กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 46 นาที

ลิเธียม

ลิเธียม (จาก ภาษากรีกโบราณ : λίθος , líthos , ' หิน ' ) เป็น ธาตุเคมี มี สัญลักษณ์ Li และ เลขอะตอม 3 เป็น โลหะอัลคาไลที่ อ่อนนุ่ม สีเงินขาว ภายใต้ สภาวะมาตรฐาน ลิเธี...

ลิเธียม

หน้าเว็บได้รับการป้องกันบางส่วน

ลิเธียม  3ลิเธียม
ก้อนโลหะในมือที่สวมถุงมือ
ตัวอย่างลิเธียมที่ตัดใหม่ มีออกไซด์น้อยที่สุด
ลิเธียม
การออกเสียง/ ˈ l ɪ θ i ə m / ​( LITH -ee-əm )
รูปร่างสีขาวเงิน
น้ำหนักอะตอมมาตรฐานA r °(Li)
ลิเธียมในตารางธาตุ
ไฮโดรเจนฮีเลียม
ลิเธียมเบริลเลียมโบรอนคาร์บอนไนโตรเจนออกซิเจนฟลูออรีนนีออน
โซเดียมแมกนีเซียมอะลูมิเนียมซิลิคอนฟอสฟอรัสกำมะถันคลอรีนอาร์กอน
โพแทสเซียมแคลเซียมสแกนเดียมไทเทเนียมวาเนเดียมโครเมียมแมงกานีสเหล็กโคบอลต์นิกเกิลทองแดงสังกะสีแกลเลียมเจอร์เมเนียมสารหนูซีลีเนียมโบรมีนคริปทอน
รูบิเดียมสตรอนเทียมอิตเทรียมเซอร์โคเนียมไนโอเบียมโมลิบเดนัมเทคนีเทียมรูทีเนียมโรเดียมแพลเลเดียมเงินแคดเมียมอินเดียมดีบุกพลวงเทลลูเรียมไอโอดีนซีนอน
ซีเซียมแบเรียมแลนทานัมซีเรียมพราเซโอดีเมียมนีโอไดเมียมโพรมีเทียมซาแมเรียมยูโรเปียมแกโดลิเนียมเทอร์เบียมดิสโพรเซียมโฮลเมียมเออร์เบียมทูเลียมอิตเทอร์เบียมลูทีเซียมแฮฟเนียมแทนทาลัมทังสเตนรีเนียมออสเมียมอิริเดียมแพลทินัมทองปรอท (ธาตุ)แทลเลียมตะกั่วบิสมัทพอโลเนียมแอสทาทีนเรดอน
แฟรนเซียมเรเดียมแอกทิเนียมธอร์เรียมโปรแทคติเนียมยูเรเนียมเนปทูเนียมพลูโตเนียมอเมริเซียมคูเรียมเบอร์คีเลียมแคลิฟอร์เนียมไอน์สไตเนียมเฟอร์เมียมเมนเดเลเวียมโนเบลียมลอว์เรนเซียมรัทเทอร์ฟอร์เดียมดับเนียมซีบอร์เจียมโบห์เรียมฮัสเซียมไมท์เนเรียมดาร์มสตัดเทียมรังสีเอกซ์โคเปอร์นิเซียมนิโฮเนียมเฟลโรเวียมมอสโกเวียมลิเวอร์โมเรียมเทนเนสซีนโอกาเนสสัน
HLiNa
เลขอะตอม( Z )3
กลุ่มกลุ่มที่ 1: ไฮโดรเจนและโลหะอัลคาไล
ระยะเวลาช่วงที่ 2
ปิดกั้น บล็อกเอส
การจัดเรียงอิเล็กตรอน[ เขา ] 2s 1
อิเล็กตรอนต่อเปลือก2, 1
คุณสมบัติทางกายภาพ
เฟสที่  STPแข็ง
จุดหลอมเหลว453.65  เคลวิน (180.50 องศาเซลเซียส, 356.90 องศาฟาเรนไฮต์)
จุดเดือด1617 K (1344 °C, 2451 °F)
ความหนาแน่น(ที่อุณหภูมิ 20°C)0.5334 กรัม/ซม. 3 [ 3 ]
เมื่อเป็นของเหลว (ที่  อุณหภูมิหลอมเหลว )0.512 กรัม/ซม³
จุดวิกฤต3220 K, 67 MPa (ค่าประมาณ)
ความร้อนของการหลอมเหลว3.00  กิโลจูล/โมล
ความร้อนของการระเหย136 กิโลจูล/โมล
ความจุความร้อนโมลาร์24.860 จูล/(โมล·เคลวิน)
ความจุความร้อนจำเพาะ3582.133 จูล/(กก.·เคลวิน)
ความดันไอ
พี  (ปาสคาล)1 10 100 1 กก. 10k 100 กก.
ที่  T  (K)797 885 995 1144 1337 1610
คุณสมบัติของอะตอม
สถานะออกซิเดชันทั่วไป: +1 −1 [ 4 ]
ค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีระดับของพอลลิง: 0.98
พลังงานไอออนไนเซชัน
  • อันดับ 1: 520.2 กิโลจูล/โมล
  • อันดับที่ 2: 7298.1 กิโลจูล/โมล
  • อันดับ 3: 11815.0 กิโลจูล/โมล
รัศมีอะตอมค่าที่ได้จากการทดลอง: 152  น. ค่าที่คำนวณได้: 167 น.
รัศมีโควาเลนต์128±7 น.
รัศมีแวนเดอร์วาลส์182 น.
เส้นสีในช่วงสเปกตรัม
เส้นสเปกตรัมของลิเธียม
คุณสมบัติอื่นๆ
ปรากฏการณ์ทางธรรมชาติดั้งเดิม
โครงสร้างผลึกโครงสร้างลูกบาศก์ศูนย์กลาง ตัว(bcc) ( cI2 )
ค่าคงที่แลตติส
โครงสร้างผลึกแบบลูกบาศก์ที่มีจุดศูนย์กลางอยู่ที่ตัวของลิเธียม
a  = 350.93 pm (ที่ 20 °C) [ 3 ]
การขยายตัวทางความร้อน46.56 × 10 −6 /K (ที่ 20 °C) [ 3 ]
การนำความร้อน84.8 วัตต์/(เมตร⋅เคลวิน)
ความต้านทานไฟฟ้า92.8 นาโนโอห์ม⋅เมตร (ที่ 20 องศาเซลเซียส)
การจัดเรียงแม่เหล็กพาราแมกเนติก
ความไวต่อสนามแม่เหล็กโมลาร์+14.2 × 10 −6  ซม. 3 /โมล (298 K) [ 5 ]
โมดูลัสของยัง4.9 จีพีเอ
โมดูลัสเฉือน4.2 จีพีเอ
โมดูลัสปริมาตร11 จีพีเอ
ความเร็วเสียงแท่งบาง6000 เมตร/วินาที (ที่อุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียส)
ความแข็งโมห์ส0.6
ความแข็งบริเนลล์5 เมกะปาสคาล
หมายเลข CAS7439-93-2
ประวัติศาสตร์
การตั้งชื่อมาจากคำภาษากรีกλιθoςซึ่งแปลว่า หิน
การค้นพบโยฮัน ออกัสต์ อาร์ฟเวดสัน(1817)
การแยกครั้งแรกวิลเลียม โทมัส แบรนเด(1821)
ไอโซโทปของลิเธียม
ไอโซโทปหลัก[ 6 ]การผุพัง
ไอโซโทปความอุดมสมบูรณ์ครึ่งชีวิต( t 1/2 )โหมดผลิตภัณฑ์
6ลี้ [1.9%, 7.8%]มั่นคง
7หลี่ [92.2%, 98.1%]มั่นคง
ความแปรผันอย่างมี นัยสำคัญเกิดขึ้นในตัวอย่างเชิงพาณิชย์เนื่องจากการกระจายตัวที่กว้างขวางของตัวอย่างที่ขาด6Li

ลิเธียม (จากภาษากรีกโบราณ : λίθος , líthos , ' หิน' ) เป็นธาตุเคมีมีสัญลักษณ์Liและเลขอะตอม  3 เป็นโลหะอัลคาไลที่ อ่อนนุ่ม สีเงินขาว ภายใต้สภาวะมาตรฐาน ลิเธี ยมเป็นโลหะที่มีความหนาแน่นน้อยที่สุดและเป็นธาตุของแข็งที่มีความหนาแน่นน้อยที่สุด เช่นเดียวกับโลหะอัลคาไลทั้งหมด ลิเธียมมีปฏิกิริยา สูง และติดไฟได้ง่าย จึงต้องเก็บไว้ในสุญญากาศ บรรยากาศเฉื่อย หรือของเหลวเฉื่อย เช่นน้ำมันก๊าด บริสุทธิ์ [ 7 ]หรือน้ำมันแร่ เมื่อบริสุทธิ์จะมีประกาย โลหะ แต่จะผุกร่อน อย่างรวดเร็ว ในอากาศจนกลายเป็นสีเทาเงินหมองๆ แล้วกลายเป็นสีดำ ลิเธียมไม่ได้เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ แต่ส่วนใหญ่พบในรูป แร่ เพกมาไทต์ ซึ่งครั้งหนึ่งเคย เป็นแหล่งหลักของลิเธียม เนื่องจากความสามารถในการละลายในรูปไอออน จึงพบได้ในน้ำทะเลและมักได้จากน้ำเกลือโลหะลิเธียมถูกแยกออกมาโดยกระบวนการอิเล็กโทรไลซิสจากส่วนผสมของลิเธียมคลอไรด์และโพแทสเซียมคลอไรด์

นิวเคลียส ของ อะตอมลิเธียมเกือบจะไม่เสถียร เนื่องจากไอโซโทป ลิเธียมที่เสถียรสองชนิด ที่พบในธรรมชาติมีพลังงานยึดเหนี่ยวต่อ นิวคลีออนต่ำที่สุดใน บรรดานิ วไคลด์ ที่เสถียรทั้งหมดเนื่องจากความไม่เสถียรของนิวเคลียส ลิเธียมจึงพบได้น้อยกว่าธาตุเคมี 28 ชนิดแรกจาก 34 ชนิดในระบบสุริยะแม้ว่านิวเคลียสของมันจะเบามากก็ตาม ถือเป็นข้อยกเว้นจากแนวโน้มที่ว่านิวเคลียสที่หนักกว่าจะพบได้น้อยกว่า[ 8 ]ด้วยเหตุผลที่เกี่ยวข้อง ลิเธียมจึงมีประโยชน์สำคัญในฟิสิกส์นิวเคลียร์การเปลี่ยนอะตอมลิเธียมเป็นฮีเลียม ในปี 1932 เป็น ปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่มนุษย์สร้างขึ้นอย่างสมบูรณ์ครั้งแรกและลิเธียมดิวเทอไรด์ทำหน้าที่เป็น เชื้อเพลิง ฟิวชันในอาวุธเทอร์โมนิวเคลียร์แบบ หลายขั้น ตอน[ 9 ]

ลิเธียมและสารประกอบของลิเธียมมีการใช้งานทางอุตสาหกรรมหลายอย่าง รวมถึงแก้วและเซรามิก ที่ทนความร้อน จาระบีหล่อลื่นลิเธียมสารเติมแต่งฟลักซ์สำหรับการผลิตเหล็ก เหล็กกล้า และอะลูมิเนียมแบตเตอรี่โลหะลิเธียมและแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเฉพาะแบตเตอรี่อย่างเดียวก็ใช้ลิเธียมมากกว่าสามในสี่ของการผลิตทั้งหมด[ 10 ]

ลิเธียมมีอยู่ในระบบชีวภาพในปริมาณเล็กน้อยยาที่มีลิเธียมเป็นส่วนประกอบมีประโยชน์ในการปรับอารมณ์และลดภาวะซึมเศร้าในการรักษาโรคทางจิต เช่นโรคอารมณ์สองขั้ว

คุณสมบัติ

อะตอมและฟิสิกส์

แท่งลิเธียมที่มีคราบไนไตรด์สีดำบางๆ เกาะอยู่

โลหะอัลคาไลยังถูกเรียกว่าตระกูลลิเธียม ตามชื่อธาตุนำของมัน เช่นเดียวกับโลหะอัลคาไลอื่นๆ (ซึ่งได้แก่โซเดียม (Na), โพแทสเซียม (K), รูบิเดียม (Rb), ซีเซียม (Cs) และแฟรนเซียม (Fr)) ลิเธียมมีอิเล็กตรอนวาเลนซ์ เพียงตัวเดียว ซึ่งเมื่อมีตัวทำละลาย อิเล็กตรอนวาเลนซ์นี้จะถูกปล่อยออกมาได้ง่ายเพื่อสร้าง Li + [ 11 ] ด้วยเหตุนี้ ลิเธียมจึงเป็นตัวนำความร้อนและไฟฟ้าที่ดี รวมทั้งมีปฏิกิริยาทางเคมีสูง แม้ว่าจะมีปฏิกิริยาน้อยที่สุดในบรรดาโลหะอัลคาไลก็ตาม ปฏิกิริยาที่ต่ำกว่าของลิเธียมเกิดจากความใกล้ชิดของอิเล็กตรอนวาเลนซ์กับนิวเคลียส(อิเล็กตรอนอีกสอง ตัว อยู่ในวงโคจร 1sซึ่งมีพลังงานต่ำกว่ามาก และไม่มีส่วนร่วมในพันธะเคมี) [ 11 ]ลิเธียมหลอมเหลวมีปฏิกิริยามากกว่าลิเธียมในรูปของแข็งอย่างมาก[ 12 ] [ 13 ]

โลหะลิเธียมมีความอ่อนนุ่มพอที่จะตัดได้ด้วยมีด มีสีขาวเงิน เมื่ออยู่ในอากาศจะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันกลายเป็นลิเธียมออกไซด์ [ 11 ] จุดหลอมเหลวที่180.50 °C (453.65 K; 356.90 °F) [ 14 ]และจุดเดือดที่ 1,342 °C (1,615 K; 2,448 °F) [ 14 ]ล้วนเป็นค่าที่สูงที่สุดในบรรดาโลหะอัลคาไลทั้งหมด

