說起鋰，似乎很少有人不知道的，畢竟現(xiàn)在人手一部智能手機(jī)，里邊裝的也幾乎全都是鋰電池。

但你要問有幾個(gè)人真正見過鋰，怕真是很少，更別說搞清楚鋰這種元素與別的金屬相比有什么獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)了。

今天我們就來說一說鋰——這種位于元素周期表第三位的奇妙元素。

最輕的金屬

古人說“讀字讀半邊，不怕錯(cuò)上天”，至少放在“鋰”這個(gè)字上是絕對(duì)沒問題的：它念“里”，并且你一看這字的偏旁就知道它是一種金屬。沒錯(cuò)，鋰是在元素周期表上排在第一位的堿金屬元素。

鋰在元素周期表中位于堿金屬的最上方

細(xì)心的朋友可能會(huì)說了：“不對(duì)呀！氫在鋰的上邊，氫也有金屬態(tài)呀！”沒錯(cuò)，氫在極高壓力下確實(shí)顯示出金屬態(tài)，這被稱為氫的“金屬相”，但從本質(zhì)上來說，氫不是金屬，那只不過是一部分氫的電子被擠出了它原來的軌道，變成類似自由電子，使液態(tài)或固態(tài)氫具有了類似金屬的特征而已。

鋰的原子核里有3個(gè)質(zhì)子，它的原子核帶3個(gè)正電荷，與此相對(duì)應(yīng)，鋰有3個(gè)電子，其中1s軌道有2個(gè)電子，2s軌道有1個(gè)電子。由于1s軌道已經(jīng)被電子占滿，并且它們的能量很低，不參與化學(xué)鍵，鋰相對(duì)容易失去它2s軌道上的那一個(gè)電子，形成陽離子Li?。

鋰的電子排布圖

鋰與它下方的鈉、鉀等堿金屬相比，由于其2s軌道更貼近原子核，原子核與電子間的靜電力更強(qiáng)一些，它最外層的電子比較不容易失去，因此鋰比其它堿金屬更穩(wěn)定。如果你將一塊金屬鋰扔進(jìn)水里，它會(huì)跟水反應(yīng)生成氫氣，但不會(huì)燃燒。鈉、鉀等不同，它們會(huì)燃燒甚至爆炸。

鋰是最輕的金屬，它實(shí)在是太輕了，密度僅為0.534g/cm3，你即使是把它泡在密度最低的烴油里它也能漂浮起來，因此為了不讓鋰在空氣中被氧化，通常會(huì)把它包裹在凡士林里隔絕空氣保存。

鋰比所有的液體元素密度都低，它會(huì)漂浮在石蠟油的表面

鋰從何而來？

“大爆炸”理論認(rèn)為，鋰大部分也是由宇宙大爆炸產(chǎn)生的。在“大爆炸”后的一天里，宇宙中就產(chǎn)生了幾乎所有的氫和氦，然后通過P-P II聚變分支產(chǎn)生了鋰（Li）、鈹（Be）和硼（B）。

P-P II聚變分支

在P-P II聚變分支里：

3He + ?He → ?Be + γ

?Be + ?? → ?Li? + ν? + 0.861 MeV / 0.383 MeV

鋰就是這么來的。

?Li + 1H → 2 ?He

在那之后，鋰在宇宙不同的區(qū)域的豐度也有了差別，老恒星中的鋰在240萬度的高溫下更多地與質(zhì)子反應(yīng)而被“摧毀”為兩個(gè)α粒子，而年輕恒星中則有更多的機(jī)會(huì)通過P-P II聚變產(chǎn)生新的鋰。

太陽系中元素的豐度，可以看出鋰的豐度比較低

鋰的同位素

鋰有兩種穩(wěn)定的天然同位素鋰-6和鋰-7，其中鋰-7占了92.41%，它的原子核中有3個(gè)質(zhì)子和4個(gè)中子；鋰-6的原子核中質(zhì)子與中子的數(shù)量都是3個(gè)，它占7.59%。

鋰其它的同位素從鋰-4、鋰-5、鋰-8到鋰-13都是不穩(wěn)定的放射性同位素，它們會(huì)迅速衰變成其它核素。

鋰-6有一種重要的特性，它可以通過吸收中子轉(zhuǎn)化為氚?？蒲腥藛T通過在核反應(yīng)堆周邊放置鋰-6或它的化合物來合成氚；而核國(guó)家則利用鋰-6的這一特性制造氫彈：

?Li + n → ?He + 3H

核武器設(shè)計(jì)者將氫彈彈頭設(shè)計(jì)成兩個(gè)部分：一個(gè)钚的原子彈引爆器和一個(gè)由鋰-6氘化物燃料組成的聚變反應(yīng)器，當(dāng)钚彈爆炸時(shí)，它所產(chǎn)生的強(qiáng)大熱能會(huì)加熱鋰-6氘化物燃料，同時(shí)釋放出大量中子；壓縮和加熱的鋰-6氘化物燃料與吸收中子后產(chǎn)生氚并開始強(qiáng)烈的聚變反應(yīng)。這就是氫彈引爆的過程。

