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什么是锂?

许多电子设备使用含有锂金属或锂化合物的电池。AlexLMX | Shutterstock)

已知最轻的金属也能点亮你的心情。锂,原子序数3,是一种用途广泛的元素。它被用于制造飞机和某些电池。它也被用于精神健康:碳酸锂是一种常见的双相情感障碍的治疗 ... ,有助于稳定由疾病引起的狂野情绪波动。据英国皇家化学学会(RSC)报道,巴西博物学家、政治家约泽波尼法西奥·德·安德拉尔达·席尔瓦(JozéBonifácio de Andralda e Silva)于19世纪90年代在瑞典的于特岛(Utée)发现了矿物花瓣石(Liactii4o10)。这种矿物从白色到灰色,但当被扔进火中时,它会发出明亮的深红色。

1817年,瑞典化学家Johan August Arfwedson发现,花瓣石含有一种以前未知的元素。他无法完全分离出金属,但他确实分离出了其中一种盐。锂的名字来自“lithos,希腊语中的“石头”一词。

直到1855年才有人分离出锂:英国化学家奥古斯都·马蒂森和德国化学家罗伯特·本森通过一股电流通过氯化锂来分离元素。

物理性质

根据杰斐逊国家直线加速器实验室的研究,这些性质锂的原子序数为:

(核内质子数):3个原子符号(元素周期表上):锂原子量(原子平均质量):6.941密度:0.534克/立方厘米室温相:固体熔点:356.9华氏度(180.5摄氏度)沸点:2448摄氏度华氏度(1342摄氏度)同位素的数量(同一元素的原子具有不同数量的中子):10;2稳定的最常见同位素:Li-7(92.41%的自然丰度),Li-6(7.59%的自然丰度)锂

锂的大脑在许多方面是一种特殊的金属。它又轻又软,可以用菜刀切,而且密度很低,能浮在水面上。它在很宽的温度范围内也是固态的,熔点是所有金属中最低的,沸点也很高。

就像它的同类碱金属钠、锂以艳丽的形式与水反应。李和H2O的组合形成氢氧化锂和氢,通常会冲入红色火焰。根据杰佛逊实验室,“KdSPE”“KdSPs”锂仅占地球地壳的0.0007%,而它只被锁定在矿物和盐类中。这些盐有改变大脑的能力:据美国国家心理健康研究所(National Institute of Mental Health)称,锂盐是食品和药物管理局(Food and Drug Administration)批准的第一种治疗躁狂症和抑郁症的药物。

如今,碳酸锂是最常作为药物销售的化合物。没有人确切知道锂是如何稳定情绪的。研究表明对神经系统有多种影响。例如,2008年,研究人员在《细胞》杂志上报道说,锂干扰了神经递质多巴胺受体的活动。据《生物精神病学》杂志2011年的一项研究(尽管这项研究备受争议)显示,锂还会使大脑体积膨胀。

在一项针对蠕虫的研究中,麻省理工学院的生物学家发现,锂会抑制蠕虫大脑中的一种关键蛋白质,使与回避行为相关的神经元进入休眠状态。从本质上说,没有这种蛋白质,蠕虫就不再躲避有害细菌。研究人员在2016年发表在《当代生物学》杂志上的报告中指出,这项需要在人类身上复制的发现表明,这种元素能使大脑中的某些神经元沉默,并可能具有镇静作用。

太空锂

锂,以及第一和第二轻的化学元素(分别是氢和氦),根据美国宇航局的说法,是宇宙诞生时产生的唯一元素。然而,根据大爆炸理论,宇宙应该在最古老的恒星中,锂的含量是锂的倍,这个问题被称为缺锂问题。法国国家科学研究中心(CNRS)和萨伏伊勃朗峰大学(University of Savoy Mont Blanc)的宇宙学家帕斯奎尔·塞尔皮科(Pasquale Serpico)说,这一“锂失踪”的发现最早是在上世纪80年代发现的。塞尔皮科说,在大爆炸数据和恒星观测结果告诉研究人员锂的丰度之间,它造成了一种“紧张关系”。天体物理学家们继续进行研究,寻找这种“失踪”的锂,或者解释为什么它失踪。事实上,研究人员最近在2018年8月的《自然天文学》杂志上报道,他们发现一颗巨星的锂含量是正常“巨星”的3000倍。他们提出了两种可能的解释:这颗巨星吞没了它的行星,吸收了星上的锂;锂也可能是在恒星内部形成的,在深层的热量蒸发它之前到达了它的表面,根据这一发现的一份声明,

更多关于锂离子电池的信息是实现轻量化的关键,笔记本电脑、 ... 和其他数字设备的充电电源。根据美国地质调查局(U.S.Geological Survey)的数据,仅2014年,阿根廷和智利的锂产量就分别增长了15%,以满足日益增长的需求。世界范围内,锂和另一种电池组分钴的产量同年增长了6%,随着需求的增加,锂和钴可能变得稀缺,德国赫尔姆霍兹研究所的斯特凡诺·帕塞里尼和丹尼尔·布赫霍尔茨说,在一份声明中说,他们对2018年发表在《自然评论材料》杂志上的这些元素的未来可用性进行了分析。此外,研究显示,这两个国家都集中在政治不太稳定的国家。因此,研究人员敦促开发基于其他无毒元素的新电池技术。美国地质勘探局称,美国在内华达州有一座锂矿。智利和澳大利亚生产的锂是世界上最多的。根据2009年一项强调锂在大脑中作用的研究,饮用水中天然存在的锂与较低的 ... 率相关。但精神科医生在开高剂量锂的处方时很谨慎,特别是因为锂可以通过胎盘,对发育中的胎儿有未知的影响。更轻松的一点是,这种元素是庆祝焰火表演的一部分:锂和锶盐以及其他一些化学物质的混合物,创造了焰火表演的灿烂红色。”

“附加资源:

”洛斯阿拉莫斯国家实验室:锂杰斐逊实验室:元素锂美国国家医学图书馆:锂(药物)

本文由现场科学常务编辑Jeanna Bryner于2018年10月23日更新。

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