10 fapte despre litiu

Litiul este unul dintre cele mai mici, mai simple și mai vechi elemente, dar a fost exploatat pentru a debloca unele probleme mari și dezordonate. Este un ingredient cheie în bateriile care alimentează smartphone-urile, laptopurile și mașinile electrice. Dar, de asemenea, s-a dovedit a fi unul dintre cele mai eficiente tratamente pentru tulburarea bipolară, iar cercetările recente pot face din litiu cheia deblocării cauzelor acestei boli.

1. OMUL CARE A DESCOPERIT LITIUL A RIDICAT ȘTIINȚA PÂRND.

iStock

În 1800, naturalistul brazilian José Bonifácio de Andrada e Silva a descoperit pe insula Utö, Suedia, petalitul, un mineral rar, de calitate prețioasă, găsit în granit. El a descoperit că stânca avea o calitate ciudată: atunci când a fost aruncată într-un foc, a creat flăcări roșii intense. În 1817, un aristocrat suedez în vârstă de 25 de ani, devenit chimist, numit Johan August Arfvedson, a descoperit litiul în timp ce analiza petalitul. Arfvedson a identificat vinovatul flăcărilor roșii prin procesul de eliminare: după ce a recunoscut cea mai mare parte a conținutului mineralului ca silice și aluminiu, el a dedus un nou metal alcalin alcătuit din partea rămasă. A fost singura descoperire înregistrată de Arfvedson; s-a retras curând din chimie pentru a-și gestiona averea moștenită.

este mami cea mai dragă o poveste adevărată

Litiul a fost ulterior izolat în forma sa metalică elementară folosind electricitate. Acest proces, electroliza, este încă utilizat în producția de litiu.

2. LITIUL SE NAȘTE ÎN EXPLOZII STELARE - PE CARE ÎNVĂȚAM DOAR ÎN 2013.

Hidrogenul, heliul și litiul, primele trei elemente din tabelul periodic, au fost toate create în Big Bang, dar primele două elemente sunt abundente, iar litiul nu. Astrofizicienii aveau o teorie conform căreia noile, sau exploziile stelare, erau responsabile pentru distribuția redusă a litiului în univers, dar nu aveau date despre modul în care a funcționat până la explozia Nova Centauri din decembrie 2013 - vizibilă cu ochiul liber, dacă ochii tăi erau în emisfera sudică. Cercetătorii au asistat la steaua pe moarte care arunca litiu în spațiu.

3. SURSELE LUI SUNT LIMITATE.

Francesco Mocellin, Wikimedia Commons // CC BY-SA 3.0

Mai mult de jumătate din aprovizionarea cu litiu din lume provine din lacuri de mare altitudine și săruri albe strălucitoare din „triunghiul litiului” din Bolivia, Chile (așa cum se vede mai sus) și Argentina, unde este exploatat într-o rețea de bazine de saramură. În alte regiuni, provine din mine cu carieră deschisă care se spiralează în straturi de pământ. Depozite au fost găsite și în Australia, în porțiunea tibetană a Chinei și în SUA în Carolina de Nord și Nevada. Între 2015 și 2016, prețul pe tonă al mărfii s-a triplat, determinând Marea Britanie să caute provizii interne. În ritmul actual, potrivit companiei de consultanță Stormcrow Capital, cererea de litiu ar putea depăși producția până în 2023. Pentru a rezolva această lipsă care se apropie, unii cercetători dezvoltă modalități de reciclare a bateriilor litiu-ion uzate.

4. LITIUL NICIODATĂ NU SE GĂSEȘTE SINGUR.

Eurico Zimbres, Wikimedia Commons // CC BY-SA 2.5

Litiul nu variază liber prin natură, ci trebuie izolat de alte minerale. Adesea, provine din petalită (deasupra). Se găsește în urme în aproape toate rocile magmatice și în multe izvoare minerale. Celor care înoată în izvoarele termale infuzate cu litiu li se spune adesea că are puteri curative, inclusiv funcția creierului îmbunătățită și starea de spirit crescută - deși nu există dovezi în acest sens.

5. PUTEȘTE MULTE DISPOZITIVE.

Litiul are mai multe avantaje care îl fac o alegere ideală pentru alimentarea de la smartphone-uri la mașini hibride. Este cel mai ușor metal cunoscut, ceea ce înseamnă că poate stoca energie fără a adăuga o greutate mare dispozitivelor. Bateriile litiu-ion au, de asemenea, unele dintre cele mai mari densități de energie ale oricărei tehnologii actuale a bateriilor; acestea furnizează de trei ori tensiunea bateriilor pe bază de nichel, potrivit Institutului pentru Energie Curată de la Universitatea din Washington.

