Minería de litio, átomos y propiedades

¿Qué es el litio?

El litio es un elemento químico y metal. Se encuentra en la tabla periódica de elementos en el Grupo 1a entre el grupo de metales alcalinos. Es el más ligero de todos los elementos que son sólidos a temperatura ambiente. El litio también es uno de los primeros elementos que existió en el universo y se sintetizó durante el Big Bang. Todos los demás elementos, además del hidrógeno, el helio, el berilio y el boro, se formaron durante la formación estelar y las supernovas (estrellas moribundas y en explosión).

El litio es altamente reactivo con otros elementos y, por lo tanto, no existe en forma elemental en la Tierra. En cambio, está unido a otros elementos en compuestos químicos y minerales en la Tierra. El litio se encuentra en muchas rocas, en algunas salmueras e incluso en el agua de mar. Las mayores concentraciones de litio se encuentran en las pegmatitas graníticas (p. ej., minerales como la espodumena y la petalita).

El nombre de litio fue dado por el químico sueco Jons Jacob Berzelius. El nombre proviene de la palabra griega lithos que significa “piedra”.

Parafina de litio de cerca mostrando el aspecto blanquecino del litio.

¿Es el litio un metal?

El litio es un metal y pertenece a un grupo de metales en la tabla periódica llamados metales alcalinos. Estos metales, junto con el elemento hidrógeno, son los elementos más reactivos de la tabla periódica. Los metales alcalinos tienen un solo electrón de valencia, o el electrón más externo. Este electrón se transfiere o comparte fácilmente con cualquier otro átomo que pueda tener la propensión a atraer electrones, por lo tanto, une fácilmente los átomos entre sí de forma iónica o covalente polar. La reactividad del litio también lo hace inflamable. También es excepcionalmente reactivo al agua.

El litio tiene las siguientes propiedades químicas y físicas:

Nombre de la propiedad	valor de litio
Fase en STP	Sólido
Densidad	0,534 gramos por centímetro cúbico como sólido; 0,512 como líquido.
Punto de fusion	180,5 °C
Punto de ebullición	1330°C
Conductividad térmica	84,8 W/(m*K)
Dureza de Mohs	0.6
Peso atomico	6.941
Estado de oxidación	+1
Gravedad específica	0.534

Elemento Li: neutrones y protones

En la tabla periódica de elementos, el litio tiene el número atómico 3 y el símbolo del elemento Li. Los elementos de la tabla periódica se organizan según su número atómico o número de protones y cómo se organizan sus electrones en órbitas. Los protones son partículas subatómicas cargadas positivamente con una masa igual a 1 unidad de masa atómica (uma). ¿Cuántos protones tiene el litio? El litio tiene tres protones, de ahí el número atómico 3. La masa atómica del litio es de 6,94 unidades de masa atómica, que se encuentra principalmente en el núcleo del átomo (el núcleo está compuesto por protones y neutrones).

¿Cuántos neutrones tiene el litio? Restar el número atómico del número de masa atómica proporciona el número de neutrones de un elemento porque tanto los protones como los neutrones equivalen a ~1 amu. El litio, por tanto, tiene una media de 3 neutrones dependiendo del isótopo. Los elementos tienen diferentes isótopos, o átomos con diferentes números de neutrones y, por lo tanto, diferentes masas. El litio existe en la naturaleza en forma de dos isótopos estables. El litio-6 tiene 3 protones y 3 neutrones, mientras que el litio-7 tiene 3 protones y 4 neutrones.

Electrones de valencia de litio

El litio está en el grupo 1 en la tabla periódica de elementos junto con todos los metales alcalinos y el hidrógeno. Los números de grupo en la tabla periódica (es decir, las columnas) expresan el número de electrones de valencia que poseen los átomos de los elementos en esa columna. Los electrones de valencia son los electrones más externos, o aquellos que están más alejados del núcleo al que están unidos.

Los electrones son partículas subatómicas cargadas negativamente que tienen una masa igual a 1/1836 de la masa de un protón o un neutrón. Los electrones existen en la nube de electrones o en órbitas que ocupan un espacio relativamente grande que rodea el núcleo de un átomo. Los electrones más externos son inherentemente los primeros en ser influenciados por otros átomos, como ser eliminados por un átomo con una carga positiva más fuerte en su núcleo debido a su número de protones en relación con su radio atómico.