ลิเธียมมี ความหนาแน่นต่ำที่สุด(0.534 กรัม/ซม³ ) ในบรรดาโลหะทั้งหมดภายใต้สภาวะมาตรฐาน[ 15 ] ลิเธียมสามารถลอยบนน้ำมันไฮโดรคาร์บอนที่เบาที่สุดได้ และเป็นหนึ่งในโลหะเพียงสามชนิดที่สามารถลอยบนน้ำ ได้ โดยอีกสองชนิดคือโซเดียมและโพแทสเซียม

ลิเธียมลอยอยู่ในน้ำมัน

ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของลิเธียมเป็นสองเท่าของอะลูมิเนียมและเกือบสี่เท่าของเหล็ก[ 16 ] ลิเธียมเป็นตัวนำยิ่งยวด ที่อุณหภูมิ ต่ำกว่า 400 μKที่ความดันมาตรฐาน[ 17 ]และที่อุณหภูมิสูงกว่า (มากกว่า 9 K) ที่ความดันสูงมาก (>20 GPa) [ 18 ] ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 70 K ลิเธียมเช่นเดียวกับโซเดียมจะเกิดการเปลี่ยนแปลงเฟสแบบไม่มีการแพร่กระจายที่ 4.2 K มันมีระบบผลึกรูปทรงสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูน (โดยมีระยะห่างการทำซ้ำเก้าชั้น) ที่อุณหภูมิสูงกว่ามันจะเปลี่ยนเป็นลูกบาศก์แบบศูนย์กลางหน้าแล้วเป็นลูกบาศก์แบบศูนย์กลางตัวที่อุณหภูมิฮีเลียมเหลว (4 K) โครงสร้างรูปทรงสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูนจะแพร่หลาย[ 19 ]มีการระบุรูปแบบอัลโลโทรปิกหลายรูปแบบสำหรับลิเธียมที่ความดันสูง[ 20 ]

ลิเธียมมีค่าความจุความร้อนจำเพาะ ต่อมวล 3.58 กิโลจูลต่อกิโลกรัม-เคลวิน ซึ่งสูงที่สุดในบรรดาของแข็งทั้งหมด[ 21 ] [ 22 ]ด้วยเหตุนี้ โลหะลิเธียมจึงมักใช้เป็นสารหล่อเย็นสำหรับการใช้งานถ่ายเทความร้อน[ 21 ]

ไอโซโทป

ลิเธียมที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติประกอบด้วยไอโซโทป เสถียร 2 ชนิด คือ6Liและ7Liโดยชนิดหลังมีปริมาณมากกว่า (95.15% ของปริมาณตามธรรมชาติ ) [ 23 ] [ 6 ]ไอโซโทปตามธรรมชาติทั้งสองชนิดมีพลังงานยึดเหนี่ยวนิวเคลียร์ต่อหนึ่งนิวคลีออนต่ำผิดปกติ (เมื่อเทียบกับธาตุข้างเคียงในตารางธาตุเช่นฮีเลียมและเบริลเลียม ) ลิเธียมเป็นธาตุเลขต่ำเพียงชนิดเดียวที่สามารถสร้างพลังงานสุทธิผ่านการแตกตัวของนิวเคลียส นิวเคลียสลิเธียมทั้งสองมีพลังงานยึดเหนี่ยวต่อหนึ่งนิวคลีออนต่ำกว่านิวไคลด์เสถียรอื่นๆ ยกเว้นไฮโดรเจน-1 ดิวเท อเรียมและฮีเลียม-3 [ 24 ] ด้วยเหตุนี้ แม้ว่า จะมีน้ำหนักอะตอมเบามาก แต่ลิเธียมก็พบได้น้อยกว่าในระบบสุริยะเมื่อเทียบกับธาตุเคมี 28 ธาตุแรกจาก 34 ธาตุ[ 8 ]ไอโซโทปรังสีเจ็ดชนิดได้รับการจำแนกลักษณะ โดยไอโซโทปที่เสถียรที่สุดคือ8Liซึ่งมีครึ่งชีวิต 838 มิลลิวินาทีและ9Liซึ่งมีครึ่งชีวิต 178 มิลลิวินาที ไอโซโทป รังสี ที่เหลือทั้งหมด มีครึ่งชีวิตที่สั้นกว่า 8.6 มิลลิวินาที ไอโซโทปของลิเธียมที่มีอายุสั้นที่สุดคือ4Liซึ่งสลายตัวผ่านการปล่อยโปรตอนและมีครึ่งชีวิต 7.6 × 10 −23วินาที[ 25 ]ไอโซโทป6Liเป็นหนึ่งในนิวไคลด์เสถียรเพียงห้าชนิดที่มีทั้งจำนวนโปรตอนคี่และจำนวนนิวตรอนคี่นิวไคลด์คี่-คี่ เสถียรอีกสี่ชนิด คือไฮโดรเจน-2 , โบรอน-10 , ไนโตรเจน-14และแทนทาลัม-180m [ 26 ]

ไอโซโทปลิเธียมจะแยกตัวอย่างมีนัยสำคัญในระหว่างกระบวนการทางธรรมชาติที่หลากหลาย[ 27 ]รวมถึงการก่อตัวของแร่ (การตกตะกอนทางเคมี) การเผาผลาญและการแลกเปลี่ยนไอออน ไอออนลิเธียมจะแทนที่แมกนีเซียมและเหล็กในตำแหน่งแปดเหลี่ยมในแร่ดินเหนียว โดยที่ 6 Li เป็นที่ต้องการมากกว่า7 Li ส่งผลให้ไอโซโทปเบามีความเข้มข้นมากขึ้นในกระบวนการไฮเปอร์ฟิลเทรชันและการเปลี่ยนแปลงของหิน ไอโซโทป11 Li ที่แปลกใหม่เป็นที่ทราบกันดีว่ามีนิวตรอนฮาโลโดยมีนิวตรอน 2 ตัวโคจรรอบนิวเคลียสซึ่งประกอบด้วยโปรตอน 3 ตัวและนิวตรอน 6 ตัว กระบวนการที่เรียกว่าการแยกไอโซโทปด้วยเลเซอร์สามารถใช้ในการแยกไอโซโทปลิเธียม โดยเฉพาะ7 Li จาก6 Li [ 28 ]

การผลิตอาวุธนิวเคลียร์และการประยุกต์ใช้ฟิสิกส์นิวเคลียร์อื่นๆ เป็นแหล่งสำคัญของการแยกส่วนลิเธียมเทียม โดยไอโซโทปเบา6Liจะถูกเก็บรักษาไว้โดยอุตสาหกรรมและคลังอาวุธทางทหารในระดับที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยแต่สามารถวัดได้ใน อัตราส่วน 6Liต่อ7Liในแหล่งธรรมชาติ เช่น แม่น้ำ ซึ่งนำไปสู่ความไม่แน่นอนที่ผิดปกติในน้ำหนักอะตอม มาตรฐาน ของลิเธียม เนื่องจากปริมาณนี้ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนความอุดมสมบูรณ์ตามธรรมชาติของไอโซโทปลิเธียมเสถียรที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติเหล่านี้ ตามที่มีอยู่ในแหล่งแร่ลิเธียมเชิงพาณิชย์[ 29 ]

ไอโซโทปเสถียรทั้งสองของลิเธียมสามารถทำให้เย็นลงด้วยเลเซอร์และถูกนำมาใช้เพื่อผลิตส่วนผสมโบส - เฟอร์มิควอน ตัมเสื่อมสภาพตัวแรก [ 30 ]

การเกิดขึ้น

ดาราศาสตร์

โนวาเซนทอรี 2013สถานที่ที่ตรวจพบลิเธียมจากดาวโนวา[ 31 ]

ลิเธียม-7 ถูกสร้างขึ้นในปฏิกิริยานิวเคลียร์ในช่วงต้นของประวัติศาสตร์จักรวาล ในกระบวนการที่เรียกว่าการสังเคราะห์นิวเคลียสบิ๊กแบงปริมาณลิเธียมสัมพัทธ์มีน้อยเมื่อเทียบกับไอโซโทปของไฮโดรเจนและฮีเลียม ธาตุอื่นที่ถูกสร้างขึ้นมีเพียงเบริลเลียม-7 ซึ่งสลายตัวเป็นลิเธียม-7 ปริมาณลิเธียมที่วัดได้ไม่ตรงกับแบบจำลองการสังเคราะห์นิวเคลียส ซึ่งเป็นปัญหาที่เรียกว่า " ปัญหาลิเธียมทางจักรวาลวิทยา " ไม่ว่าจะเป็นเพราะปัญหาในการวัดเชิงทดลองที่ยากลำบากหรือในแง่มุมของทฤษฎีก็ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด การวัดปริมาณลิเธียมดั้งเดิมมีความซับซ้อนเนื่องจากลิเธียม-7 สามารถถูกสร้างและทำลายได้ในรังสีคอสมิกโนวาแบบคลาสสิกและ ปฏิกิริยา ซูเปอร์โนวารวมถึงภายในดาวฤกษ์ กลไกเดียวที่ทราบในการผลิตลิเธียม-6 คือผ่านปฏิกิริยาของรังสีคอสมิก[ 32 ]

ลิเธียมยังพบได้ใน วัตถุใต้ดาว แคระน้ำตาล ด้วย เนื่องจากลิเธียมมีอยู่ในดาวแคระน้ำตาลที่เย็นกว่าและมีมวลน้อยกว่า แต่จะถูกทำลายใน ดาว แคระแดง ที่ร้อนกว่า การมีอยู่ของลิเธียมในสเปกตรัมของดาวจึงสามารถใช้ในการทดสอบลิเธียมเพื่อแยกแยะพวกมันได้[ 33 ] [ 34 ] ดาว ยักษ์แดงบางดวงก็อาจมีลิเธียมในปริมาณมากเช่นกัน มีการเสนอสาเหตุต่างๆ มากมายสำหรับลิเธียมนี้ รวมถึงการดึงลิเธียมจากดาวคู่[ 35 ] [ 36 ]

พื้นดิน

ลิเธียมมีปริมาณพอๆ กับคลอรีน ใน เปลือกโลกชั้นบนเมื่อพิจารณาต่ออะตอม

แม้ว่าลิเธียมจะกระจายอยู่ทั่วโลก แต่ก็ไม่ได้เกิดขึ้นตามธรรมชาติในรูปธาตุเนื่องจากมีปฏิกิริยาสูง[ 11 ]ปริมาณลิเธียมทั้งหมดในน้ำทะเลมีมาก และคาดว่าอยู่ที่ 230 พันล้านตัน โดยธาตุนี้มีอยู่ในความเข้มข้นที่ค่อนข้างคงที่ที่ 0.14 ถึง 0.25 ส่วนต่อล้านส่วน (ppm) [ 37 ] [ 38 ]หรือ 25 ไมโครโมลาร์ [ 39 ] พบความเข้มข้นที่สูงกว่าเข้าใกล้ 7 ppm ใกล้กับปล่องภูเขาไฟใต้ทะเล[ 38 ]

ประมาณการปริมาณลิเธี ยมในเปลือกโลกมีตั้งแต่ 20 ถึง 70 ppm โดยน้ำหนัก[ 40 ] [ 41 ]ตามชื่อของมัน ลิเธียมเป็นส่วนประกอบเล็กน้อยของหินอัคนีโดยมีความเข้มข้นสูงสุดในหินแกรนิตเพกมาไทต์แกรนิติกยังให้แร่ธาตุที่มีลิเธียมมากที่สุด โดยสปอดูมีนและเพทาไลต์เป็นแหล่งที่มีศักยภาพทางการค้ามากที่สุด[ 40 ]แร่ธาตุลิเธียมที่สำคัญอีกชนิดหนึ่งคือเลพิโดไลต์ซึ่งปัจจุบันเป็นชื่อที่ล้าสมัยสำหรับชุดที่เกิดจากโพลีลิไธโอไนต์และไตรลิไธโอไนต์[ 42 ] [ 43 ]แหล่งลิเธียมอีกแหล่งหนึ่งคือ ดิน เหนียวเฮกโทไรต์ซึ่งการพัฒนาที่ใช้งานอยู่เพียงอย่างเดียวคือผ่านทาง Western Lithium Corporation ในสหรัฐอเมริกา[ 44 ]ด้วยปริมาณลิเธียม 20 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัมของเปลือกโลก[ 45 ]ลิเธียมจึงเป็นธาตุที่มีมากเป็นอันดับที่ 31 [ 46 ]

ตามคู่มือลิเธียมและแคลเซียมธรรมชาติ "ลิเธียมเป็นธาตุที่ค่อนข้างหายาก แม้ว่าจะพบในหินหลายชนิดและน้ำเกลือบางชนิด แต่ก็พบในความเข้มข้นต่ำมากเสมอ มีแหล่งแร่ลิเธียมและแหล่งน้ำเกลือลิเธียมจำนวนมากพอสมควร แต่มีเพียงไม่กี่แห่งเท่านั้นที่มีมูลค่าทางการค้าที่แท้จริงหรือมีศักยภาพ หลายแห่งมีขนาดเล็กมาก บางแห่งมีเกรด ต่ำเกินไป " [ 47 ]

