Как древний металл Вселенной стал незаменимым элементом наших гаджетов

Около 14 миллиардов лет назад, через секунду после Большого взрыва, образовались первые элементарные частицы. Столкнувшись в течение нескольких минут, они образовали ядра первых химических элементов: двух газов (водорода и гелия) и металла — лития. В течение следующих 100 миллионов лет, до того как зажглись первые звезды и сформировалась остальная часть материи, литий был единственным металлом в огромном темном космосе. Почему на Земле так мало запасов, насколько они полезны для наших устройств и как их добыть?

«Рассеянный» литий

Литий — третий простейший химический элемент таблицы Менделеева. Простота часто ассоциируется с богатством, поскольку почти 99% массы Вселенной состоит из двух самых легких элементов – опять же водорода и гелия. Литий встречается редко. Содержание земной коры составляет 20 частей на миллион, а значит, этот металл более редкий, чем титан, никель или кобальт.

Конечно, лития на Земле в тысячи раз больше, чем золота или платины, но найти его так же сложно. В отличие от этих драгоценных металлов, он не существует в концентрированном виде, его атомы «рассеяны» по всей Земле. Причина в том, что литий — щелочной металл, а это значит, что он очень реакционноспособен. Химические реакции могут легко произойти. Если положить кусочек лития в воду, он ведет себя как шипучая таблетка: пузырится и тает на глазах.

Подобные процессы происходят и в природе. Поэтому, в отличие от золота, меди или железа, литий не образует самородков. Вместо этого он обычно растворяется в воде или некоторых минералах.

«Энергичный» литий

Сегодня литий незаменим во многих высокотехнологичных отраслях: он делает авиационные сплавы пластичными и легкими, его соединения используются для сварки алюминиевых деталей, из него производят безопасное стекло и оптические линзы с особыми свойствами.

В энергетике литий используется в качестве высокоэффективного теплоносителя в ядерных реакторах. Превращение лития в гелий стало первой лабораторной демонстрацией термоядерного синтеза в истории человечества — реакцию провел в 1932 году Марк Олифант, австралийский физик и первооткрыватель трития.

Более половины добываемого лития сейчас используется для производства литий-ионных аккумуляторов — самых популярных аккумуляторов, используемых в электромобилях, смартфонах и других гаджетах.

Обратите внимание: Японцы хотят уничтожать космический мусор с помощью плазменной пушки.

Его низкая плотность и способность выделять много электронов при окислении делают его отличным металлом для катодов аккумуляторов, делая аккумуляторы легкими, мощными и компактными.

Добываемый литий

Литий добывают из соленых озер и подземных вод или руды. Этот металл содержится более чем в сотне различных минералов, но только пять из них активно добываются для его добычи. Наиболее распространены сподумен и лепидолит. Месторождения полезных ископаемых обычно богаче литием, чем жидкие озерные рассолы, но извлечь металл из руды сложнее.

Большая часть лития добывается из подземных вод под солончаками Южной Америки. Солончак – это почва с повышенным содержанием растворимых минеральных солей. Соленая вода добывается из-под земли и распределяется по огромным бассейнам. Рассол будет оставаться там месяцами или даже годами, пока большая часть воды не испарится. Как только рассол достигает высокой концентрации, его перекачивают в специальную установку для экстракции лития.

Поскольку спрос на литий растет, ученые ищут альтернативные источники и способы его получения. Например, подземные воды являются постоянным спутником углеводородов: они содержат жидкости, закачиваемые из глубоких нефтедобывающих скважин. При очистке масла от примесей остается жидкость, богатая различными минералами, в том числе литием. Существуют методы извлечения лития из этих вод, а также добычи и подготовки нефти к переработке. Их реализация могла бы превратить нефтяную скважину в недорогой лифт, поднимающий литий из глубины на поверхность.

Мировой океан содержит миллиарды тонн этого металла. Он настолько растворим в воде, что производство с использованием современных технологий было бы нерентабельно. Однако уже существуют фильтры, способные «забирать» литий из морской воды.

[My]Энергия(Производство энергии)НаукаНаучныйпопЛитийЛитий-ионный аккумуляторВидеоYouTubeДлинный пост 2

Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.

Источник статьи: Как древний металл Вселенной стал незаменимым элементом наших гаджетов.