Природа

Как древний металл Вселенной стал незаменимым элементом наших гаджетов

Слушать аудиоверсию 04:43
Литий заряжает смартфон
Владимир Школьников

Автор

Владимир Школьников

Опубликовано

4 сентября 2024

Опубликовано

04 сентября 2024

Почти 14 миллиардов лет назад, через секунду после Большого взрыва образовались первые элементарные частицы. Сталкиваясь в течение нескольких минут, они породили ядра первых химических элементов: двух газов (водорода и гелия) и одного металла — лития. Последующие 100 миллионов лет литий был единственным металлом в огромном темном космосе, прежде чем зажглись первые звезды, чтобы выковать остальную материю. Почему его запасов на Земле так мало, чем он полезен нашим гаджетам и как еще его можно добыть?

«Рассеянный» литий

Литий — третий по простоте химический элемент периодической таблицы Менделеева. Простота в ней обычно ассоциируется с изобилием, ведь почти 99% массы Вселенной составляют два самых легких элемента — те самые водород и гелий. Литий же встречается не так часто. В земной коре его содержится 20 частей на миллион, то есть этот металл более редкий, чем титан, никель или кобальт.

Литий, гелий и водород летят по молодой Вселенной

Конечно, лития на Земле в тысячи раз больше, чем золота или платины, но найти его не менее сложно. В отличие от этих драгоценных металлов, он не встречается в концентрированном виде, его атомы «рассеяны» по планете. Причина в том, что литий — металл щелочной, а значит, очень активный. Он легко вступает в химические реакции. Если опустить кусочек лития в воду, он будет себя вести, как таблетка-шипучка: пузыриться и таять на глазах.

Похожие процессы происходили и в природе. Поэтому, в отличие от золота, меди или железа, литий не образует самородков. Вместо этого он чаще всего растворен в воде или некоторых минералах.

«Энергичный» литий

Сегодня литий незаменим во многих высокотехнологичных отраслях: он делает авиационные сплавы пластичными и легкими, его соединения применяются при сварке алюминиевых деталей, в производстве небьющихся стекол и оптических линз с особыми свойствами.

В энергетике литий используют в ядерных реакторах как высокоэффективный теплоноситель. Превращение лития в гелий стало первой лабораторной демонстрацией термоядерного синтеза в истории человечества — реакцию провел австралийский физик, первооткрыватель трития Марк Олифант в 1932 году.

Литий тренируется на спортивной площадке

Сейчас больше половины добываемого лития идет на производство литий-ионных батарей — самых популярных аккумуляторов для электромобилей, смартфонов и прочих гаджетов. Благодаря низкой плотности и способности высвобождать много электронов при окислении этот металл отлично подходит для катодов батарей, что делает их легкими, мощными и компактными.

Добываемый литий

Литий добывают из соленых озер и подземных вод или из минеральной руды. Этот металл содержится в более чем ста различных минералах, но только пять из них активно добывают для его извлечения. Самые распространенные — сподумен и лепидолит. Месторождения полезных ископаемых часто богаче литием, чем жидкие рассолы озер, но добывать металл из руды сложнее.

Большую часть лития добывают из подземных вод, расположенных под солончаками в Южной Америке. Солончаки — это почва с большим содержанием легкорастворимых минеральных солей. Рассол выкачивают из-под земли и распределяют по огромным бассейнам. В них рассол держат в течение нескольких месяцев или даже лет, пока большая часть воды не испарится. Как только рассол достигает высокой концентрации, его перекачивают в специальную установку для извлечения лития.

Литий поднимается по скважине на лифте вместе с нефтью

Так как спрос на литий растет, ученые ищут альтернативные источники и способы его получения. Например, подземные воды — постоянный спутник углеводородов: их содержит флюид, который поднимают с глубины через нефтедобывающие скважины. После очистки нефти от примесей остается жидкость, богатая различными минералами, включая литий. Есть технологии по извлечению лития из таких вод заодно с добычей и подготовкой нефти к переработке. Их внедрение может превратить нефтяные скважины в бюджетный лифт, который поднимет литий из глубин на поверхность.

Мировой океан содержит миллиарды тонн этого металла. Он растворен в воде настолько, что при современных технологиях добыча не окупится. Тем не менее, уже существуют фильтры, способные «забрать» литий из морской воды.

99
Haha
Haha
82
113
Love
Love
84
133
113
Читать также
Космонавт и солнечная батарея

Ученые продлили срок службы космических солнечных панелей, защитив их от радиации

1 мин. чтения
Блочное дорожное покрытие, которое генерирует электричество

В Великом Новгороде разработали блочное дорожное покрытие, которое генерирует электричество

1 мин. чтения
Молодая сотрудница научно исследовательского центра битумных материалов

«Это сделано благодаря мне!»: какую работу хотят молодые ученые и что им предлагают

3 мин. чтения
Плавучая атомная электростанция «Академик Ломоносов»

Единственная в мире плавучая АЭС, или История одной новогодней ели

4 мин. чтения
Электромобиль на АЗС сети «Газпромнефть»

В Калининграде создали греющую нить, которая увеличивает запас хода электромобилей

1 мин. чтения
Литийионные аккумуляторы в лаборатории

Московские ученые втрое ускорили получение важного компонента литийионных батарей

1 мин. чтения
Графитовая пыль

В Магнитогорске из пыли сталеплавильных цехов получили сырье для аккумуляторов

2 мин. чтения
Сотрудница лаборатории «Газпром нефти»

В Москве отходы производства катализаторов превратили в добавку для буровых растворов

1 мин. чтения
Озера, из воды которых добывают литий

Московские химики усовершенствовали технологию получения лития

2 мин. чтения
Установка быстрой переработки углеводородных газов

В Казахстане создали установку для быстрой переработки углеводородных газов в водород и углерод

2 мин. чтения
X 1