Il litio fa parte del 1° Gruppo, noto come Gruppo dei metalli alcalini. Il suo nome deriva dalla parola greca “λίθος”, che significa pietra. Con numero atomico 3 e configurazione elettronica 1s2,2s1, il litio è il metallo più leggero e ha la minore densità tra i metalli alcalini, nonché il punto di fusione più alto.
Questo metallo morbido, di colore argenteo, altamente reattivo e infiammabile, viene conservato in oli minerali per proteggerlo dall’ossidazione. A causa della sua elevata reattività, non si trova allo stato puro in natura, ma in minerali come spodumene, trifilite, petalite, lepidolite e ambiglonite. Fu isolato per la prima volta dalla petalite dal chimico svedese Johan August Arfvedson nel 1817.
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Il litio, come altri metalli alcalini, non può essere estratto con i metodi usuali a causa della sua elevata reattività. È possibile ottenerlo tramite elettrolisi di sali fusi, principalmente cloruri. È l’unico metallo alcalino in grado di reagire direttamente con l’azoto per formare il nitruro di litio.
Il nitruro di litio, composto ionico di colore rosso, si decompone in litio e azoto con il riscaldamento. Può reagire con l’acqua per formare idrossido di litio e ammoniaca. Le proprietà del litio sono diverse da quelle degli altri metalli alcalini a causa della relazione diagonale con il magnesio, condividendo molte proprietà con quest’ultimo.
La relazione diagonale si basa sulla somiglianza nel rapporto carica/raggio tra i due elementi, con il litio che presenta un raggio atomico di 152 pm e un raggio ionico di 76 pm, mentre per il magnesio sono rispettivamente 160 pm e 72 pm. La somiglianza tra litio e magnesio è una caratteristica di questa relazione diagonale che influisce sulle proprietà di entrambi gli elementi.
In conclusione, il litio è un metallo alcalino con caratteristiche uniche rispetto agli altri elementi del suo gruppo, grazie anche alla sua relazione diagonale con il magnesio che condivide alcune proprietà con questo metallo.
Reazioni chimiche del litio e del magnesio
Il litio e il magnesio sono due elementi che reagiscono lentamente con l’acqua e i loro ossidi e idrossidi sono poco solubili. Entrambi formano nitruri tramite la combinazione diretta con l’idrogeno. Gli ossidi Li₂O e MgO non si trasformano in superossidi con un eccesso di ossigeno. I carbonati Li₂CO₃ e MgCO₃ si decompongono facilmente in ossidi e anidride carbonica.
Decomposizione degli ossidi e nitrati
Gli idrossidi e nitrati di litio e magnesio si decompongono per riscaldamento, generando rispettivamente ossido e acqua. Mentre il nitrato di litio produce ossido, altri metalli alcalini formano nitriti durante la decomposizione. Ad esempio, KNO₃ si decompone in KNO₂ e ossigeno.
Solubilità e cristallizzazione dei cloruri
Entrambi il cloruro di litio e di magnesio sono solubili in solventi organici, mentre sono deliquescenti e cristallizzano come sali idrati. Il comportamento anomalo del litio è dovuto alle sue dimensioni atomiche particolarmente ridotte e al suo alto potere polarizzante, che conferisce ai suoi composti un carattere covalente e la solubilità in solventi organici.
Usi del litio
L’ossido di litio viene impiegato come fondente nella produzione del vetro per abbassarne il punto di fusione e la viscosità. Il litio è ampiamente usato nelle batterie al litio per via del suo basso potenziale di riduzione, che ha portato alla sua diffusione sul mercato, soppiantando altre tecnologie.
Applicazioni specifiche
L’idrossido di litio, riscaldato con un grasso, è utilizzato per produrre sapone di stearato di litio, impiegato come addensante per oli e lubrificante ad alte temperature. In forma metallica, il litio viene utilizzato durante i processi di saldatura per favorire la fusione dei metalli e prevenire la formazione di ossidi.
Applicazioni industriali
I composti litio-organici sono utilizzati nell’industria dei polimeri come iniziatori e catalizzatori per reazioni specifiche. Questi composti contribuiscono alla produzione di una vasta gamma di materiali polimerici.
