O lítio (do grego líthos, ou, "pedra", "cálculo" + sufixo nominal "io") é um elemento químico de símbolo Li, número atômico 3 e massa atômica 7, contendo, na sua estrutura, três prótons e três elétrons. Na tabela periódica dos elementos químicos, pertencente ao grupo (ou família) 1 (anteriormente chamado 1A), dos elementos alcalinos. Sob condições 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 em óleo 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-prateadaFERREIRA, A. B. H. Novo Dicionário da Língua Portuguesa. 2ª edição. Rio de Janeiro. Nova Fronteira. 1986. p. 1 040. e manchas pretas.
Por causa da sua elevada reatividade, o lítio não é encontrado em seu estado nativo, sendo encontrado na maioria das vezes na condição de composto químico iônico. O lítio encontra-se em numerosos minerais pegmatitos devido a sua solubilidade iônica e está presente na água marinha, sendo, geralmente, obtido na forma de salmoura e nas argilas. Em escala industrial, o lítio é isolado via eletrólise de uma mistura de cloreto de lítio e cloreto de potássio. miniaturadaimagem|Bateria de lítio O lítio e seus compostos têm diversas aplicações industriais, incluindo vidros e cerâmicas com resistência ao calor, ligas com alta força específica resistência-peso utilizadas em aeronaves e baterias de lítio e bateria 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 regulação endócrina, sendo sua deficiência ligada à infertilidade.
Características principais
O lítio é usado na fabricação de baterias, os íons de lítio, ou outras. Tem um grande poder oxidativo, é facílimo de sofrer corrosão e possui densidade igual a 0,534 gramas por centímetro cúbico.
left|thumb|180px|O teste da chama para o lítio É o metal mais leve, com uma densidade aproximadamente a metade da água. Como os demais metais alcalinos, é monovalente e bastante reativo. Por esse motivo, não é encontrado livre na natureza. No teste da chama, torna-se vermelho, porém se a combustão ocorrer violentamente, a chama adquire uma coloração branca brilhante.
Características atômicas e físicas
Assim como os outros metais alcalinos, o lítio tem um único elétron de valência, que facilmente cede para a formação de um cátion. 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 mais abundante (92,5%). Foram identificados seis radioisótopos, sendo os mais estáveis o Li-8 com um período de semidesintegração de 838 milissegundos e o Li-9 com 178,3 ms de meia-vida. Os demais isótopos radioativos possuem meias-vidas menores de 8,5 ms.
As massas atômicas dos isótopos do lítio variam entre 4,027 e 11,0348 u do Li-4 ao do Li-11 respectivamente. O modo de desintegração principal dos isótopos mais leves que o isótopo estável mais abundante (Li-7) é a emissão protônica (com um caso de desintegração alfa) obtendo-se isótopos de hélio.
+
Enquanto que, nos isótopos mais pesados, o modo mais habitual é a desintegração beta (com algum caso de emissão neutrônica), resultando isótopos de berílio, também por captura de elétron, como no caso abaixo.Electron Capture of Beryllium-7 - library.thinkquest.org
O Li-7 é um dos elementos primordiais, produzido por síntese nuclear após o big bang. Os isótopos de lítio dividem-se substancialmente numa grande variedade de processos naturais, incluindo a precipitação química na formação de minerais, processos metabólicos, e na substituição do magnésio e ferro em redes cristalinas de minerais argilosos em que o Li-6 é preferido ao Li-7.
Abundância e obtenção O lítio em nosso sistema solar e em nossa galáxia provém de uma explosão novae clássica de uma anã branca. 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. Usando aprendizagem automática, os geólogos descobriram que a salmoura na Formação Smackover do sul do Arkansas 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.
Biologia
O lítio é encontrado em traços em diversas plantas, nos plânctons e nos invertebrados numa concentração de 69 até 5 760 partes por bilhão (ppb). Nos vertebrados, a concentração é relativamente baixa e, nas peles de todos os vertebrados e nos fluidos corporais, tem sido encontrado numa concentração de 21 a 763 ppb. Os organismos marinhos tendem a bioacumular muito mais do que os animais terrestres. Não se conhecem quaisquer funções fisiológicas em nenhum destes organismos, porém estudos nutricionais nos animais têm indicado sua importância na saúde, sendo, assim, sugerido que ele seja classificado como um elemento fundamental, com uma ingestão diária recomendada de 1 mg/dia. Em 2011, estudos no Japão sugerem que a ocorrência do lítio na água potável pode aumentar a expectativa de vida.
