用“锂”驱动世界,一鸣惊人的“转身”(上)

作者:苏更林来源:蝌蚪五线谱发布时间:2017-11-08

在今天的一般语境中,锂简直就是电池的代用词。今年恰好是锂元素发现200周年,不妨让我们一起走进锂的世界。

  伴随着宇宙大爆炸的一团火光,锂元素先期来到了这个宇宙。然而,锂元素走进科学家的视野却还是近200年的事情。这期间,锂元素曾有过几次小试牛刀的兴奋,而与电池的结缘使其完成了从“小众”到“大众”的华丽转身。在当今社会,锂电池可谓是无处不在。那么,你对锂和锂电池知道多少呢?

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  锂元素(图片来源:网络)

  神秘的元素   古老的寿星

  说起锂,科学家认为它是一个神秘的元素。原来,锂是继氢和氦之后的3号元素,然而科学家一直没有搞清楚它的起源和生成过程。   

  有科学家认为,包括氢、氦、锂在内的轻元素,是在宇宙诞生之后极短的时间内由原初的核反应过程产生的。经过几十亿年的演化,才最终形成了现在的星系和恒星。

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  神秘的锂(图片来源:网络)

  这样算来,锂元素已经在宇宙中存在了大约137亿年的时间,因此可以称得上是一个古老的寿星了。宇宙中的绝大部分锂元素是以锂-7形式存在的,只有少部分是以锂-6形式存在的

  大爆炸宇宙学预言了宇宙中轻元素的丰度,如氦的丰度约为25%,氢的丰度约为75%。多年来,科学家在对宇宙中氢和氦含量的测量中,取得了与理论预言值精确相符的结果,从而成为了支持大爆炸宇宙学的最早证据。

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  锂元素谜团(图源见水印)

  然而,测量到的锂的丰度总是和理论计算值对不上,这一直是科学家心中的一个“结”。据悉,在早期的宇宙当中,实际存在的锂要比应该存在的锂少了3倍。然而,现在的情况却又发生了逆转。现代天文学家在研究宇宙时又发现了多余的锂,其数量达到了大爆炸中生成的4倍。揭示锂元素数量谜团,有助于了解锂元素的形成机制和历史。

  从石头中来,就叫石头吧!

  锂在地壳中的含量大约为0.0065%,在人和动物的体内也含有极少量的锂。目前,在自然界发现的含锂矿石大约有150多种,主要形式为锂辉石和锂云母等。

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锂辉石

  然而,低调的锂一直没有引起人们的注意。200年前的1817年,一个年方25岁的瑞典青年化学家意外地发现了锂元素,因此成为了化学元素发现史上的一个标志性事件。

  这位化学家就是阿尔费特森,是化学大师贝齐里乌斯的学生。有一天,阿尔费德森从朋友那里得到了一块石头,是采自瑞典的一块锂长石。阿尔费特森如获至宝,并对锂长石进行了分析研究。

  阿尔费特森首先把这块石头磨碎,然后进行了认真的分析,结果发现石头中含氧化硅80%、硅土17% ,剩下的3%则不知是什么物质了。阿尔费特森没有放过这缺失的3%,进一步反复分析后才确认这是一种碱金属,并且是一种尚未被发现的新元素。

  贝齐里乌斯把这一新元素命名为lithium(英文), 来源于希腊语lithos(意为石头)。然而,锂元素被发现之后,并没有为锂的应用带来新的契机。

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  贝齐里乌斯(网络图)

  原来,阿尔费特森并没有从锂盐中分离出金属锂。1855年,德国化学家本生和英国化学家马提生通过电解氯化锂才获得了大量的金属锂。1923年,德国的一家公司才开始锂的商业化生产。

       那么,锂的商业化用途都有哪些呢,敬请期待《用“锂”驱动世界,一鸣惊人的“转身”(下)》

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