Dar acestea nu sunt singurele avantaje ale litiului. Multe baterii pe bază de nichel experimentează ceea ce este cunoscut sub numele de „efect de memorie” - dacă sunt conectate în mod repetat pentru a se încărca înainte de a fi complet moarte, vor pierde capacitatea de alimentare (deci, în loc să-și amintească capacitatea completă, bateria va amintiți-vă de jumătate, de exemplu). Dar nu este cazul cu bateriile litiu-ion, despre care se crede că nu au efect de memorie.

6. ESTE CHEIA PENTRU ÎMBUNĂTĂȚIREA VEHICULELOR ELECTRICE ...

Modelele actuale de vehicule electrice necesită reîncărcare după aproximativ 300 de mile de condus. Având în vedere numărul limitat de stații de reîncărcare disponibile în întreaga țară, acest lucru ar putea duce la o logistică dură pentru călătoriile rutiere. Deci, Departamentul de Energie finanțează cercetarea bateriilor pentru îmbunătățirea acelei game și a recrutat cinci universități, trei laboratoare naționale și IBM către Consorțiul Battery500 pentru a dezvolta baterii mai mici, mai ușoare și mai eficiente, care ar putea, printre alte utilizări potențiale, să crească gama de mașini electrice.

„Dacă vom avea succes, vom putea dubla astăzi gama de vehicule electronice. Acest lucru în sine este extrem de provocator ', spune Jihui Yang, președintele departamentului de știință și inginerie a materialelor de la Universitatea din Washington.

Yang și colaboratorii săi își propun să înlocuiască grafitul utilizat în prezent în electrodul negativ al bateriilor litiu-ion cu litiu metalic. Dublarea utilizării litiului ar crește semnificativ puterea de ieșire a acestor baterii. Pentru a face acest lucru, totuși, vor trebui să rezolve o mare problemă: în bateriile cu litiu care există în prezent, litiul crește dendrite asemănătoare acelor care pot străpunge separatorul - un strat subțire de polimer poros care separă părțile negative și pozitive a unei baterii - provocând scurtcircuitarea bateriei.

7.… ȘI A APĂRAT PLANURI ȘI TELEFONE PE FOC.

George Frey / Getty Images

Pantalonii scurți pentru baterie pot fi mai mult decât enervanți - pot fi incendiari. Unele avioane Boeing folosesc baterii litiu-ion pentru a-și alimenta motoarele cu reacție, iar bateriile reîncărcate rapid servesc apoi ca sursă de alimentare de rezervă pentru sistemele electrice. Dar Administrația Federală a Aviației a împământat întreaga flotă Boeing 787 Dreamliner în 2013 după ce bateria litiu-ion a unui avion s-a scurtcircuitat și a declanșat un incendiu - la scurt timp după ce pasagerii au debarcat în Boston - și un avertisment de defecțiune a bateriei a dispărut într-un alt avion.

Mașinile Tesla Model S au văzut, de asemenea, incendii în 2013, atribuite defecțiunilor bateriei. Apoi, telefoanele Samsung Galaxy Note 7 au început să ia foc, determinând FAA să interzică telefoanele de la zboruri. Samsung a încercat să mărească capacitatea bateriei pentru a se potrivi cu obiceiurile crescânde de joc și de streaming video ale consumatorilor, reducând în același timp telefonul. Sarcina de a face mai multe într-o dimensiune mai mică, a devenit predispusă la căderi.

Există un motiv pentru care bateriile sunt atât de combustibile. Ionii de litiu trec prin orificiile minuscule din separator între electrozii pozitivi și negativi ai bateriei, transportați de o soluție de electroliți lichizi. Dar dacă separatorul este deteriorat - cum ar fi prin scăderea telefonului - sau substanța chimică în curs este modificată de căldura reîncărcării sau a stării la soare, ecuația se schimbă. Rezultatele acestor reacții chimice modificate includ gaze inflamabile, iar litiul în sine se poate aprinde și în aerul umed. Administrația Federală a Aviației cere acum ca bateriile de litiu reîncărcabile de rezervă să fie transportate în bagajele de mână. Dacă la bord se declanșează un incendiu de la o baterie de telefon mobil sau laptop, FAA le-a recomandat însoțitorilor de zbor să folosească apă sau sifon pentru a o stinge, deși se poate folosi și un stingător cu spumă sau un stingător chimic uscat.

