Lithium is a chemical element with the symbol Li and atomic number 3. It is a soft, silvery-white alkali metal. Under standard conditions, it is the lightest metal and the lightest solid element, being able to float on water. Like all alkali metals, lithium is highly reactive and flammable, and must be stored in mineral oil. When cut, it exhibits a metallic luster, but moist air corrodes it quickly to a dull silvery grey, (Unlike the other alkali metals, solid Li it does not catch fire when it comes into contact with water(1). A lithium metal surface exposed to air develops a black tarnish, which seems odd since Li2O, LiOH, or LiCO3. That tarnish is Li3N. Although its reaction with oxygen is stronger, lithium reacts quickly with atmospheric nitrogen (the nitride layer does not passivate the metal.) It never occurs freely in nature, but only in ionic compounds such as pegmatitic minerals, which were once the main source of lithium. Due to its solubility as an ion, it is present in ocean water and is commonly obtained from brines. Lithium metal is isolated electrolytically from a mixture of lithium chloride and potassium chloride.
Lithium has two stable isotopes, 6Li and 7Li. Neither can form in stars. The element, in fact, is consumed in the cores of young stars. The absence of lithium in its spectrum is a good way to distinguish a low-mass star from a brown dwarf. Instead, lithium usually forms in space as a result of cosmic-ray collisions.
The concept of "lithium isotope" is a bit confused, even by the professionals(3). Technically speaking, something cannot be isotope of an element unless it can acquire electrons and act like an atom (ion). Two particles 4Li and 5Li, are special cases. Both are produced as side reactions in the proton-proton sequence of reactions that powers the sun. Other 3-proton particles; 3Li, 10Li, 12Li, 13Li, ...; might form a few times during the life of the univese - but they are so unlikely that they may be ignored. Lithium isotopes are summarized in the table below.
Name | Li4 | Li5 | Li6 | Li7 | Li8 | Li9 | Li10 | Li11 | Li12 |
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Decay | Stable | Stable |
Note that 9Li and 11Li have multiple decay modes, which could not be described in the table. That's a pity because 11Li has seven observed decay modes.
The transmutation of lithium atoms to helium in 1932 was the first fully man-made nuclear reaction, and lithium deuteride serves as a fusion fuel in staged thermonuclear weapons.
Lithium and its compounds have several industrial applications, including heat-resistant glass and ceramics, lithium grease lubricants, flux additives for iron, steel and aluminium production, lithium batteries, and lithium-ion batteries. These uses consume more than three quarters of lithium production.
Lithium was used as fuel in the world's first liquid-metal fueled engine. This was the ALWT (later MK 50) torpedo engine, which used the 8 Li + SF6 --> 6 LiF + Li2S reaction to generate heat to drive a steam turbine(1),(2).
Lithium is present in biological systems in trace amounts; its functions are uncertain. Lithium salts have proven to be useful as a mood-stabilizing drug in the treatment of bipolar disorder in humans.
References[]
- first-hand experience
- Mark 50 torpedo, Wikipedia
- "Isotopes o Lithium", Wikipedia
Lithium | |||||||||||||||||||||||||||||||||
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3Li | |||||||||||||||||||||||||||||||||
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Appearance | |||||||||||||||||||||||||||||||||
silvery-white (shown floating in oil) | |||||||||||||||||||||||||||||||||
Spectral lines of lithium | |||||||||||||||||||||||||||||||||
General properties | |||||||||||||||||||||||||||||||||
Name, symbol, number | lithium, Li, 3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Pronunciation | /ˈlɪθiəm/ LI-thee-əm | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Element category | alkali metal | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Group, period, block | 1, 2, s | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Standard atomic weight | 6.94(1) | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Electron configuration | [He] 2s1 2, 1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
History | |||||||||||||||||||||||||||||||||
Discovery | Johan August Arfwedson (1817) | ||||||||||||||||||||||||||||||||
First isolation | William Thomas Brande (1821) | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Physical properties | |||||||||||||||||||||||||||||||||