ชิลี (ปี 2020) คาดว่ามีปริมาณสำรองมากที่สุด (9.2 ล้านตัน) [ 48 ]และออสเตรเลียมีการผลิตต่อปีสูงสุด (40,000 ตัน) [ 48 ]หนึ่งในแหล่งสำรอง ลิเธียมที่ใหญ่ที่สุด [หมายเหตุ 1 ]อยู่ใน พื้นที่ Salar de Uyuniของโบลิเวีย ซึ่งมีปริมาณ 5.4 ล้านตัน ซัพพลายเออร์รายใหญ่อื่นๆ ได้แก่ อาร์เจนตินาและจีน[ 49 ] [ 50 ]ณ ปี 2015 สำนักงานสำรวจทางธรณีวิทยาของเช็ก ถือว่า เทือกเขา Ore Mountainsทั้งหมดในสาธารณรัฐเช็กเป็นแหล่งลิเธียม มีการลงทะเบียนแหล่งแร่ 5 แห่ง โดยแห่งหนึ่งใกล้กับCínovecถือเป็นแหล่งแร่ที่มีศักยภาพทางเศรษฐกิจ โดยมีลิเธียม 160,000 ตัน[ 51 ]ในเดือนธันวาคม 2019 บริษัทเหมืองแร่ Keliber Oy ของฟินแลนด์รายงานว่าแหล่งแร่ลิเธียม Rapasaari มีปริมาณสำรองแร่ที่พิสูจน์แล้วและมีแนวโน้มอยู่ที่ 5.280 ล้านตัน[ 52 ]

ในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2553 หนังสือพิมพ์นิวยอร์กไทมส์รายงานว่านักธรณีวิทยาชาวอเมริกันกำลังทำการสำรวจภาคพื้นดินในทะเลสาบเกลือแห้ง ทางตะวันตกของอัฟกานิสถานโดยเชื่อว่ามีแหล่งลิเธียมขนาดใหญ่อยู่ที่นั่น[ 53 ]การประมาณการเหล่านี้ "อิงตามข้อมูลเก่าเป็นหลัก ซึ่งรวบรวมโดยโซเวียต เป็นส่วนใหญ่ ในช่วงที่เข้ายึดครองอัฟกานิสถานระหว่างปี พ.ศ. 2522-2532" [ 54 ]กระทรวงกลาโหมประเมินว่าปริมาณสำรองลิเธียมในอัฟกานิสถานมีปริมาณเท่ากับในโบลิเวีย และขนานนามว่าเป็น "ซาอุดีอาระเบียแห่งลิเธียม" ที่มีศักยภาพ[ 55 ]ในคอร์นวอลล์ประเทศอังกฤษ การมีอยู่ของน้ำเกลือที่อุดมไปด้วยลิเธียมเป็นที่รู้จักกันดีเนื่องจากอุตสาหกรรมเหมืองแร่ ในอดีตของภูมิภาค และนักลงทุนเอกชนได้ทำการทดสอบเพื่อตรวจสอบศักยภาพในการสกัดลิเธียมในพื้นที่นี้[ 56 ] [ 57 ]

ชีวภาพ

ลิเธียมพบได้ในปริมาณเล็กน้อยในพืช แพลงก์ตอน และสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังหลายชนิด โดยมีความเข้มข้นตั้งแต่ 69 ถึง 5,760 ส่วนในพันล้านส่วน (ppb) ในสัตว์มีกระดูกสันหลัง ความเข้มข้นจะต่ำกว่าเล็กน้อย และเนื้อเยื่อและของเหลวในร่างกายของสัตว์มีกระดูกสันหลังเกือบทั้งหมดมีลิเธียมอยู่ในช่วง 21 ถึง 763 ppb [ 38 ]สิ่งมีชีวิตในทะเลมีแนวโน้มที่จะสะสมลิเธียมมากกว่าสิ่งมีชีวิตบนบก[ 58 ]ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัดว่าลิเธียมมีบทบาททางสรีรวิทยาในสิ่งมีชีวิตเหล่านี้หรือไม่[ 38 ] ความเข้มข้นของ ลิเธียมในเนื้อเยื่อของมนุษย์โดยเฉลี่ยอยู่ที่ประมาณ 24 ppb (4 ppb ในเลือดและ 1.3 ppmในกระดูก ) [ 59 ]

ลิเธียมสามารถดูดซึมได้ง่ายโดยพืช[ 59 ]และความเข้มข้นของลิเธียมในเนื้อเยื่อพืชโดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 1 ppm [ 60 ] พืชบางวงศ์สะสมลิเธียมได้มากกว่าวงศ์อื่น[ 60 ] ตัวอย่างเช่น ความเข้มข้นของลิเธียมในน้ำหนักแห้ง ของพืชใน วงศ์Solanaceae (ซึ่งรวมถึงมันฝรั่งและมะเขือเทศ ) อาจสูงถึง 30 ppm ในขณะที่ เมล็ดข้าวโพดอาจต่ำถึง 0.05 ppb [ 59 ] การ ศึกษาความเข้มข้นของลิเธียมในดินที่อุดมไปด้วยแร่ธาตุให้ค่าอยู่ในช่วงระหว่างประมาณ 0.1 ถึง 50−100 ppmโดยบางความเข้มข้นอาจสูงถึง 100−400 ppm แม้ว่าจะเป็นไปได้ยากที่พืช จะดูดซึมลิเธี ยม ได้ทั้งหมด [ 60 ] การสะสมลิเธียมดูเหมือนจะไม่ส่งผลกระทบต่อ องค์ประกอบ ของสารอาหารที่จำเป็นของพืช[ 60 ]ความทนทานต่อลิเธียมแตกต่างกันไปตามชนิดของพืชและโดยทั่วไปจะขนานไปกับความทนทานต่อโซเดียมตัวอย่างเช่นข้าวโพดและหญ้าโรดส์ มีความทนทานต่อความเสียหายจากลิเธียมสูง ในขณะที่ อะโวคาโดและถั่วเหลืองมีความไวต่อความเสียหายดังกล่าวมาก[ 60 ]ในทำนองเดียวกัน ลิเธียมที่ความเข้มข้น 5 ppm ลดการงอกของเมล็ดในบางชนิด (เช่นข้าวเอเชียและถั่วชิกพี ) แต่ไม่ลดในชนิดอื่น (เช่นข้าวบาร์เลย์และข้าวสาลี ) [ 60 ]

ผลกระทบทางชีวภาพที่สำคัญหลายประการของลิเธียมสามารถอธิบายได้จากการแข่งขันกับไอออนอื่นๆ[ 61 ] ไอออนลิเธียมโมโนวาเลนต์Li+ลิเธี ยมแข่งขันกับไอออนอื่นๆ เช่นโซเดียม (อยู่ถัดจากลิเธียมในตารางธาตุ ) ซึ่งเช่นเดียวกับลิเธียมก็เป็นโลหะอัลคาไล แบบโมโนวาเลนต์เช่นกัน ลิเธียมยังแข่งขันกับ ไอออน แมกนีเซียมแบบไบ วาเลน ต์ ซึ่งมีรัศมีไอออน (86 pm ) ประมาณเท่ากับไอออนลิเธียม[ 61 ] (90 pm) กลไกที่ขนส่งโซเดียมผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ยังขนส่งลิเธียมด้วย ตัวอย่างเช่นช่องโซเดียม (ทั้งแบบควบคุมด้วยแรงดันไฟฟ้าและแบบเยื่อบุผิว ) เป็นเส้นทางหลักในการเข้าสู่เซลล์ของลิเธียม[ 61 ] ไอออนลิเธียมยังสามารถซึมผ่านช่องไอออนแบบควบคุมด้วยลิแกนด์ได้ เช่นเดียวกับการผ่านทั้งเยื่อหุ้มนิวเคลียสและไมโทคอนเด รี ย[ 61 ] เช่นเดียวกับโซเดียม ลิเธียมสามารถเข้าและปิดกั้นบางส่วน (แม้ว่าจะไม่ซึมผ่าน ) ช่องโพแทสเซียมและช่องแคลเซียมได้[ 61 ]

ผลกระทบทางชีวภาพของลิเธียมมีมากมายและหลากหลาย แต่กลไกการออกฤทธิ์ ของมัน ยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างสมบูรณ์[ 62 ] ตัวอย่างเช่น การศึกษาในผู้ป่วยโรคอารมณ์สองขั้วที่ได้รับการรักษาด้วยลิเธียม แสดงให้เห็นว่า นอกเหนือจากผลกระทบอื่นๆ อีกมากมาย ลิเธียมยังช่วยย้อนกลับ การหดตัวของเทโล เมียร์ในผู้ป่วยเหล่านี้ ได้บางส่วน และยังช่วยเพิ่มการทำงานของไมโทคอนเดรียอีกด้วย แม้ว่า จะยังไม่เข้าใจว่าลิเธียมก่อให้เกิดผลทางเภสัชวิทยา เหล่านี้ได้อย่างไร [ 62 ] [ 63 ]

ประวัติศาสตร์

โยฮัน ออกัสต์ อาร์ฟเวดสัน ได้รับการยกย่องว่าเป็นผู้ค้นพบลิเธียมในปี ค.ศ. 1817

เพทาไลต์ (LiAlSi 4 O 10 ) ถูกค้นพบในปี ค.ศ. 1800 โดยนักเคมีและรัฐบุรุษชาวบราซิลโฮเซ่ โบนิฟาซิโอ เด อันดราดา เอ ซิลวาในเหมืองบนเกาะอูโตประเทศสวีเดน[ 64 ] [ 65 ] [ 66 ] [ 67 ]อย่างไรก็ตาม จนกระทั่งปี ค.ศ. 1817 โยฮัน ออกัสต์ อาร์ฟเวดสันซึ่งขณะนั้นทำงานอยู่ในห้องปฏิบัติการของนักเคมียอนส์ จาคอบ เบอร์เซลิอุสได้ตรวจพบธาตุใหม่ในขณะที่วิเคราะห์แร่เพทาไลต์[ 68 ] [ 69 ] [ 70 ] [ 71 ]ธาตุนี้ก่อตัวเป็นสารประกอบที่คล้ายกับของโซเดียมและโพแทสเซียมแม้ว่าคาร์บอเนตและไฮดรอกไซด์ ของมันจะ ละลายในน้ำได้น้อยกว่าและ มี ความเป็นด่าง น้อยกว่า ก็ตาม[ 72 ]เบอร์เซลิอุสตั้งชื่อสารอัลคาไลน์นี้ว่า " ลิเธียน / ลิธินา " จากคำภาษากรีกλιθoς (ถอดเสียงเป็นลิโทสซึ่งหมายถึง "หิน") เพื่อสะท้อนถึงการค้นพบในแร่ธาตุที่เป็นของแข็ง ซึ่งแตกต่างจากโพแทสเซียมที่ถูกค้นพบในเถ้าพืช และโซเดียมซึ่งเป็นที่รู้จักส่วนหนึ่งจากความอุดมสมบูรณ์ในเลือดสัตว์ เขาตั้งชื่อธาตุใหม่นี้ว่า "ลิเธียม" [ 11 ] [ 66 ] [ 71 ]

ต่อมา Arfwedson แสดงให้เห็นว่าธาตุเดียวกัน นี้มีอยู่ในแร่สปอดูมีนและเลพิโดไลต์[ 73 ] [ 66 ] ในปี พ.ศ. 2461 Christian Gmelinเป็นคนแรกที่สังเกตเห็นว่าเกลือลิเธียมทำให้เปลวไฟมีสีแดงสด[ 66 ] [ 74 ]อย่างไรก็ตาม ทั้ง Arfwedson และ Gmelin พยายามและล้มเหลวในการแยกธาตุบริสุทธิ์ออกจากเกลือ[ 66 ] [ 71 ] [ 75 ]ธาตุนี้ไม่ถูกแยกออกมาจนกระทั่งปี พ.ศ. 2464 เมื่อWilliam Thomas Brandeได้รับมันโดย การแยกด้วย ไฟฟ้าของลิเธียมออกไซด์ ซึ่งเป็นกระบวนการที่นักเคมี Sir Humphry Davyเคยใช้เพื่อแยกโลหะอัลคาไลโพแทสเซียมและโซเดียม มาก่อน [ 35 ] [ 75 ] [ 76 ] [ 77 ] [ 78 ] Brande ยังได้อธิบายถึงเกลือลิเธียมบริสุทธิ์บางชนิด เช่น คลอไรด์ และประมาณการว่าลิเธียมออกไซด์ ( ลิเธียมออกไซด์ ) มีโลหะอยู่ประมาณ 55% จึงประมาณน้ำหนักอะตอมของลิเธียมไว้ที่ประมาณ 9.8 กรัม/โมล (ค่าปัจจุบันประมาณ 6.94 กรัม/โมล) [ 79 ] ในปี ค.ศ. 1855 Robert BunsenและAugustus Matthiessenได้ผลิตลิเธียมในปริมาณมากผ่านกระบวนการอิเล็กโทรไลซิสของลิเธียมคลอไรด์ [ 66 ] [ 80 ] การค้นพบกระบวนการนี้ทำให้เกิดการผลิตลิเธียมเชิงพาณิชย์ในปี ค.ศ. 1923 โดยบริษัทMetallgesellschaft AG ของเยอรมนี ซึ่งทำการอิเล็กโทรไลซิสของส่วนผสมของเหลวของลิเธียมคลอไรด์และโพแทสเซียมคลอไรด์[ 66 ] [ 81 ] [ 82 ]

จิตแพทย์ชาวออสเตรเลียจอห์น เคดได้รับการยกย่องว่านำการใช้ลิเธียมเพื่อรักษาอาการคลั่งไคล้ กลับมาใช้อีกครั้ง ในปี 1949 โมเกนส์ ชูจากเดนมาร์กได้สานต่องานวิจัยของเคด โดยเริ่มตั้งแต่ช่วงปี 1950 [ 83 ]ตลอดช่วงกลางศตวรรษที่ 20 การนำลิเธียมมาใช้ในการรักษาเสถียรภาพอารมณ์สำหรับอาการคลั่งไคล้และภาวะซึมเศร้าได้รับความนิยมอย่างมากในยุโรปและสหรัฐอเมริกา เนื่องจากลิเธียมไม่สามารถจดสิทธิบัตรได้ จึงได้รับการพัฒนาเป็นยาโดยสถาบันการศึกษามากกว่าบริษัทผลิตยา[ 84 ]