氫彈引爆過程，氘化鋰參與其中

鋰的應(yīng)用

除了造核彈，鋰的應(yīng)用非常廣泛，最常見的莫過于我們使用的鋰電池、鋰離子電池和鋰離子聚合物電池、磷酸鐵鋰電池了，這些電池給我們的工作與生活帶來了極大的方便。

今天先不討論電池，我們講些大家不怎么熟悉的應(yīng)用。

除了拿來制造電池外，鋰最多的應(yīng)用就是拿來生產(chǎn)各種各樣的玻璃，據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界上大約有三分之一的鋰被加到了玻璃里邊。將氧化鋰加入到二氧化硅里，可以降低原料的熔點(diǎn)和黏度，節(jié)約能源并且方便加工；氧化鋰還可以改善玻璃和釉料的物理性能，許多烤箱用的玻璃在加工時(shí)都需要用到氧化鋰或碳酸鋰（Li?CO?），碳酸鋰在高溫加熱后會(huì)轉(zhuǎn)化為氧化鋰，鋰的加入能降低熱膨脹系數(shù)，防止玻璃熱爆；碳酸鋰還是低火和高火陶瓷釉中的常見成分。

玻璃烤盤的制造中加入了鋰化合物

除了用作生產(chǎn)玻璃的原料，碳酸鋰還是一種治療精神疾病的主要藥物，它對(duì)抑郁癥、躁狂癥等雙相情感障礙疾病有療效。

鋰是很好的抗抑郁藥物成份，并且是長(zhǎng)期精神穩(wěn)定劑的首選

鋰還被廣泛用于冶金工藝，全世界有6%以上的鋰產(chǎn)品被用于冶金添加。例如將碳酸鋰用作連續(xù)鑄造助熔添加劑，它可以增加流動(dòng)性； 將氟化鋰用作鋁冶煉過程的添加劑，它可以降低熔化溫度和增加電阻；鋰與鋁（鋁鋰合金）、鎂、銅、鎘和錳等金屬的合金可以用于制造高性能飛機(jī)零件。

鋰還有一個(gè)常見的應(yīng)用是拿來做潤(rùn)滑脂，每年大約有12%的鋰被用在了這個(gè)方面，這可能是出乎許多人意料的。當(dāng)將氫氧化鋰與脂肪加熱，就可以得到一種叫“鋰皂”的硬脂酸，它是高溫潤(rùn)滑脂的主要原料。

氫氧化鋰從空氣中吸收二氧化碳后會(huì)形成碳酸鋰，航天器和潛艇中就是利用氫氧化鋰來進(jìn)行空氣凈化的。

在軍事方面，氫化鋁鋰（LiAlH?）不僅可以作為火箭推進(jìn)劑的高能添加劑，氫化鋁鋰本身也是一種固體火箭的燃料。

空空導(dǎo)彈大多采用固體燃料推進(jìn)

鋰的用途如此廣泛，地球上的鋰會(huì)不會(huì)越用越少，到哪一天出現(xiàn)資源枯竭呢？

鋰的生產(chǎn)

鋰很活潑，它在地球表面都是以化合物的形式存在的。

世界上已經(jīng)探明的鋰儲(chǔ)量大約只有1600萬噸，已知資源量大約是6500萬噸，它們主要分布在南美洲的幾個(gè)國(guó)家，比如智利、阿根廷、玻利維亞和巴西等，另外加拿大、美國(guó)、澳大利亞和我們也有一些鋰礦藏。鋰的生產(chǎn)大國(guó)是澳大利亞、智利、阿根廷和津巴布韋等國(guó)。

玻利維亞一個(gè)富含鋰的鹽湖

1600萬噸的探明儲(chǔ)量，相比于其它金屬來說實(shí)在是太少，難道地球上就這么一點(diǎn)兒鋰嗎？也不對(duì)，我們的海水里大約有2300億噸的鋰，只不過海洋里鋰的濃度實(shí)在是太低，元素的濃度相對(duì)恒定為0.14~0.25ppm，從商業(yè)角度來看，從海水里提取鋰是一件得不償失的事情，所以至今沒有人干這種事。

目前世界各主要產(chǎn)鋰國(guó)都是從含鋰的鹽湖、或者從偉晶巖的鋰礦中提純鋰的化合物，然后通過電解的方法提取鋰。富含鋰的礦物主要有偉晶巖、鋰輝石、鋰云母等等。

鋰輝石，它的主要成分是硅酸鋁鋰LiAl(SiO3)2

在前一節(jié)“鋰的應(yīng)用”中我們已經(jīng)了解到，大多數(shù)鋰的應(yīng)用實(shí)際上是對(duì)氧化鋰、碳酸鋰、氫氧化鋰等鋰化合物的應(yīng)用，很多時(shí)候我們并不需要金屬鋰，所以從鋰礦中提取化合物相對(duì)要容易些。

隨著智能移動(dòng)電子設(shè)備和新能源汽車的快速發(fā)展，世界鋰消耗量會(huì)有個(gè)突破性的增長(zhǎng)，因?yàn)槊枯v電動(dòng)汽車的充電電池需要使用至少10千克鋰。未來人們?cè)谌φ业V的同時(shí)，還需要考慮對(duì)報(bào)廢汽車電池、報(bào)廢電子產(chǎn)品中鋰的回收、加工和再利用。

我們應(yīng)該相信，辦法總比困難多。