||||||
| Descripción General | |||||||||||||||||||||||||||||
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| Historia | |||||||||||||||||||||||||||||
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| Métodos de obtención | |||||||||||||||||||||||||||||
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| Aplicaciones | |||||||||||||||||||||||||||||
Litio
El litio (griego: λιθίον, «piedrecita»)?1 es un elemento químico de símbolo Li y número atómico 3. En la tabla periódica, se encuentra en el grupo 1, entre los elementos alcalinos. En su forma pura, es un metal blando, de color blanco plata, que se oxidarápidamente en aire o agua. Es el elemento sólido más ligero y se emplea especialmente en aleaciones conductoras del calor, enbaterías eléctricas y, sus sales, en el tratamiento de ciertos tipos de depresión.
Es el metal más ligero, su densidad es la mitad de la del agua. Al igual que los demás metales alcalinos es univalente y muy reactivo, aunque menos que el sodio, por lo que no se encuentra libre en la naturaleza. Acercado a una llama la torna carmesípero, si la combustión es violenta, la llama adquiere un color blanco brillante.
Nomenclatura
El litio toma su nombre del griego λίθoς -ου, "piedra". El nombre del elemento proviene del hecho de haber sido descubierto en un mineral, mientras que el resto de los metales alcalinos fueron descubiertos en tejidos de plantas.
Historia
El litio fue descubierto por Johann Arfvedson en 1817. Arfvedson encontró el nuevo elemento en la espodumena y lepidolita de una mina de petalita, LiAl (Si2O5)2, de la isla Utö (Suecia) que estaba analizando. En 1818 C.G. Gmelin fue el primero en observar que las sales de litio tornan la llama de un color rojo brillante. Ambos intentaron, sin éxito, aislar el elemento de sus sales, lo que finalmente consiguieron William Thomas Brande y Sir Humphrey Davy mediante electrólisis del óxido de litio.
En 1923 la empresa alemana Metallgesellschaft AG comenzó a producir litio mediante la electrólisis del cloruro de litio y cloruro de potasio fundidos.
En el 2010, las baterías de litio se han convertido en el método principal para reemplazar a los contaminantes combustibles fósiles. El "triángulo del litio" compuesto por el salar de Uyuni, en Bolivia, el salar de Atacama, en Chile y el salar del Hombre Muerto en Argentina concentran aproximadamente entre el 50 y el 85% de ese mineral.2 3 El crecimiento acelerado en el uso del ion-litio ha provocado que una tonelada de litio suba su precio, desde los 350 dólares que costaba en 2003 hasta los 3.000 dólares en 2009.
[editar]Aplicaciones
Por su elevado calor específico, el litio se emplea en aplicaciones de transferencia de calor, y por su elevado potencial electroquímico constituye un ánodo adecuado para las baterías eléctricas. También se le dan los siguientes usos:
[editar]Abundancia y obtención
por encima del cerio y estaño, en lo referente a abundancia. Se encuentra disperso en ciertas rocas, pero nunca libre, dada su gran reactividad. Se encuentra en pequeña proporción en rocas volcánicas y sales naturales, como en el Salar de Uyuni en Bolivia (que tiene el 50% de las reservas mundiales) o el Salar de Atacama en Chile (25% de las reservas). Hay otros salares de menor tamaño en Argentina en la zona de Cuyo. Desde 2010 se investigan, descubiertas recientemente en Afganistán, unas reservas cuya magnitud todavía está por determinarse con precisión, pero que podrían cambiar radicalmente la evaluación de los porcentajes antes mencionados y la evolución de los acontecimientos políticos y económicos de aquel país.
El litio, junto al hidrógeno y al helio, es uno de los únicos elementos obtenidos en el Big Bang. Todos los demás fueron sintetizados a través de fusiones nucleares en estrellas en la secuencia principal o durante estallidos de supernovas. Industrialmente es obtenido a partir de la electrólisis del cloruro de litio fundido (LiCl).
Desde la Segunda Guerra Mundial la producción de litio se ha incrementado enormemente, separándolo de las rocas de las que forma parte y de las aguas minerales. Los principales minerales de los que se extrae son lepidolita, petalita, espodumena y ambligonita. En Estados Unidos se obtiene de las salinas de California y Nevada principalmente.
[editar]Isótopos
Los isótopos estables del litio son dos, Li-6 y Li-7, siendo éste último el más abundante (92,5%). Se han caracterizado seis radioisótopos siendo los más estables el Li-8 con unperiodo de semidesintegración de 838 milisegundos y el Li-9 con uno de 178,3 ms. El resto de isótopos radiactivos tienen periodos de semidesintegración menores de 8,5 ms. También se da, en laboratorio, el isótopo inestable Li-11-
Los pesos atómicos del litio varían entre 4,027 y 11,0348 uma del Li-4 y el Li-11 respectivamente. El modo de desintegración principal de los isótopos más ligeros que el isótopo estable más abundante (Li-7) es la emisión protónica (con un caso de desintegración alfa) obteniéndose isótopos de helio; mientras que en los isótopos más pesados el modo más habitual es la desintegración beta, (con algún caso de emisión neutrónica) resultando isótopos de berilio.
El Li-7 es uno de los elementos primordiales, producidos por síntesis nuclear tras el big bang. Los isótopos de litio se fraccionan sustancialmente en una gran variedad de procesos naturales, incluyendo la precipitación química en la formación de minerales, procesos metabólicos, y la sustitución del magnesio y el hierro en redes cristalinas de minerales arcillosos en los que el Li-6 es preferido frente al Li-7, etc. los principales isótopos son carbono, hidrógeno y cloro.
[editar]PrecaucionesRol biológico
No se conoce adecuadamente su función biológica, pero se ha encontrado que incrementa la permeabilidad celular y actúa sobre los neurotransmisores, favoreciendo la estabilidad del estado anímico habiendo sido usado para tratar trastornos de bipolaridad.
[editar]Véase también[editar]Referencias
[editar]Referencias externas
[editar]Enlaces externos | |||||||||||||||||||||||||||||
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