การผลิตและการใช้ลิเธียมมีการเปลี่ยนแปลงอย่างมากหลายครั้งในประวัติศาสตร์ การใช้งานลิเธียมครั้งสำคัญครั้งแรกคือการใช้ในจาระบีลิเธียมทน ความร้อนสูง สำหรับเครื่องยนต์อากาศยานและการใช้งานที่คล้ายคลึงกันในช่วงสงครามโลกครั้งที่สองและหลังจากนั้นไม่นาน การใช้งานนี้ได้รับการสนับสนุนจากข้อเท็จจริงที่ว่าสบู่ลิเธียมมีจุดหลอมเหลวสูงกว่าสบู่ด่างชนิดอื่น และกัดกร่อนน้อยกว่าสบู่แคลเซียม ความต้องการสบู่ลิเธียมและจาระบีหล่อลื่นมีน้อย โดยได้รับการสนับสนุนจากการทำเหมืองขนาดเล็กหลายแห่ง ส่วนใหญ่อยู่ในสหรัฐอเมริกา

ความต้องการลิเธียมเพิ่มขึ้นอย่างมากในช่วงสงครามเย็นเนื่องจากการผลิตอาวุธนิวเคลียร์ฟิวชั่นทั้งลิเธียม-6 และลิเธียม-7 ผลิตทริเทียมเมื่อถูกฉายรังสีด้วยนิวตรอน จึงมีประโยชน์สำหรับการผลิตทริเทียมด้วยตัวมันเอง รวมถึงเชื้อเพลิงฟิวชั่นแข็งชนิดหนึ่งที่ใช้ภายในระเบิดไฮโดรเจนในรูปของลิเธียมดิวเทอไรด์สหรัฐอเมริกากลายเป็นผู้ผลิตลิเธียมรายใหญ่ที่สุดระหว่างปลายทศวรรษ 1950 ถึงกลางทศวรรษ 1980 ในตอนท้าย ปริมาณลิเธียมที่เก็บไว้มีลิเธียมไฮดรอกไซด์ประมาณ 42,000 ตัน ลิเธียมที่เก็บไว้มีลิเธียม-6 ลดลง 75% ซึ่งมากพอที่จะส่งผลกระทบต่อน้ำหนักอะตอมของลิเธียมที่วัดได้ในสารเคมีมาตรฐานหลายชนิด และแม้กระทั่งน้ำหนักอะตอมของลิเธียมใน "แหล่งธรรมชาติ" ของไอออนลิเธียมบางแหล่งที่ "ปนเปื้อน" ด้วยเกลือลิเธียมที่ปล่อยออกมาจากโรงงานแยกไอโซโทป ซึ่งได้เข้าไปอยู่ในน้ำใต้ดิน[ 29 ] [ 85 ]

อัลท์1
อัลท์2
ภาพถ่ายดาวเทียมของทะเลสาบเกลือซาลาร์ เดล ฮอมเบร มูเอร์โตประเทศอาร์เจนตินา ( ซ้าย) และเมืองอูยูนีประเทศโบลิเวีย (ขวา) ซึ่งเป็นทะเลสาบเกลือที่อุดมไปด้วยลิเธียม น้ำเกลือที่มีลิเธียมสูงจะถูกทำให้เข้มข้นโดยการสูบเข้าไปในบ่อระเหยด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ (มองเห็นได้ในทั้งสองภาพ)

ลิเธียมใช้เพื่อลดอุณหภูมิหลอมเหลวของแก้วและปรับปรุงพฤติกรรมการหลอมเหลวของอะลูมิเนียมออกไซด์ในกระบวนการ Hall-Héroult [ 86 ] [ 87 ] การใช้งานทั้งสองนี้ครองตลาดจนถึงกลางทศวรรษ 1990 หลังจากสิ้นสุดการแข่งขันด้านอาวุธนิวเคลียร์ความต้องการลิเธียมลดลง และการขายคลังสำรองของกระทรวงพลังงานในตลาดเปิดทำให้ราคาลดลงอีก[ 85 ]ในช่วงกลางทศวรรษ 1990 บริษัทหลายแห่งเริ่มแยกลิเธียมออกจากน้ำเกลือซึ่งพิสูจน์แล้วว่าเป็นทางเลือกที่ประหยัดกว่าการทำเหมืองใต้ดินหรือเหมืองเปิด เหมืองส่วนใหญ่ปิดตัวลงหรือเปลี่ยนไปเน้นวัสดุอื่น เนื่องจากมีเพียงแร่จากเพกมาไทต์ที่มีโซนเท่านั้นที่สามารถขุดได้ในราคาที่แข่งขันได้ ตัวอย่างเช่น เหมืองในสหรัฐอเมริกาใกล้กับKings Mountainรัฐนอร์ทแคโรไลนา ปิดตัวลงก่อนเริ่มต้นศตวรรษที่ 21

การพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทำให้ความต้องการลิเธียมเพิ่มขึ้นและกลายเป็นการใช้งานหลักในปี 2550 [ 88 ]ด้วยความต้องการลิเธียมในแบตเตอรี่ที่เพิ่มสูงขึ้นในช่วงปี 2543 บริษัทใหม่ๆ จึงได้ขยายความพยายามในการแยกน้ำเกลือเพื่อตอบสนองความต้องการที่เพิ่มขึ้น[ 89 ] [ 90 ]

เคมี

โลหะลิเธียม

ลิเธียมทำปฏิกิริยากับน้ำได้ง่าย แต่มีความรุนแรงน้อยกว่าโลหะอัลคาไลอื่นๆ อย่างเห็นได้ชัด ปฏิกิริยานี้ก่อให้เกิด ก๊าซ ไฮโดรเจนและลิเธียมไฮดรอกไซด์ [ 11 ] เมื่อวางไว้เหนือเปลวไฟ สารประกอบลิเธียมจะให้สีแดงเข้มที่โดดเด่น แต่เมื่อโลหะไหม้อย่างรุนแรง เปลวไฟจะกลายเป็นสีเงินแวววาว ลิเธียมจะติดไฟและไหม้ในออกซิเจนเมื่อสัมผัสกับน้ำหรือไอน้ำ ในอากาศชื้น ลิเธียมจะหมองอย่างรวดเร็วและก่อตัวเป็นสารเคลือบสีดำของลิเธียมไฮดรอกไซด์ (LiOH และ LiOH·H 2 O) ลิเธียมไนไตรด์ (Li 3 N) และลิเธียมคาร์บอเนต (Li 2 CO 3ซึ่งเป็นผลจากปฏิกิริยารองระหว่าง LiOH และCO 2 ) [ 40 ]ลิเธียมเป็นหนึ่งในโลหะไม่กี่ชนิดที่ทำปฏิกิริยากับก๊าซไนโตรเจน[ 91 ] [ 92 ]

เนื่องจากลิเธียมมีปฏิกิริยากับน้ำและโดยเฉพาะอย่างยิ่งไนโตรเจน จึงมักเก็บโลหะลิเธียมไว้ในสารปิดผนึกไฮโดรคาร์บอน ซึ่งมักเป็นปิโตรเลียมเจลลี่แม้ว่าโลหะอัลคาไลที่หนักกว่าจะสามารถเก็บไว้ใต้น้ำมันแร่ ได้ แต่ลิเธียมมีความหนาแน่นไม่เพียงพอที่จะจมอยู่ในของเหลวเหล่านี้ได้อย่างสมบูรณ์[ 35 ]

ลิเธียมมีความสัมพันธ์แบบทแยงมุมกับแมกนีเซียมซึ่งเป็นธาตุที่มีรัศมีอะตอมและไอออน ใกล้เคียงกัน ความคล้ายคลึงทางเคมีระหว่างโลหะทั้งสอง ได้แก่ การเกิดไนไตรด์จากการทำปฏิกิริยากับ N₂ และการเกิดออกไซด์ ( Li)2O ) และเปอร์ออกไซด์ ( Li )2โอ2) เมื่อเผาใน O 2เกลือที่ มี ความสามารถในการละลายคล้ายกันและความไม่เสถียรทางความร้อนของคาร์บอเนตและไนไตรด์[ 40 ] [ 93 ]โลหะทำปฏิกิริยากับก๊าซไฮโดรเจนที่อุณหภูมิสูงเพื่อผลิตลิเธียมไฮไดรด์ (LiH) [ 94 ]

ลิเธียมสร้างวัสดุไบนารีและเทอร์นารีหลากหลายชนิดโดยการทำปฏิกิริยาโดยตรงกับธาตุหมู่หลัก เฟสZintl เหล่านี้ แม้ว่าจะมีพันธะโควาเลนต์สูง แต่ก็สามารถมองได้ว่าเป็นเกลือของแอนไอออนหลายอะตอม เช่น Si 4 4- , P 7 3-และ Te 5 2- ลิเธี ยม สร้าง สารประกอบแทรกซ้อนหลากหลายชนิดกับกราไฟต์[ 93 ]

มันละลายในแอมโมเนีย (และเอมีน) เพื่อให้ได้ [Li(NH 3 ) 4 ] +และอิเล็กตรอนที่ถูกละลาย[ 93 ]

สารประกอบอนินทรีย์

ลิเธียมสร้างอนุพันธ์คล้ายเกลือกับเฮไลด์และซูโดเฮไลด์ทั้งหมด ตัวอย่างบางส่วนได้แก่ เฮไลด์LiF , LiCl , LiBr , LiIรวมถึงซูโดเฮไลด์และแอนไอออนที่เกี่ยวข้อง ลิเธียมคาร์บอเนตได้รับการอธิบายว่าเป็นสารประกอบที่สำคัญที่สุดของลิเธียม[ 93 ] ของแข็งสีขาวนี้เป็นผลิตภัณฑ์หลักของการแปรรูปแร่ลิเธียม เป็นสารตั้งต้นของเกลืออื่นๆ รวมถึงเซรามิกและวัสดุสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียม

สารประกอบLiBH4และLiAlH4เกลือเหล่านี้ เป็นสารเคมี ที่มีประโยชน์ เกลือเหล่านี้และเกลือลิเธียมอื่นๆ อีกมากมายแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการละลายในอีเทอร์ที่สูงเป็นพิเศษ ซึ่งแตกต่างจากเกลือของโลหะอัลคาไลที่หนักกว่า

ในสารละลายในน้ำสารประกอบเชิงซ้อน [Li(H 2 O) 4 ] +จะเป็นสารประกอบหลักในเกลือลิเธียมหลายชนิด นอกจากนี้ยังพบสารประกอบเชิงซ้อนที่เกี่ยวข้องกับเอมีนและอีเทอร์ด้วย

เคมีอินทรีย์

โครงสร้างเฮกซาเมอร์ของ ชิ้นส่วน เอ็น -บิวทิลลิเทียมในผลึก

สารประกอบออร์กาโนลิเทียมมีจำนวนมากและมีประโยชน์ โดยมีลักษณะเฉพาะคือการมีพันธะระหว่างคาร์บอนและลิเทียม สารประกอบเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นคาร์บานไอออน ที่เสถียรด้วยโลหะ แม้ว่าโครงสร้างในสารละลายและสถานะของแข็งจะซับซ้อนกว่ามุมมองที่เรียบง่ายนี้ ก็ตาม [ 95 ]ดังนั้น สารประกอบเหล่านี้จึงเป็นเบสและนิ วคลีโอไฟล์ที่มีประสิทธิภาพสูงมาก นอกจากนี้ยังมีการนำไปใช้ในการสังเคราะห์แบบไม่สมมาตรในอุตสาหกรรมยา สำหรับการสังเคราะห์สารอินทรีย์ในห้องปฏิบัติการ มีรีเอเจนต์ออร์กาโนลิเทียมจำนวนมากวางจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ในรูปของสารละลาย รีเอเจนต์เหล่านี้มีปฏิกิริยาสูง และบางครั้งก็ติดไฟได้เอง

เช่นเดียวกับสารประกอบอนินทรีย์ สารประกอบอินทรีย์ของลิเธียมเกือบทั้งหมดปฏิบัติตามกฎคู่ (เช่นBuLi , MeLi ) อย่างเป็นทางการ อย่างไรก็ตาม ในกรณีที่ไม่มีตัวทำละลายหรือลิแกนด์ที่ประสานงาน สารประกอบออร์กาโนลิเธียมจะก่อตัวเป็นคลัสเตอร์ไดเมอร์ เตตระเมอร์ และเฮกซาเมอร์ (เช่น BuLi จริงๆ แล้วคือ [BuLi] 6และ MeLi จริงๆ แล้วคือ [MeLi] 4 ) ซึ่งมีพันธะหลายศูนย์กลางและเพิ่มจำนวนการประสานงานรอบลิเธียม คลัสเตอร์เหล่านี้จะแตกตัวเป็นหน่วยที่เล็กกว่าหรือโมโนเมอร์เมื่อมีตัวทำละลายเช่นไดเมทอกซีอีเทน (DME) หรือลิแกนด์เช่นเตตระเมทิลเอทิลีนไดอะมีน (TMEDA) [ 96 ]ข้อยกเว้นของกฎคู่คือ คอมเพล็กซ์ลิเธียมที่มีการประสานงานสองตำแหน่งที่มีอิเล็กตรอนสี่ตัวรอบลิเธียม [Li(thf) 4 ] + [((Me 3 Si) 3 C) 2 Li] ได้รับการระบุลักษณะทางผลึกศาสตร์แล้ว[ 97 ]