Terra
+Produção de minas de Lítio (2019), reservas e recursos em toneladas de acordo com USGS País Produção Reservas Recursos 6.400 1.700.000 17.000.000 42.000 2.800.000 6.300.000 - - 75.000 - - 21.000.000 300 95.000 400.000 200 370.000 1.700.000 18.000 8.600.000 8.600.000 - - 1.300.000 - - 3.000.000 - -40.000 - -2.500.000 - -40.000 - - 1.000.000 - - 1.700.000 500?9.000 7.500 1.000.000 4.500.000 - -130.000 1.200 60.000 250.000 - - 1.000.000 - - 1.000.000 - - 300.000 870Em 2013 630.000 6.800.000 1.600 230.000 540.000 Total mundial 77.000 17.000.000 80.000.000
Embora o lítio seja, geralmente, encontrado disperso na Terra, ele não é encontrado em seu estado nativo por causa da sua alta reatividade. 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), ou 25 micromoles. As maiores concentrações de lítio estão nas fontes hidrotermais com concentração aproximada de 7 ppm.
Estima-se que a crosta terrestre varia sua concentração de lítio entre 20 a 70 ppm, com a sua maior concentração no granito. As pegmatitas de granito também fornecem uma grande abundância em minerais que contém lítio, com a espodumena e a petalita, sendo o meio de extração comercial mais utilizado. Outro significativo mineral de lítio é a lepidolita. Um novo meio de extração de lítio está nas rochas de hectorita, que é extraído exclusivamente pela Western Lithium Corporation nos Estados Unidos.
De acordo com o Manual 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.".Garrett, Donald (2004) Handbook of Lithium and Natural Calcium, Academic Press, cited in The Trouble with Lithium 2, Meridian International Research (2008)
História
thumb|Johan August Arfwedson é considerado o descobridor do lítio em 1817
A petalita (LiAlSi4O10) foi descoberta em 1800 pelo político e químico brasileiro José Bonifácio de Andrada e Silva em uma mina na ilha de Utö, na Suécia. Porém, a partir de 1817, Johan August Arfwedson trabalhando no laboratório de química de Jöns Jakob Berzelius, detectou a presença de um elemento durante a sua análise do mineral de petalita. Este elemento formava compostos similares ao do sódio e do potássio, embora o carboneto de lítio e o hidróxido de sódio sejam menos solúveis e mais alcalinos. Berzelius deu o nome ao material alcalino "lithion/lithina", da palavra grega λιθoς (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".
Arfwedson depois demonstrou que este elemento químico estava presente nos minerais espodumena e lepidolita. Em 1818 Christian G. Gmelin foi o primeiro a observar que os sais de lítio formavam uma coloração vermelho brilhante na chama. De qualquer maneira, ambos tentavam e falhavam ao isolar o lítio em seu estado puro. Em 1821, W.T. Brande e Sir Humphry Davy obtiveram o elemento isolado via eletrólise de óxido de lítio, processo que foi utilizado anteriormente para isolar o potássio e o sódio.Eduardo Motta Alves Peixoto, LÍTIO,<http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc02/elemento.pdf>, acessado no dia 04 de maio de 2014 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). Em 1855, grandes quantidades de lítio foram produzidas a partir da eletrólise de cloreto de lítio por Robert Bunsen e Augustus Matthiessen. A descoberta deu início a produção comercial de lítio em 1923, iniciada pela empresa alemã "Metallgesellschaft AG" que começou a produção a partir dos sais de cloreto de lítio e cloreto de potássio fundidos num processo que é utilizado até hoje.
A produção e a utilização do lítio foram submetidas a drásticas mudanças na história. A primeira aplicação em larga escala foi na produção de graxas de lítio nos motores de aeronaves e similares na Segunda Guerra Mundial. As graxas de lítio é justificado devido a seu alto ponto 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 a Guerra Fria (1946-1991) com a produção dos desenhos 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. Os Estados 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.
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. Estas aplicações predominavam no mercado de lítio durante meados da década de 1990. Depois do fim da corrida nuclear houve o declínio da demanda e a venda dos estoques no departamento de Energia no mercado aberto reduziram o preço. 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.