8. ESTE FOLOSIT PENTRU TRATAREA BOLILOR MENTALE ...

Litiul este utilizat de mai bine de un secol pentru tratarea tulburărilor bipolare și a altor boli mintale, inclusiv depresia, schizofrenia și tulburările alimentare. Este, de asemenea, utilizat pentru a trata anemia, durerile de cap, alcoolismul, epilepsia și diabetul. Dar există o diferență restrânsă între doza la care este eficientă și cea la care este letală.

„Nu oamenii nu știu ce face litiul în general, problema este că face prea multe lucruri”, spune Evan Snyder, profesor în cadrul programului de genetică umană de la Sanford Burnham Prebys Medical Discovery Institute, care a studiat tulburarea ca o parte a cercetării asupra defectelor care implică mai mult de o genă anormală. El compară prescrierea litiului cu utilizarea unui baros pe unghie; există multe daune colaterale. „Ce ne-ar plăcea este un mini-ciocan foarte mic, doar pentru a atinge exact ceea ce face litiu”, spune el pentru Trini Radio.

Dar mai întâi, oamenii de știință trebuiau să știe pentru ce unghie să se balanseze și, pentru asta, Snyder a studiat efectele litiului din creier. Cercetarea Snyder publicată în 2017 detaliază modul în care medicamentul funcționează pentru a regla conexiunile din celulele nervoase ale creierului. Acum, spune el, acel efect poate fi comparat cu alte medicamente pentru a căuta un tratament mai bine direcționat; chiar acum, funcționează doar la unul din trei pacienți.

9.… DAR POT FI EFECTE ADVERSE PE TERMEN LUNG.

La vârsta de 17 ani, Jaime Lowe a crezut că părinții ei sunt agenți secreți, i-a văzut pe Muppets zguduind-o și a crezut că poate conversa cu Michael Jackson și să urmeze tuneluri secrete către Neverland. În curând a fost diagnosticată ca bipolară, iar dozele zilnice de litiu au stabilizat episoadele maniacale; fără ea, așa cum a scris ea într-unNew York TimesEseu despre viața ei despre droguri, ar fi „călare pe vagoanele metroului, măsurând viteza și căutând lumină în tărâmuri ridicate”. Aproximativ o treime din persoanele cu tulburare bipolară își văd simptomele ușurate de litiu.

Dar asta poate avea un preț. Efectele secundare ale litiului includ creșterea în greutate, greață și exacerbarea bolilor de inimă și de rinichi. În cazul lui Lowe, după 20 de ani de administrare a medicamentului, ea a început să aibă tensiune arterială crescută și alte semne de insuficiență renală. Medicul ei i-a dat de ales între oprirea medicamentului care îi dăduse o viață funcțională - sau primirea unui transplant de rinichi. Ea relatează experiența - și călătoria ei în Bolivia pentru a face drumeții în sărurile în care se extrage litiu - în cartea ei din 2017Mental: litiu, dragoste și pierderea minții.

10. LITIUL A FOST O DATĂ UN INGREDIENT CHEIE ÎN 7 UP.

Internet Archive, Wikimedia Commons // Nu există restricții cunoscute privind drepturile de autor

Înainte ca „7 Up” să-și devină numele și punchbowl-urile de petrecere de vacanță de pretutindeni au devenit ținta sa principală, băutura răcoritoare, care a debutat în 1929, a fost numită pe scurt „Bib-Label Lithiated Lemon-Lime Soda”, iar ingredientele sale originale includ citrat de litiu. Pentru ca produsul său să iasă în evidență într-o mare de 600 de băuturi răcoritoare lămâie-var deja aflate pe piață, Cadbury Beverages America de Nord a susținut efectele presupuse pozitive asupra litiului în sifon, care a fost lansat cu doar câteva săptămâni înainte de prăbușirea pieței bursiere din 1929 și debutul Marii Depresii. Se pare că rețeta a avut ceva atracție: în anii 1940: 7 Up a fost a treia cea mai bine vândută băutură răcoritoare din lume, potrivit lui Cadbury. (Uite cât de fericită pare familia de mai sus în acest anunț din ediția din martie 1948 aJurnalul de acasă al doamnelor.) Litiul a fost inclus în rețeta sa până în 1950.