การผลิต

การผลิตลิเธียม
การผลิตเหมืองลิเธียม (2023) ปริมาณสำรองและทรัพยากรเป็นตันตามUSGS [ 48 ]
ประเทศ การผลิต เงินสำรอง[หมายเหตุ 1 ]ทรัพยากร
อาร์เจนตินา8,630 4,000,000 23,000,000
ออสเตรเลีย91,700 7,000,000 8,900,000
ออสเตรีย60,000
โบลิเวีย23,000,000
บราซิล5,260 390,000 1,300,000
แคนาดา3,240 1,200,000 5,700,000
ชิลี41,400 9,300,000 11,000,000
จีน35,700 3,000,000 6,800,000
สาธารณรัฐเช็ก1,300,000
สาธารณรัฐประชาธิปไตยคองโก3,000,000
ฟินแลนด์55,000
เยอรมนี4,000,000 [หมายเหตุ 2 ]
กานา200,000
อินเดีย5,900,000 [ 99 ] [ 100 ]
คาซัคสถาน45,000
มาลี1,200,000
เม็กซิโก1,700,000
นามิเบีย2,700 14,000 230,000
เปรู1,000,000
โปรตุเกส380 60,000 270,000
รัสเซีย1,000,000
เซอร์เบีย1,200,000
สเปน320,000
สหรัฐอเมริกา870 [หมายเหตุ 3 ]1,800,000 14,000,000
ซิมบับเว14,900 480,000 860,000
ประเทศอื่นๆ 2,800,000
ยอดรวมทั่วโลก 204,000 [หมายเหตุ 4 ]30,000,000 116,000,000+

การผลิตลิเธียมเพิ่มขึ้นอย่างมากนับตั้งแต่สิ้นสุดสงครามโลกครั้งที่สองแหล่ง ที่มาหลักของลิเธียมคือน้ำเกลือและแร่

โลหะลิเธียมผลิตขึ้นโดย การใช้ กระบวนการอิเล็กโทรไลซิสกับส่วนผสมของลิเธียมคลอไรด์ 55% และโพแทสเซียมคลอไรด์ 45% ที่หลอมเหลว ที่อุณหภูมิประมาณ 450 °C [ 101 ]

ลิเธียมเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่สำคัญในโลกที่ขับเคลื่อนด้วยพลังงานหมุนเวียนและพึ่งพาแบตเตอรี่ สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าลิเธียมจะเป็นหนึ่งในเป้าหมายหลักของ การแข่งขัน ทางภูมิรัฐศาสตร์แต่มุมมองนี้ก็ถูกวิพากษ์วิจารณ์ว่าประเมินพลังของแรงจูงใจทางเศรษฐกิจสำหรับการขยายการผลิตต่ำเกินไป[ 102 ]

เงินสำรองและการเกิดขึ้น

แผนภาพกระจายแสดงความสัมพันธ์ระหว่างเกรดและปริมาณลิเธียมของแหล่งแร่ลิเธียมที่เลือกไว้ทั่วโลก ณ ปี 2017

ขนาดไอออนที่เล็กทำให้ลิเธียมเข้าไปอยู่ในขั้นตอนแรกของการตกผลึกของแร่ได้ยาก ส่งผลให้ลิเธียมยังคงอยู่ในเฟสหลอมเหลว ซึ่งจะมีความเข้มข้นสูงขึ้น จนกระทั่งแข็งตัวในขั้นตอนสุดท้าย ความเข้มข้นของลิเธียมดังกล่าวเป็นสาเหตุของแหล่งแร่ ลิเธียมที่มีศักยภาพในเชิงพาณิชย์ทั้งหมด น้ำเกลือ (และเกลือแห้ง) เป็นแหล่ง Li + ที่สำคัญอีกแหล่งหนึ่ง แม้ว่าจำนวนแหล่งแร่และน้ำเกลือที่มีลิเธียมที่รู้จักจะมีจำนวนมาก แต่ส่วนใหญ่มีขนาดเล็กหรือมีความเข้มข้นของ Li + ต่ำเกินไป ดังนั้นจึงมีเพียงไม่กี่แห่งเท่านั้นที่ดูเหมือนจะมีมูลค่าเชิงพาณิชย์[ 103 ]

สำนักงานสำรวจทางธรณีวิทยาแห่งสหรัฐอเมริกา (USGS) ประเมินปริมาณสำรองลิเธียมที่ระบุทั่วโลกในปี 2022 และ 2023 ไว้ที่ 26 ล้านและ 28 ล้านตันตามลำดับ[ 49 ] [ 48 ]การประมาณปริมาณสำรองลิเธียมทั่วโลกอย่างแม่นยำนั้นทำได้ยาก[ 104 ] [ 105 ]เหตุผลหนึ่งก็คือ แผนการจำแนกประเภทลิเธียมส่วนใหญ่พัฒนาขึ้นสำหรับแหล่งแร่ที่เป็นของแข็ง ในขณะที่น้ำเกลือเป็นของเหลวที่ยากต่อการจัดการด้วยแผนการจำแนกประเภทเดียวกัน เนื่องจากความเข้มข้นที่แตกต่างกันและผลกระทบจากการสูบน้ำ[ 106 ]

ในปี 2019 การผลิตลิเธียมจากสปอดูมีนทั่วโลกอยู่ที่ประมาณ 80,000 ตันต่อปี โดยส่วนใหญ่มาจาก เพกมาไทต์กรี นบุชส์และจากแหล่งผลิตบางแห่งในประเทศจีนและชิลีมีรายงานว่าเหมืองทาลิสันในกรีนบุชส์เป็นเหมืองที่ใหญ่ที่สุดและมีแร่คุณภาพสูงที่สุดที่ 2.4% Li2O (ตัวเลขปี 2012) [ 107 ]

สามเหลี่ยมลิเธียมและแหล่งน้ำเกลืออื่นๆ

จากรายงานของ สำนักงานสำรวจ ทางธรณีวิทยา ของสหรัฐอเมริกาในปี 2019 ประเทศผู้ผลิตลิเธียม 4 อันดับแรกของโลก ได้แก่ออสเตรเลียชิลีจีนและอาร์เจนตินา[ 49 ]

สามประเทศ ได้แก่ชิลีโบลิเวียและอาร์เจนตินามีพื้นที่ที่รู้จักกันในชื่อสามเหลี่ยมลิเธียมสามเหลี่ยมลิเธียมเป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องของแหล่งเกลือคุณภาพสูง ซึ่งรวมถึงSalar de Uyuni ของโบลิเวีย Salar de AtacamaของชิลีและSalar de Arizaro ของอาร์เจนตินา ในปี 2018 มีการประมาณการว่า สามเหลี่ยมลิเธียมมีปริมาณสำรองลิเธียมมากกว่า 75% ของปริมาณสำรองที่ทราบในขณะนั้น[ 108 ]นอกจากนี้ยังพบแหล่งสะสมในน้ำเกลือใต้ดินในสหรัฐอเมริกา (ทางตะวันตกเฉียงใต้ของเท็กซัสและอาร์คันซอ) [ 109 ]และอเมริกาใต้ตลอด แนวเทือกเขา แอนดีส ในปี 2010 ชิลีเป็นผู้ผลิตรายใหญ่ที่สุด รองลงมาคืออาร์เจนตินา ทั้งสองประเทศสกัดลิเธียมจากบ่อน้ำเกลือ ตามข้อมูลของ USGS ทะเลทราย อูยูนีของโบลิเวียมีลิเธียม 5.4 ล้านตัน[ 110 ] [ 111 ]ครึ่งหนึ่งของปริมาณสำรองลิเธียมที่รู้จักทั่วโลก ณ ปี 2022 ตั้งอยู่ในโบลิเวียตามแนวลาดตะวันออกตอนกลางของเทือกเขาแอนดีส รัฐบาลโบลิเวียลงทุน 900 ล้านดอลลาร์สหรัฐในการผลิตลิเธียมภายในปี 2022 และในปี 2021 สามารถผลิตได้สำเร็จ 540 ตัน[ 112 ] [ 110 ]น้ำเกลือในบ่อเกลือของสามเหลี่ยมลิเธียมมีปริมาณลิเธียมแตกต่างกันอย่างมาก[ 113 ]ความเข้มข้นยังสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตลอดเวลา เนื่องจากน้ำเกลือเป็นของเหลวที่เปลี่ยนแปลงได้และเคลื่อนที่ได้[ 113 ]

การสกัดลิเธียมจากน้ำเกลือลึกในRock Springs Uplift ของไวโอมิง ได้รับการเสนอให้เป็นแหล่งรายได้เพื่อทำให้การกักเก็บคาร์บอน ในชั้นบรรยากาศ มีความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจ[ 114 ]คาดว่าแหล่งสะสมเพิ่มเติมในชั้นหินเดียวกันจะมีมากถึง 18 ล้านตัน หากสามารถนำวิธีการสกัดที่คุ้มค่าทางเศรษฐกิจมาใช้ได้[ 115 ]ในทำนองเดียวกันในเนวาดาMcDermitt Calderaเป็นแหล่งสะสมโคลนภูเขาไฟที่มีลิเธียม ซึ่งเป็นแหล่งสะสมลิเธียมที่ใหญ่ที่สุดที่รู้จักในสหรัฐอเมริกา[ 116 ]

ในสหรัฐอเมริกา ลิเธียมถูกสกัดจากแอ่งน้ำเกลือในเนวาดา[ 21 ] โครงการต่างๆ กำลังอยู่ระหว่างการพัฒนาในหุบเขาลิเธียมในแคลิฟอร์เนีย[ 117 ]และจากน้ำเกลือในอาร์คันซอ ตะวันตกเฉียงใต้ โดยใช้ กระบวนการ สกัดลิเธียมโดยตรงโดยดึงทรัพยากรน้ำเกลือลึกในชั้นหินสแมคโอเวอร์[ 118 ]

ในปี 2025 มี การ ค้นพบแหล่งน้ำเกลือลิเธียม Rotliegendที่มีลิเธียมคาร์บอเนตเทียบเท่า 43 ล้านตันในภูมิภาค Altmark ของรัฐแซกโซนี-อันฮัลท์ประเทศเยอรมนี ซึ่งอาจช่วยลดการพึ่งพาลิเธียมที่นำเข้าของผู้ผลิตแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าในยุโรปได้[ 98 ]

แหล่งสะสมหินแข็ง

นับตั้งแต่ปี 2018 สาธารณรัฐประชาธิปไตยคองโกเป็นที่รู้จักกันว่ามีแหล่งแร่ลิเธียมสปอดูมีนชนิดหินแข็งที่ใหญ่ที่สุดในโลก[ 119 ]แหล่งแร่ที่ตั้งอยู่ในเมืองมาโนโนประเทศคองโกอาจมีแร่ลิเธียมสปอดูมีนชนิดหินแข็งมากถึง 1.5 พันล้านตัน เพกมาไทต์ที่ใหญ่ที่สุดสองแห่ง (รู้จักกันในชื่อเพกมาไทต์ Carriere de l'Este และเพกมาไทต์ Roche Dure) แต่ละแห่งมีขนาดใกล้เคียงกันหรือใหญ่กว่าเพกมาไทต์ Greenbushes ที่มีชื่อเสียงในออสเตรเลียตะวันตกดังนั้นสาธารณรัฐประชาธิปไตยคองโกจึงคาดว่าจะเป็นผู้จัดหาลิเธียมรายสำคัญให้กับโลก เนื่องจากมีคุณภาพสูงและมีสิ่งเจือปนต่ำ

เมื่อวันที่ 16 กรกฎาคม 2561 มีการค้นพบแหล่งทรัพยากรลิเธียมคุณภาพสูง 2.5 ล้านตัน และแหล่งทรัพยากรยูเรเนียม 124 ล้านปอนด์ ในแหล่งแร่หินแข็งฟัลชานีในภูมิภาคปูโนประเทศเปรู[ 120 ] ในปี 2563 ออสเตรเลียได้ให้สถานะโครงการสำคัญ (MPS) แก่โครงการลิเธียมฟินนิสสำหรับแหล่งแร่ลิเธียมที่มีความสำคัญเชิงกลยุทธ์ โดยมีปริมาณทรัพยากรแร่ประมาณ 3.45 ล้านตัน (Mt) ที่ลิเธียมออกไซด์ 1.4 เปอร์เซ็นต์ [ 121 ] [ 122 ] การ ทำเหมืองเพื่อดำเนินการเริ่มขึ้นในปี 2565 [ 123 ]

แหล่งแร่เพกมาไทต์ปัมเปียน ในอาร์เจนตินาเป็นที่ทราบกันว่ามี สปอดูมีนรวมอย่างน้อย 200,000 ตันโดยมี ปริมาณ ลิเธียมออกไซด์ (Li 2 O) อยู่ระหว่าง 5 ถึง 8 wt% [ 124 ]

ในรัสเซีย แหล่งลิเธียมที่ใหญ่ที่สุดคือแหล่ง Kolmozerskoye ซึ่งตั้งอยู่ใน ภูมิภาค Murmanskในปี 2023 Polar Lithium ซึ่งเป็นการร่วมทุนระหว่าง Nornickel และRosatomได้รับสิทธิ์ในการพัฒนาแหล่งดังกล่าว โครงการนี้มีเป้าหมายที่จะผลิตลิเธียมคาร์บอเนตและไฮดรอกไซด์ 60,000 ตันต่อปี และวางแผนที่จะบรรลุศักยภาพการผลิตเต็มกำลังภายในปี 2030 [ 125 ]

แหล่งข้อมูลอื่นๆ

แหล่งลิเธียมที่มีศักยภาพอีกแหล่งหนึ่ง ณ ปี 2555 ได้รับการระบุว่าเป็นของเหลวที่ซึมออกมาจากบ่อน้ำร้อนใต้ดินซึ่งถูกนำขึ้นสู่ผิวดิน[ 126 ]การกู้คืนลิเธียมประเภทนี้ได้รับการพิสูจน์แล้วในภาคสนาม โดยลิเธียมจะถูกแยกออกโดยการกรองแบบง่าย[ 127 ] [ 128 ]ปริมาณสำรองมีจำกัดกว่าแหล่งกักเก็บน้ำเกลือและหินแข็ง[ 129 ]

ราคา

ราคาลิเธียม

ราคาลิเธียมคาร์บอเนตในปี 2026 อยู่ในช่วง 10,000 ดอลลาร์สหรัฐต่อตัน[ 130 ]