El litio tiene tres protones en su núcleo. Esto significa que un átomo de litio neutro tendrá 3 electrones en sus órbitas. En la tabla periódica de elementos, el litio está en el período 2 (es decir, la fila 2). Los periodos o filas de la tabla periódica de elementos expresan el número de órbitas electrónicas que poseen los átomos de los elementos de esa fila. El litio, por lo tanto, tiene 2 órbitas de electrones. En todos los elementos y átomos, en la primera órbita que rodea al núcleo solo caben dos electrones.

La configuración electrónica del litio se representa como [He] 2s1. Esto muestra que su órbita más baja está llena de 2 electrones al igual que el elemento Helio (He) que solo tiene un total de 2 electrones. La segunda y más externa órbita del litio contiene 1 electrón de valencia.

Minería de litio

El litio no existe en forma elemental en la Tierra. Debido a la reactividad del litio, siempre se encuentra ligado a compuestos químicos. Para obtener litio puro, se debe extraer de estos compuestos químicos; es decir, varios minerales dentro de rocas o salmueras. Las salmueras son aguas con altas concentraciones de sales, como el agua de mar o los lagos salados. La minería del litio es el proceso de obtención de estos compuestos para extraer de ellos átomos de litio.

El proceso más rentable para la obtención de litio ha sido a partir de salmueras. Las salmueras contienen litio que se origina de la lixiviación de rocas volcánicas. Las salmueras que se encuentran en Chile, Bolivia, Argentina, Tíbet y China tienen altas concentraciones de litio. Algunas otras concentraciones de nivel medio se encuentran en Nevada, California y Utah. El contenido de agua de las salmueras experimenta la evaporación solar, lo que concentra aún más las sales que contienen litio. Una vez concentrado, el carbonato de litio (Li2CO3) se puede extraer de las salmueras, que es el compuesto precursor utilizado para crear baterías de iones de litio (baterías de alta eficiencia con capacidad de recarga).

Usos del litio ¿Para que sirve?

El litio tiene muchos usos como el metal más ligero. Se utiliza en la producción de cerámica, aleaciones y vidrio para ayudar a reducir el punto de fusión y la viscosidad del material. También se utiliza en la producción de jabones de litio hechos de estearato de litio, LiO2C(CH_2)16CH3, que se utiliza para espesar aceites y producir grasas lubricantes multiusos y de alta temperatura. Sin embargo, el uso principal del litio es crear baterías de iones de litio que tienen la mayor eficiencia de recarga. Las baterías de iones de litio se utilizan en automóviles eléctricos y dispositivos móviles.

También hay muchos usos de nicho de litio:

• El litio se utiliza como medicamento y tratamiento para las cefaleas en brotes.
• Las sales de litio se han recetado para afecciones como el trastorno bipolar, la depresión mayor cíclica y el trastorno esquizoafectivo.
• Los hidruros complejos de litio, como Li[AIH 4], se han utilizado como componentes de alta energía en propulsores de cohetes utilizados por el ejército.

• El hidruro de litio (LiH) que contiene el isótopo Litio-6 se usa en armas nucleares como absorbente de neutrones para ayudar con la fusión nuclear.
• El litio-7 se utiliza en refrigerantes de reactores nucleares.

Resumen de la lección

El litio es un elemento químico con el número atómico 3, el símbolo del elemento Li y una masa atómica promedio de 6.94 amu. El litio tiene 3 protones en su núcleo y 3 o 4 neutrones dependiendo del isótopo. El elemento, como todos los elementos del grupo 1, tiene solo 1 electrón de valencia, o el electrón más externo. Es el metal menos denso de la tabla periódica de elementos y está en el grupo 1 junto con otros metales alcalinos y el hidrógeno. Tiene un aspecto blanquecino y es sólido a temperatura ambiente. Como todos los demás metales alcalinos, el litio es altamente reactivo e incluso inflamable. Por lo tanto, el litio no se encuentra en forma elemental en la Tierra, sino que solo se encuentra unido a compuestos químicos.

El litio es un elemento excepcionalmente útil. Se utiliza en las baterías más eficientes llamadas baterías de iones de litio. Esto hace que los compuestos de litio sean recursos minerales deseados para ser extraídos y extraídos. Las salmueras son el medio más eficiente y rentable para obtener litio. Las salmueras son aguas que contienen altas concentraciones de sales, como el agua de mar o los lagos salados. El agua se evapora de las salmueras, concentrando aún más las sales. Luego se extrae el carbonato de litio (Li2CO3) como principal precursor de productos como las baterías de iones de litio. El litio tiene muchos otros usos además de las baterías, como ser un componente de grasas lubricantes, aleaciones, cerámicas y vidrios.