Phase | solid | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Density (near r.t. | 0.534 g·cm−3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Liquid density at m.p. | 0.512 g·cm−3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Melting point | 453.69 K, 180.54 °C, 356.97 °F | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Boiling point | 1615 K, 1342 °C, 2448 °F | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Critical point | (extrapolated) 3223 K, 67 MPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Heat of fusion | 3.00 kJ·mol−1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Heat of vaporization | 147.1 kJ·mol−1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Molar heat capacity | 24.860 J·mol−1·K−1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Vapor pressure | |||||||||||||||||||||||||||||||||
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Atomic properties | |||||||||||||||||||||||||||||||||
Oxidation states | +1 (strongly basic oxide) | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Electronegativity | 0.98 (Pauling scale) | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Ionization energies | 1st: 520.2 kJ·mol−1
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Atomic radius | 152 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Covalent radius | 128±7 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Crystal structure | body-centered cubic | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Magnetic ordering | paramagnetic | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Electrical resistivity | (20 °C) 92.8 nΩ·m | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Thermal conductivity | 84.8 W·m−1·K−1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Thermal expansion | (25 °C) 46 µm·m−1·K−1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Speed of sound (thin rod) | (20 °C) 6000 m·s−1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Young's modulus | 4.9 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Shear modulus | 4.2 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Bulk modulus | 11 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Mohs hardness | 0.6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
CAS registry number | 7439-93-2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Most stable isotopes | |||||||||||||||||||||||||||||||||
Main article: Isotopes of lithium | |||||||||||||||||||||||||||||||||
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v • t • e • r |
9-Period Periodic Table of Elements | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1 | 1 H |
2 He | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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2 | 3 Li |
4 Be |
5 B |
6 C |
7 N |
8 O |
9 F |
10 Ne | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3 | 11 Na |
12 Mg |
13 Al |
14 Si |
15 P |
16 S |
17 Cl |
18 Ar | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4 | 19 K |
20 Ca |
21 Sc |
22 Ti |
23 V |
24 Cr |
25 Mn |
26 Fe |
27 Co |
28 Ni |
29 Cu |
30 Zn |
31 Ga |
32 Ge |
33 As |
34 Se |
35 Br |
36 Kr | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5 | 37 Rb |
38 Sr |
39 Y |
40 Zr |
41 Nb |
42 Mo |
43 Tc |
44 Ru |
45 Rh |
46 Pd |
47 Ag |
48 Cd |
49 In |
50 Sn |
51 Sb |
52 Te |
53 I |
54 Xe | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6 | 55 Cs |
56 Ba |
57 La |
58 Ce |
59 Pr |
60 Nd |
61 Pm |
62 Sm |
63 Eu |
64 Gd |
65 Tb |
66 Dy |
67 Ho |
68 Er |
69 Tm |
70 Yb |
71 Lu |
72 Hf |
73 Ta |
74 W |
75 Re |
76 Os |
77 Ir |
78 Pt |
79 Au |
80 Hg |
81 Tl |
82 Pb |
83 Bi |
84 Po |
85 At |
86 Rn | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
7 | 87 Fr |
88 Ra |
89 Ac |
90 Th |
91 Pa |
92 U |
93 Np |
94 Pu |
95 Am |
96 Cm |
97 Bk |
98 Cf |
99 Es |
100 Fm |
101 Md |
102 No |
103 Lr |
104 Rf |
105 Db |
106 Sg |
107 Bh |
108 Hs |
109 Mt |
110 Ds |
111 Rg |
112 Cn |
113 Nh |
114 Fl |
115 Mc |
116 Lv |
117 Ts |
118 Og | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
8 | 119 Uue |
120 Ubn |
121 Ubu |
122 Ubb |
123 Ubt |
124 Ubq |
125 Ubp |
126 Ubh |
127 Ubs |
128 Ubo |
129 Ube |
130 Utn |
131 Utu |
132 Utb |
133 Utt |
134 Utq |
135 Utp |
136 Uth |
137 Uts |
138 Uto |
139 Ute |
140 Uqn |
141 Uqu |
142 Uqb |
143 Uqt |
144 Uqq |
145 Uqp |
146 Uqh |
147 Uqs |
148 Uqo |
149 Uqe |
150 Upn |
151 Upu |
152 Upb |
153 Upt |
154 Upq |
155 Upp |
156 Uph |
157 Ups |
158 Upo |
159 Upe |
160 Uhn |
161 Uhu |
162 Uhb |
163 Uht |
164 Uhq |
165 Uhp |
166 Uhh |
167 Uhs |
168 Uho |
169 Uhe |
170 Usn |
171 Usu |
172 Usb | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
9 | 173 Ust |
174 Usq | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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