การสกัด

ผลการวิเคราะห์การสกัดลิเธียมจากน้ำทะเล ตีพิมพ์ในปี 1975

ลิเธียมและสารประกอบของลิเธียมนั้นในอดีตถูกแยกและสกัดจากหินแข็ง อย่างไรก็ตาม ในช่วงทศวรรษ 1990 บ่อน้ำแร่ สระ น้ำเกลือและแหล่งสะสมน้ำเกลือได้กลายเป็นแหล่งที่มาหลัก[ 131 ]แหล่งเหล่านี้ส่วนใหญ่อยู่ในชิลี อาร์เจนตินา และโบลิเวีย และลิเธียมจะถูกสกัดจากน้ำเกลือโดยกระบวนการระเหย[ 48 ]แหล่งสะสมลิเธียม-ดินเหนียวขนาดใหญ่ที่กำลังพัฒนาอยู่ในแอ่งภูเขาไฟแมคเดอร์มิตต์ (เนวาดา สหรัฐอเมริกา) ต้องใช้กรดซัลฟิวริกเข้มข้นในการชะล้างลิเธียมออกจากแร่ดินเหนียว[ 132 ]

ในช่วงต้นปี 2021 ลิเธียมที่ขุดได้ทั่วโลกส่วนใหญ่มาจาก " สปอดูมีนซึ่งเป็นแร่ที่อยู่ในหินแข็งที่พบในสถานที่ต่างๆ เช่น ออสเตรเลียและนอร์ทแคโรไลนา" [ 133 ]หรือจากน้ำเกลือที่สูบขึ้นมาจากพื้นดินโดยตรง เช่นเดียวกับที่พบในสถานที่ต่างๆ ในชิลี อาร์เจนตินา และอาร์คันซอ[ 133 ] [ 113 ] [ 118 ]

ในSalar de Atacama ของชิลี ความเข้มข้นของลิเธียมในน้ำเกลือจะเพิ่มขึ้นโดยการระเหยด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ในระบบบ่อ[ 113 ]กระบวนการเพิ่มความเข้มข้นโดยการระเหยอาจใช้เวลานานถึงหนึ่งปีครึ่ง จนกระทั่งน้ำเกลือมีปริมาณลิเธียมถึง 6% [ 113 ]การประมวลผลขั้นสุดท้ายในตัวอย่างนี้ทำในSalar del CarmenและLa Negraใกล้เมืองชายฝั่งAntofagasta ซึ่งมีการผลิต ลิเธียมคาร์บอเนตบริสุทธิ์ลิเธียมไฮดรอกไซด์และลิเธียมคลอไรด์จากน้ำเกลือ[ 113 ]

เทคโนโลยี การสกัดลิเธียมโดยตรง (DLE) กำลังได้รับการพัฒนาเพื่อเป็นทางเลือกแทนเทคโนโลยีการระเหยซึ่งใช้ในการสกัดเกลือลิเธียมจากน้ำเกลือ มาอย่างยาวนาน เทคโนโลยีการระเหยแบบดั้งเดิมเป็นกระบวนการที่ใช้เวลานาน ต้องใช้พื้นที่จำนวนมากและใช้น้ำอย่างเข้มข้น และสามารถใช้ได้เฉพาะกับน้ำเกลือขนาดใหญ่ในทวีปเท่านั้น ในทางตรงกันข้าม เทคโนโลยี DLE ได้รับการเสนอเพื่อแก้ไขข้อบกพร่องด้านสิ่งแวดล้อมและทางเทคนิค-เศรษฐกิจโดยหลีกเลี่ยงการระเหยของน้ำเกลือ[ 134 ] [ 135 ]โครงการเหมืองแร่ลิเธียมบางโครงการในสหรัฐอเมริกาเมื่อเร็วๆ นี้กำลังพยายามนำ DLE มาใช้ในการผลิตเชิงพาณิชย์โดยใช้แนวทาง DLE ที่ไม่ใช้การระเหยเหล่านี้[ 118 ]

วิธีหนึ่งในการสกัดลิเธียมโดยตรง รวมถึงแร่ธาตุ ที่มีค่าอื่นๆ คือการประมวลผลน้ำเกลือความร้อนใต้พิภพผ่านเซลล์อิเล็กโทรไลต์ที่ตั้งอยู่ภายในเมมเบรน[ 136 ] [ 137 ]

การใช้อิเล็กโทรไดอะลิซิสและการแทรกตัวทางเคมีไฟฟ้าได้รับการเสนอในปี 2020 เพื่อสกัดสารประกอบลิเธียมจากน้ำทะเล (ซึ่งมีลิเธียมอยู่ที่ 0.2 ส่วนต่อล้านส่วน ) [ 138 ] [ 139 ] [ 140 ] [ 141 ]โดยหลักการแล้ว เซลล์ที่เลือกไอออนภายในเมมเบรนสามารถรวบรวมลิเธียมได้โดยใช้สนามไฟฟ้าหรือความแตกต่างของความเข้มข้น[ 141 ]ในปี 2024 มีการอ้างว่าระบบรีดอกซ์/อิเล็กโทรไดอะลิซิสจะช่วยประหยัดต้นทุนได้อย่างมหาศาล ใช้เวลาน้อยลง และสร้างความเสียหายต่อสิ่งแวดล้อมน้อยกว่าระบบแบบดั้งเดิมที่ใช้การระเหย[ 142 ]

ประเด็นด้านสิ่งแวดล้อม

การประท้วงด้านสิ่งแวดล้อมในเบลเกรด ประเทศเซอร์เบีย 11 ธันวาคม 2021

กระบวนการผลิตลิเธียม รวมถึงตัวทำละลายและของเสีย จากการ ทำเหมืองในกระบวนการสกัดบางชนิด อาจก่อให้เกิดอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมและสุขภาพได้[ 143 ] [ 144 ] [ 145 ] การสกัดลิเธียมที่ไม่ได้มาตรฐานอาจเป็นอันตรายถึงชีวิตต่อสิ่งมีชีวิตในน้ำเนื่องจากมลพิษทางน้ำ[ 146 ] กระบวนการระเหยน้ำเกลือบนพื้นผิวเป็นที่ทราบกันดีว่าก่อให้เกิดการปนเปื้อนของน้ำผิวดิน การปนเปื้อนของน้ำดื่ม ปัญหาทางเดินหายใจ การเสื่อมโทรมของระบบนิเวศ และความเสียหายต่อภูมิทัศน์[ 143 ] และอาจนำไปสู่การใช้น้ำอย่างไม่ยั่งยืนในพื้นที่แห้งแล้ง (1.9 ล้านลิตรต่อลิเธียม 1 ตัน) เช่น ในภาคตะวันตกเฉียงเหนือของอาร์เจนตินา [ 147 ] [ 143 ] การ เกิดผลพลอยได้จำนวนมากจากการสกัดลิเธียมแบบระเหยบนพื้นผิวยังก่อให้เกิดปัญหาที่ยังแก้ไม่ตก เช่น ของเสียแมกนีเซียมและปูนขาว จำนวนมาก [ 148 ]

แม้ว่าลิเธียมจะเกิดขึ้นตามธรรมชาติ แต่ก็เป็นทรัพยากรที่ไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้และถือว่ามีความสำคัญอย่างยิ่งในการเปลี่ยนผ่านจากการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลและกระบวนการสกัดก็ถูกวิพากษ์วิจารณ์ว่าทำให้ทรัพยากรน้ำเสื่อมโทรมในระยะยาว[ 149 ] [ 150 ]ในพื้นที่ทางตอนใต้ของSalar de AtacamaบริษัทผลิตลิเธียมAlbemarle Limitadaได้บรรลุข้อตกลงประนีประนอม ในปี 2024 เพื่อชดเชยการใช้น้ำจืดซึ่งจะส่งผลให้ทุ่งหญ้าแห้งแล้งในพื้นที่ดั้งเดิมของ ชนพื้นเมืองAtacameño เสื่อมโทรมลง ร่วมกับการใช้น้ำของบริษัทเหมืองทองแดง [ 151 ] [ 152 ] [ 153 ]ในการแก้ต่าง Albemarle Limitada ได้ยืนยันว่าการใช้น้ำของตนนั้นน้อยมากเมื่อเทียบกับการใช้น้ำของบริษัทเหมืองทองแดงที่อยู่ใกล้เคียง[ 154 ]

In the United States, open-pit mining and mountaintop removal mining compete with brine extraction mining.[155] Environmental concerns include wildlife habitat degradation, potable water pollution including arsenic and antimony contamination, unsustainable water table reduction, and massive mining waste, including radioactive uranium byproduct and sulfuric acid discharge.[156][157]

During 2021, a series of mass protests broke out in Serbia against the construction of a lithium mine in Western Serbia by the Rio Tinto corporation.[158] In 2024, an EU backed lithium mining project created large scale protests in Serbia.[159]

Some animal species associated with salt lakes in the Lithium Triangle (in Argentina, Bolivia, and Chile) are particularly threatened by the damages of lithium production to the local ecosystem, including the Andean flamingo[160] and Orestias parinacotensis, a small fish locally known as "karachi".[161]

Human rights issues

Reporting on lithium extraction companies and indigenous peoples in Argentina found that the state may did not always protect indigenous peoples' right to free prior and informed consent, and that extraction companies generally controlled community access to information and set the terms for discussion of the projects and benefit sharing.[147][162]

In Argentina's Puna region, in 2023, two mining companies (Minera Exar and Sales de Jujuy) extracted over 3.7 billion liters of fresh water, over 31 times the annual water consumption of the local community of Susques department.[147]

การสกัดน้ำเกลือที่มีลิเธียมสูงในSalar de Atacamaในประเทศชิลี นำไปสู่ความขัดแย้งเกี่ยวกับการใช้น้ำกับชุมชนท้องถิ่น[ 160 ]ประชากรพื้นเมืองในท้องถิ่นของLikan Antayมีประวัติทั้งการต่อต้านการสกัดลิเธียมและการเจรจาเพื่อผลประโยชน์ร่วมกันกับบริษัทลิเธียม[ 163 ]การเจรจาเกิดขึ้นภายใต้กรอบของอนุสัญญาชนพื้นเมืองและชนเผ่าซึ่งชิลีได้ลงนามในปี 2551 [ 163 ]มีการโต้แย้งว่าในประเทศชิลี "[ข้อตกลงระหว่างองค์กรชนพื้นเมืองและบริษัทลิเธียมได้นำทรัพยากรทางเศรษฐกิจจำนวนมากมาสู่การพัฒนาชุมชน แต่ยังได้ขยายขีดความสามารถของอุตสาหกรรมเหมืองแร่ในการควบคุมทางสังคมในพื้นที่อีกด้วย" [ 163 ]

ในซิมบับเว การเพิ่มขึ้นของราคาลิเธียมทั่วโลกในช่วงต้นทศวรรษ 2020 ก่อให้เกิด 'ไข้ลิเธียม' ซึ่งนำไปสู่การพลัดถิ่นของคนในท้องถิ่นและความขัดแย้งระหว่างคนงานเหมืองขนาดเล็กและบริษัทเหมืองแร่ขนาดใหญ่ เกษตรกรในท้องถิ่นบางส่วนตกลงที่จะย้ายถิ่นฐานและพอใจกับค่าชดเชยของพวกเขา[ 164 ]คนงานเหมืองขนาดเล็กเข้ายึดครองบางส่วนของเหมือง Sandawanaและพื้นที่สัมปทานลิเธียมที่เป็นกรรมสิทธิ์ส่วนตัวในGoromonziซึ่งเป็นพื้นที่ชนบทใกล้กับเมืองหลวงHarareต่อมาคนงานเหมืองขนาดเล็กเหล่านี้ถูกขับไล่ออกไปหลังจากที่พื้นที่ดังกล่าวถูกปิดล้อมและปิดโดยหน่วยงานจัดการสิ่งแวดล้อมของซิมบับเว[ 165 ]

การพัฒนาเหมืองลิเธียม Thacker Passในรัฐเนวาดา สหรัฐอเมริกา ได้เผชิญกับการประท้วงและการฟ้องร้องจากชนเผ่าพื้นเมืองหลายเผ่าที่กล่าวว่าพวกเขาไม่ได้รับความยินยอมโดยสมัครใจและได้รับข้อมูลอย่างครบถ้วน และโครงการนี้คุกคามสถานที่ทางวัฒนธรรมและสถานที่ศักดิ์สิทธิ์[ 166 ]พวกเขายังแสดงความกังวลว่าการพัฒนาโครงการจะสร้างความเสี่ยงให้กับสตรีพื้นเมือง เนื่องจากกิจกรรมการสกัดทรัพยากรมีความเชื่อมโยงกับสตรีพื้นเมืองที่หายสาบสูญและถูกฆาตกรรม [ 167 ] ผู้ประท้วงได้เข้ายึดครองพื้นที่ของเหมืองที่เสนอไว้ตั้งแต่เดือนมกราคม 2021 [ 168 ] [ 155 ]

แอปพลิเคชัน

แบตเตอรี่

การใช้ลิเธียมทั่วโลกในปี 2026 [ 130 ]
  1. แบตเตอรี่ (88.0%)
  2. เซรามิกและแก้ว (4.00%)
  3. จาระบีหล่อลื่น (2.00%)
  4. การบำบัดอากาศ (1.00%)
  5. น้ำยาประสานแม่พิมพ์ (1.00%)
  6. การใช้ทางการแพทย์ (1.00%)
  7. การใช้งานอื่นๆ (3.00%)

ในปี 2026 ร้อยละ 88 ของการผลิตลิเธียมทั่วโลกถูกนำไปใช้ในการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน[ 130 ]

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนกลายเป็นสิ่งจำเป็นในเทคโนโลยีสมัยใหม่ โดยให้พลังงานแก่สิ่งต่างๆ เช่นรถยนต์ไฟฟ้าอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พกพา และดาวเทียม[ 169 ] : 2 [ 170 ] : 2 ในศตวรรษที่ 20 ลิเธียมกลายเป็นส่วนประกอบสำคัญของอิเล็กโทรไลต์และอิเล็กโทรดของแบตเตอรี่เนื่องจากมีศักยภาพอิเล็กโทรดสูง[ 169 ] [ 171 ] : 3 แบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้อื่นๆ ที่ใช้ลิเธียม ได้แก่แบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์และ แบตเตอรี่ลิเธี ยม เหล็กฟอสเฟต

เครื่องเซรามิกและแก้ว

การใช้สารประกอบลิเธียมที่ใหญ่เป็นอันดับสอง คิดเป็น 4% ของลิเธียมทั่วโลก คือ ในการผลิตเซรามิกและแก้ว[ 130 ]ลิเธียมออกไซด์ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นฟลักซ์ในการแปรรูปซิลิกาช่วยลดจุดหลอมเหลวและความหนืดของวัสดุ และทำให้เคลือบมีคุณสมบัติทางกายภาพที่ดีขึ้น รวมถึงค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำ[ 172 ] : เคลือบที่มีลิเธียมออกไซด์ 8 ชนิดถูกนำมาใช้สำหรับเครื่องอบ โดยทั่วไปจะใช้ ลิเธียมคาร์บอเนต (Li 2 CO 3 ) ในการใช้งานนี้ เนื่องจากจะเปลี่ยนเป็นออกไซด์เมื่อได้รับความร้อน

จาระบีหล่อลื่น

การใช้ลิเธียมที่พบมากเป็นอันดับสามคือในจาระบี ลิเธียมไฮดรอกไซด์เป็นเบส ที่แรง และเมื่อให้ความร้อนกับไขมัน จะทำให้เกิดสบู่ เช่นลิเธียมสเตียเรตจากกรดสเตียริกสบู่ลิเธียมมีความสามารถในการ ทำให้น้ำมัน ข้นขึ้น และใช้ในการผลิต จาระบีหล่อลื่นอเนกประสงค์ที่อุณหภูมิสูง[ 21 ] [ 173 ] [ 174 ]

โลหะวิทยา

The SpaceX Falcon 9 booster in a hangar.
จรวด Falcon 9 ของ SpaceX ทำจากโลหะผสมอะลูมิเนียม-ลิเธียม[ 175 ]

ลิเธียม (เช่น ลิเธียมคาร์บอเนต) ใช้เป็นสารเติมแต่งในสแลกแม่พิมพ์หล่อต่อเนื่อง ซึ่งจะเพิ่มความลื่นไหล [ 176 ] [ 177 ]ซึ่งคิดเป็น 5% ของการใช้ลิเธียมทั่วโลก (2011) [ 49 ]สารประกอบลิเธียมยังใช้เป็นสารเติมแต่ง (ฟลักซ์) ในทรายหล่อสำหรับหล่อเหล็กเพื่อลดการเกิดเส้นแร่[ 178 ]

ลิเธียม (ในรูปลิเธียมฟลูออไรด์ ) ถูกใช้เป็นสารเติมแต่งในเตาหลอมอะลูมิเนียม ( กระบวนการฮอลล์-เฮรูลต์ ) เพื่อลดอุณหภูมิหลอมเหลวและเพิ่มความต้านทานไฟฟ้า[ 179 ]ซึ่งคิดเป็น 3% ของการผลิต (2011) [ 49 ]

เมื่อใช้เป็นฟลักซ์สำหรับการเชื่อมหรือการบัดกรีลิเธียมโลหะจะช่วยส่งเสริมการหลอมรวมของโลหะในระหว่างกระบวนการ[ 180 ]และขจัดการก่อตัวของออกไซด์โดยการดูดซับสิ่งเจือปน[ 181 ]โลหะผสมของโลหะกับอะลูมิเนียมแคดเมียมทองแดง และแมงกานีสถูกนำมาใช้ในการผลิตชิ้นส่วนเครื่องบินที่มีประสิทธิภาพสูงและมีความหนาแน่นต่ำ (ดูเพิ่มเติมที่โลหะผสมลิเธียม-อะลูมิเนียม ) [ 182 ]

การเชื่อมนาโนซิลิคอน

พบว่าลิเธียมมีประสิทธิภาพในการช่วยให้การเชื่อมนาโนซิลิคอนในส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์สำหรับแบตเตอรี่ไฟฟ้าและอุปกรณ์อื่นๆ สมบูรณ์แบบยิ่งขึ้น[ 183 ]

ดอกไม้ไฟ

ลิเธียมใช้ในพลุและดอกไม้ไฟเนื่องจากมีเปลวไฟสีแดงอมชมพู[ 184 ]

สารประกอบลิเธียมใช้เป็นสารให้สีและสารออกซิไดเซอร์สำหรับดอกไม้ไฟและพลุสีแดง[ 21 ] [ 185 ]

การฟอกอากาศ

ลิเธียมคลอไรด์และลิเธียมโบรไมด์เป็นสารดูดความชื้นและใช้เป็นสารดูดความชื้นสำหรับกระแสแก๊ส[ 21 ]ลิเธียมไฮดรอกไซด์และลิเธียมเปอร์ออกไซด์เป็นเกลือที่ใช้กันทั่วไปในพื้นที่จำกัด เช่น บนยานอวกาศและเรือดำน้ำเพื่อกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์และฟอกอากาศ ลิเธียมไฮดรอกไซด์ดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์จากอากาศโดยการสร้างลิเธียมคาร์บอเนต และเป็นที่นิยมมากกว่าไฮดรอกไซด์อัลคาไลน์อื่นๆ เนื่องจากมีน้ำหนักเบา

ลิเธียม เปอร์ออกไซด์ (Li₂O₂ )เมื่ออยู่ในสภาวะที่มีความชื้น ไม่เพียงแต่ทำปฏิกิริยากับคาร์บอนไดออกไซด์เพื่อสร้างลิเธียมคาร์บอเนตเท่านั้น แต่ยังปล่อยออกซิเจนออกมาด้วย[ 186 ] [ 187 ]ปฏิกิริยาเป็นดังนี้:

2 หลี่2โอ2 + 2 CO 2 → 2 หลี่2 CO 3 + O 2

สารประกอบบางชนิดที่กล่าวมาข้างต้น รวมทั้ง ลิ เธียมเปอร์คลอเรตถูกนำมาใช้ในเทียนออกซิเจนที่จ่ายออกซิเจนให้กับเรือดำน้ำนอกจากนี้ยังอาจมีโบรอนแมกนีเซียมอะลูมิเนียมซิลิคอนไทเทเนียมแมงกานีสและเหล็กในปริมาณ เล็กน้อย [ 188 ]

ทัศนศาสตร์

ลิเธียมฟลูออไรด์ที่ปลูกขึ้นเองเป็นผลึกนั้นมีความใสและโปร่งแสง และมักใช้ในเลนส์เฉพาะทางสำหรับ การใช้งาน IR , UVและ VUV ( UV ในสุญญากาศ ) มีดัชนีหักเห ต่ำที่สุด และมีช่วงการส่งผ่านที่ไกลที่สุดในย่าน UV ลึกเมื่อเทียบกับวัสดุทั่วไปส่วนใหญ่[ 189 ]ผงลิเธียมฟลูออไรด์ที่ละเอียดมากถูกนำมาใช้สำหรับการวัดปริมาณรังสีด้วยเทอร์โมลูมิเนสเซนต์ (TLD): เมื่อตัวอย่างดังกล่าวสัมผัสกับรังสี มันจะสะสมข้อบกพร่องของผลึกซึ่งเมื่อได้รับความร้อนจะสลายไปโดยการปล่อยแสงสีฟ้าออกมา ซึ่งความเข้มของแสงจะแปรผันตรงกับปริมาณรังสีที่ดูดซับทำให้สามารถวัดปริมาณรังสีได้[ 190 ]บางครั้งลิเธียมฟลูออไรด์ถูกใช้ในเลนส์โฟกัสของกล้องโทรทรรศน์ [ 21 ] [ 191 ]

ความไม่เป็นเชิงเส้นสูงของลิเธียมไนโอเบตยังทำให้มีประโยชน์ในการใช้งานด้านทัศนศาสตร์ที่ไม่เป็นเชิงเส้น อีกด้วย มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในผลิตภัณฑ์โทรคมนาคม เช่น โทรศัพท์มือถือและตัวปรับสัญญาณ แสง สำหรับส่วนประกอบต่างๆ เช่นผลึกเรโซแนนซ์การใช้งานลิเธียมมีอยู่ในโทรศัพท์มือถือมากกว่า 60% [ 192 ]

เคมีอินทรีย์และพอลิเมอร์

สารประกอบออร์กาโนลิเทียมถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตพอลิเมอร์และสารเคมีชั้นดี ในอุตสาหกรรมพอลิเมอร์ซึ่งเป็นผู้บริโภคหลักของสารรีเอเจนต์เหล่านี้ สารประกอบอัลคิลลิเทียมทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา / ตัวเริ่มต้น[ 193 ]ใน การพอลิเมอไรเซ ชันแบบแอนไอออนิกของโอเลฟินที่ไม่มีฟังก์ชัน[ 194 ] [ 195 ] [ 196 ] สำหรับการผลิตสารเคมีชั้นดีสารประกอบออร์กาโนลิเทียมทำหน้าที่เป็นเบสที่แรงและเป็นสารรีเอเจนต์สำหรับการสร้างพันธะคาร์บอน-คาร์บอนสารประกอบออร์กาโนลิเทียมเตรียมได้จากโลหะลิเทียมและอัลคิลเฮไลด์[ 197 ]

สารประกอบลิเธียมอื่นๆ อีกมากมายถูกนำมาใช้เป็นสารตั้งต้นในการเตรียมสารประกอบอินทรีย์ สารประกอบที่นิยมใช้บางชนิด ได้แก่ลิเธียมอะลูมิเนียมไฮไดรด์ (LiAlH₄ ) , ลิเธียมไตรเอทิลโบโรไฮไดรด์ , ​​เอ็น -บิวทิ ลลิเธียมและเทอร์ท -บิว ทิลลิเธียม

การปล่อยตอร์ปิโดโดยใช้ลิเธียมเป็นเชื้อเพลิง

ทหาร

ลิเธียมโลหะและ ไฮไดรด์เชิงซ้อนเช่น ลิเธียมอะลูมิเนียมไฮไดรด์ (LiAlH4 ) ถูกใช้เป็นสารเติมแต่งพลังงานสูงสำหรับเชื้อเพลิงจรวด[ 35 ] LiAlH4 ยังสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงแข็งได้ด้วย ตัวมันเอง [ 198 ]

ระบบขับเคลื่อนพลังงานเคมีสะสมของตอร์ปิโด Mark 50 (SCEPS) ใช้ถังซัลเฟอร์เฮกซาฟลูออไรด์ ขนาดเล็ก ซึ่งฉีดพ่นลงบนบล็อกลิเธียมแข็ง ปฏิกิริยาจะสร้างความร้อน ทำให้เกิดไอน้ำเพื่อขับเคลื่อนตอร์ปิโดในวงจร Rankineแบบ ปิด [ 199 ]

ลิเธียมไฮไดรด์ที่มีลิเธียม-6 ใช้ในอาวุธเทอร์โมนิวเคลียร์โดยทำหน้าที่เป็นเชื้อเพลิงสำหรับขั้นตอนฟิวชันของระเบิด[ 200 ]

นิวเคลียร์

ลิเธียม-6 มีค่าในฐานะวัตถุดิบตั้งต้นสำหรับ การผลิต ทริเทียมและเป็นตัวดูดซับนิวตรอนในปฏิกิริยาฟิวชั่นนิวเคลียร์ลิเธียมธรรมชาติมีลิเธียม-6 ประมาณ 7.5% ซึ่งมีการผลิตลิเธียม-6 ในปริมาณมากโดยการแยกไอโซโทปเพื่อใช้ในอาวุธนิวเคลียร์ [ 201 ] ลิเธียม-7 ได้รับความสนใจในการใช้เป็นสารหล่อเย็น ในเครื่อง ปฏิกรณ์นิวเคลียร์[ 202 ]

ลิเธียมดิวเทอไรด์ถูกใช้เป็นเชื้อเพลิงในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์คาสเซิลบราโว

ลิเธียมดิวเทอไรด์เป็นเชื้อเพลิงฟิวชันที่นิยมใช้ในระเบิดไฮโดรเจน รุ่นแรกๆ เมื่อถูกนิวตรอน ยิงใส่ ทั้ง6Liและ7Liจะผลิตทริเทียมซึ่งปฏิกิริยานี้ยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างถ่องแท้เมื่อ มีการทดสอบ ระเบิดไฮโดรเจนครั้งแรก เป็นสาเหตุของผลผลิตที่ควบคุมไม่ได้ในการทดสอบนิวเคลียร์แคสเซิลบราโว ท ริ เทียมจะรวมตัวกับดิวเทอเรียมใน ปฏิกิริยา ฟิว ชัน ซึ่งค่อนข้างง่ายต่อการเกิดขึ้น แม้ว่ารายละเอียดจะยังคงเป็นความลับ แต่ลิเธียม-6ดิวเทอไรด์ก็ยังคงมีบทบาทในอาวุธนิวเคลียร์ สมัยใหม่ ในฐานะวัสดุฟิวชัน[ 203 ]

ลิ เธียมฟลูออไรด์เมื่อมีความเข้มข้นสูงของไอโซโทปลิเธียม-7 จะเป็นส่วนประกอบพื้นฐานของส่วนผสมเกลือฟลูออไรด์ LiF- BeF2ที่ใช้ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟลูออไรด์เหลวลิเธียมฟลูออไรด์มีความเสถียรทางเคมีสูงเป็นพิเศษ และส่วนผสม LiF-BeF2 มีจุดหลอมเหลวต่ำ นอกจากนี้7Li , Be และ F ยังเป็นหนึ่งในนิวไคลด์ ไม่กี่ชนิดที่มี ภาคตัดขวางการจับนิวตรอนความร้อนต่ำพอ ที่ จะไม่ทำให้ปฏิกิริยาฟิชชันภายในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิชชันเป็นพิษ[หมายเหตุ 5 ] [ 204 ]

ในโรง ไฟฟ้านิวเคลียร์ฟิวชั่นตามแนวคิด (สมมติฐาน) ลิเธียมจะถูกนำมาใช้ในการผลิตทริเทียมในเครื่องปฏิกรณ์แบบกักเก็บด้วยสนามแม่เหล็กโดยใช้ดิวเทอเรียมและทริเทียมเป็นเชื้อเพลิง ทริเทียมที่เกิดขึ้นตามธรรมชาตินั้นหายากมากและต้องผลิตขึ้นโดยสังเคราะห์ โดยการล้อมรอบพลาสมา ที่ทำปฏิกิริยา ด้วย "ผ้าห่ม" ที่มีลิเธียม ซึ่งนิวตรอนจากปฏิกิริยาของดิวเทอเรียม-ทริเทียมในพลาสมาจะทำให้เกิดการแตกตัวของลิเธียมเพื่อผลิตทริเทียมเพิ่มขึ้น

6 Li + n → 4 He + 3 H.

ลิเธียมยังถูกใช้เป็นแหล่งกำเนิดอนุภาคอัลฟาหรือนิวเคลียสของฮีเลียม เมื่อ 7Liถูกโปรตอน เร่งความเร็วยิงใส่ จะเกิด 8Be ขึ้นซึ่งจะเกิดการแตกตัวเกือบจะทันทีเพื่อสร้างอนุภาคอัลฟา 2 อนุภาค ความสำเร็จนี้ ซึ่งในขณะนั้นเรียกว่า "การแยกอะตอม" ถือเป็นปฏิกิริยานิวเคลียร์ ที่มนุษย์สร้างขึ้นอย่างสมบูรณ์เป็นครั้งแรก โดย CockroftและWaltonเป็นผู้สร้างขึ้นในปี 1932 [ 205 ] [ 206 ]การฉีดผงลิเธียมถูกใช้ในเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันเพื่อควบคุมปฏิสัมพันธ์ระหว่างพลาสมากับวัสดุ และกระจายพลังงานในขอบเขตพลาสมาฟิวชันเทอร์โมนิวเคลียร์ที่ร้อน[ 207 ] [ 208 ]

ในปี 2013 สำนักงานตรวจสอบบัญชีของรัฐบาล สหรัฐฯ กล่าวว่า การขาดแคลนลิเธียม-7 ซึ่งมีความสำคัญต่อการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ของอเมริกา 65 เครื่องจากทั้งหมด 100 เครื่อง "ทำให้ความสามารถในการผลิตไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องมีความเสี่ยง" ปัญหาดังกล่าวเกิดจากการเสื่อมถอยของโครงสร้างพื้นฐานด้านนิวเคลียร์ของสหรัฐฯ อุปกรณ์ที่จำเป็นในการแยกลิเธียม-6 ออกจากลิเธียม-7 ส่วนใหญ่เป็นของเหลือจากสงครามเย็น สหรัฐฯ ปิดเครื่องจักรส่วนใหญ่เหล่านี้ในปี 1963 เมื่อสหรัฐฯ มีลิเธียมที่แยกแล้วเหลืออยู่เป็นจำนวนมาก ซึ่งส่วนใหญ่ถูกใช้ไปในช่วงศตวรรษที่ 20 รายงานระบุว่าจะต้องใช้เวลา 5 ปีและเงิน 10 ล้านถึง 12 ล้านดอลลาร์สหรัฐฯ เพื่อฟื้นฟูความสามารถในการแยกลิเธียม-6 ออกจากลิเธียม-7 [ 209 ]

เครื่องปฏิกรณ์ที่ใช้ลิเธียม-7 จะให้ความร้อนแก่น้ำภายใต้ความดันสูงและถ่ายเทความร้อนผ่านเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนซึ่งมีแนวโน้มที่จะเกิดการกัดกร่อน เครื่องปฏิกรณ์ใช้ลิเธียมเพื่อต่อต้านผลกระทบจากการกัดกร่อนของกรดบอริกซึ่งถูกเติมลงในน้ำเพื่อดูดซับนิวตรอนส่วนเกิน[ 209 ]

ยา

แคปซูลลิเธียมคาร์บอเนต 4 แคปซูล
แคปซูลลิเธียมคาร์บอเนต

ลิเธียมมีประโยชน์ในการรักษาโรคอารมณ์สองขั้วลิเธียมมีประโยชน์ในการรักษาแบบต่อเนื่องและมีประโยชน์อย่างยิ่งในการรักษาอาการคลั่งไคล้[ 210 ]เกลือลิเธียมอาจมีประโยชน์สำหรับการวินิจฉัยที่เกี่ยวข้อง เช่นโรคจิตเภทแบบมีอารมณ์แปรปรวนและโรคซึมเศร้าแบบ วงจร [ 211 ]ส่วนประกอบที่ออกฤทธิ์ของเกลือเหล่านี้คือไอออนลิเธียมLi + [ 212 ]

ลิเธียมอาจเพิ่มความเสี่ยงต่อการเกิดความผิดปกติของหัวใจแบบ Ebsteinในทารกที่เกิดจากสตรีที่รับประทานลิเธียมในช่วงไตรมาสแรกของการตั้งครรภ์[ 213 ]ลิเธียมมากเกินไปอาจนำไปสู่พิษจากลิเธียมได้ [ 214 ] ลิเธียมคาร์บอเนตจัดเป็นยาปรับอารมณ์และอยู่ในรายชื่อยาจำเป็นขององค์การอนามัยโลก[ 215 ]

การทดลองแบบสุ่มควบคุมหลายครั้งและการศึกษาอื่นๆ ตลอด 40 ปีที่ผ่านมาแสดงให้เห็นว่าลิเธียมมีประสิทธิภาพสูงในการลดอัตราการฆ่าตัวตายในผู้ที่มีความผิดปกติทางอารมณ์[ 216 ] [ 217 ]นอกจากผลกระทบต่อการฆ่าตัวตายแล้ว ลิเธียมยังช่วยลดอัตราการเสียชีวิตจากทุกสาเหตุในผู้ที่มีความผิดปกติทางอารมณ์อีกด้วย[ 218 ]

การใช้ลิเธียมมีความสัมพันธ์กับการลดลงของการฆ่าตัวตายแม้ในปริมาณที่ต่ำมาก[ 219 ] [ 220 ]ลิเธียมในปริมาณเล็กน้อยในน้ำประปามีความเกี่ยวข้องกับความเสี่ยงที่ลดลงของการฆ่าตัวตาย การฆาตกรรม การข่มขืน การจับกุมยาเสพติด และอาชญากรรมอื่นๆ[ 219 ] [ 221 ] [ 222 ]

ข้อควรระวัง

ลิเธียม
อันตราย
การติดฉลากGHS :
GHS02: ไวไฟGHS05: กัดกร่อน
อันตราย
H260 , H314
P223 , P231+P232 , P280 , P305+P351+P338 , P370+P378 , P422 [ 223 ]
NFPA 704 (สัญลักษณ์รูปเพชรกันไฟ)

โลหะลิเธียมมีฤทธิ์กัดกร่อนและต้องมีการจัดการเป็นพิเศษเพื่อหลีกเลี่ยงการสัมผัสกับผิวหนัง การสูดดมฝุ่นลิเธียมหรือสารประกอบลิเธียม (ซึ่งมักมีฤทธิ์เป็นด่าง ) ในระยะแรก จะทำให้ ระคายเคืองจมูกและลำคอ ในขณะที่การสัมผัสในปริมาณที่สูงขึ้นอาจทำให้เกิดการสะสมของของเหลวในปอดนำไปสู่ภาวะปอดบวมโลหะชนิดนี้เองก็เป็นอันตรายในการจัดการเนื่องจากการสัมผัสกับความชื้นจะทำให้เกิดลิเธียมไฮดรอกไซด์ซึ่งมีฤทธิ์กัดกร่อน โลหะลิเธียมจะถูกจัดเก็บอย่างปลอดภัยในสารประกอบที่ไม่ทำปฏิกิริยา เช่นแนฟทา[ 225 ]

ดูเพิ่มเติม

หมายเหตุ

  1. ^ a bภาคผนวกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 6 พฤศจิกายน 2011 ที่Wayback Machineตามคำจำกัดความของ USGS ฐานสำรอง "อาจครอบคลุมส่วนต่างๆ ของทรัพยากรที่มีศักยภาพที่สมเหตุสมผลในการนำมาใช้ประโยชน์ทางเศรษฐกิจได้ภายในขอบเขตการวางแผนที่นอกเหนือไปจากสมมติฐานเกี่ยวกับเทคโนโลยีที่ได้รับการพิสูจน์แล้วและเศรษฐกิจในปัจจุบัน ฐานสำรองประกอบด้วยทรัพยากรที่ปัจจุบันคุ้มค่าทางเศรษฐกิจ (สำรอง) คุ้มค่าทางเศรษฐกิจเล็กน้อย (สำรองส่วนน้อย) และบางส่วนที่ปัจจุบันไม่คุ้มค่าทางเศรษฐกิจ (ทรัพยากรที่ไม่คุ้มค่าทางเศรษฐกิจ)"
  2. ^มีการค้นพบแหล่งแร่ขนาด 43 ล้านตันในรัฐซัคเซิน-อันฮัลท์ในปี 2025 [ 98 ]
  3. ^ในปี 2013
  4. ^ไม่รวมการผลิตในสหรัฐอเมริกา
  5. ^เบริลเลียมและฟลูออรีนมีอยู่เพียงไอโซโทปเดียว คือ 9Beและ 19F ตามลำดับ ไอโซโทปทั้งสองนี้ ร่วมกับ 7Liรวมถึง 2H , 11B , 15N , 209Biและไอโซโทปเสถียรของ C และ O เป็นนิวไคลด์เพียงไม่กี่ชนิดที่มีค่าภาคตัดขวางการจับนิวตรอนความร้อนต่ำพอ นอกเหนือจากแอคติไนด์ที่จะใช้เป็นส่วนประกอบหลักของเชื้อเพลิงเครื่องปฏิกรณ์แบบเพาะพันธุ์ด้วยเกลือหลอมเหลว
  • บทวิเคราะห์ของ McKinsey ปี 2018 เก็บถาวรเมื่อวันที่ 16 พฤศจิกายน 2020 ที่Wayback Machine (PDF)
  • ลิเธียม ถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 16 กรกฎาคม 2559 ที่Wayback Machineใน เว็บไซต์ The Periodic Table of Videos (มหาวิทยาลัยนอตติงแฮม)
  • พันธมิตรลิเธียมระหว่างประเทศ (เก็บถาวร สิงหาคม 2552)
  • USGS: สถิติและข้อมูลเกี่ยวกับลิเธียม เก็บถาวรเมื่อวันที่ 29 กรกฎาคม 2561 ที่Wayback Machine
  • การจัดหาและการตลาดลิเธียม ปี 2009 การประชุม IM ปี 2009 การจัดหาลิเธียมอย่างยั่งยืนจนถึงปี 2020 ท่ามกลางการเติบโตของตลาดอย่างยั่งยืนเก็บถาวรเมื่อวันที่ 4 มิถุนายน 2016 ที่Wayback Machine
  • มหาวิทยาลัยเซาแธมป์ตัน ศูนย์เมาท์แบตเทนเพื่อการศึกษาระหว่างประเทศ เอกสารวิจัยประวัติศาสตร์นิวเคลียร์ฉบับที่ 5 (PDF) (เก็บถาวรเมื่อวันที่ 26 กุมภาพันธ์ 2551)
  • ปริมาณสำรองลิเธียมแยกตามประเทศ(เก็บถาวรเมื่อวันที่ 20 ตุลาคม 2022 ที่Wayback Machineบนเว็บไซต์ investingnews.com)
  • usgs.gov : ลิเธียม (สรุปข้อมูลสินค้าโภคภัณฑ์แร่ธาตุ ปี 2025)
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Lithium&oldid=1361026072#Production "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ลิเธียม

ลิเธียม (จาก ภาษากรีกโบราณ : λίθος , líthos , ' หิน ' ) เป็น ธาตุเคมี มี สัญลักษณ์ Li และ เลขอะตอม 3 เป็น โลหะอัลคาไลที่ อ่อนนุ่ม สีเงินขาว ภายใต้ สภาวะมาตรฐาน ลิเธี...

อะตอมและฟิสิกส์

โลหะ อัลคาไล ยังถูกเรียกว่าตระกูลลิเธียม ตามชื่อธาตุนำของมัน เช่นเดียวกับโลหะอัลคาไลอื่นๆ (ซึ่งได้แก่ โซเดียม (Na), โพแทสเซียม (K), รูบิเดียม (Rb), ซีเซียม (Cs) และ แฟรนเซียม (Fr)) ลิเธียมมี อิเล็กตรอนวาเลนซ์ เพียงตัวเดียว ซึ่งเมื่อมีตัวทำละลาย...

ไอโซโทป

ลิเธียมที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติประกอบด้วย ไอโซโทป เสถียร 2 ชนิด คือ 6Li และ 7Li โดยชนิดหลังมีปริมาณมากกว่า (95.

ดาราศาสตร์

ลิเธียม-7 ถูกสร้างขึ้นในปฏิกิริยานิวเคลียร์ในช่วงต้นของประวัติศาสตร์จักรวาล ในกระบวนการที่เรียกว่า การสังเคราะห์นิวเคลียสบิ๊กแบง ปริมาณลิเธียมสัมพัทธ์มีน้อยเมื่อเทียบกับไอโซโทปของไฮโดรเจนและฮีเลียม ธาตุอื่นที่ถูกสร้างขึ้นมีเพียงเบริลเลียม-7...