Запишем уравнения окисления лития и натрия избытком кислорода:

4Li + O 2 = 2Li 2 O (1);

2Na + O 2 = Na 2 O 2 (2).

Найдем суммарное количество вещества кислорода:

n(O 2) = V(O 2) / V m ;

n(O 2) = 3,92 / 22,4 = 0,175 моль.

Пусть на окисление лития было израсходовано х моль кислорода, тогда в реакции окисления натрия участвовало (0,175 — х) моль кислорода.

Обозначим количество вещества лития как «а», а натрия - «b», тогда, согласно записанным выше уравнениям реакции:

b = 2 ×(0,175 — х) = 0,35 - 2х.

Найдем массы лития и натрия (значения относительных атомных масс, взятые из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел — Ar(Li) = 7 а.е.м.; Ar(Na) = 23а.е.м.):

m(Li) = 4х × 7 = 28х (г);

m(Na) = (0,35 - 2х)× 23 = 8,05 — 46х (г).

Учитывая, что масса смеси лития и натрия была равна 7,6 г можно записать уравнение:

28х + (8,05 — 46х) = 7,6;

(-18)× х = -(0,45);

Следовательно, количество вещества кислорода,израсходованное на окисление лития равно 0,025 моль, а натрия - (0,175 - 0,025) = 0,15 моль.

По уравнению (1) n(O 2) :n(Li 2 O) = 1: 2, т.е.

n(Li 2 O) = 2×n(O 2) = 2×0,025 = 0,05 моль.

Согласно уравнению (2) n(O 2) :n(Na 2 O 2) = 1: 1, т.е. n(Na 2 O 2)=n(O 2)= 0,15 моль.

Запишем уравнения реакции растворения продуктов окисления лития и натрия в серной кислоте:

Li 2 O + H 2 SO 4 = Li 2 SO 4 + H 2 O (3);

2Na 2 O 2 + 2H 2 SO 4 = 2Na 2 SO 4 + 2H 2 O + O 2 (4).

Рассчитаем массу серной кислоты в растворе:

m solute (H 2 SO 4) = m solution (H 2 SO 4) ×w(H 2 SO 4) / 100%;

m solute (H 2 SO 4) = 80 × 24,5 / 100% = 19,6 г.

Количество вещества серной кислоты будет равно (молярная масса - 98 г/моль):

n (H 2 SO 4) = m (H 2 SO 4) / M (H 2 SO 4);

n (H 2 SO 4) = 19,6 / 98 = 0,2моль.

Определим число молей продуктов реакций (3) и (4). Согласно уравнению (3) n(Li 2 O) :n(Li 2 SO 4) = 1: 1, т.е. n(Li 2 O) = n(Li 2 SO 4) = 0,05 моль. По уравнению (4) n(Na 2 O 2) :n(Na 2 SO 4) = 2: 2, т.е. n(Na 2 O 2) =n(Na 2 SO 4) = 0,15 моль.

Найдем массы образовавшихся сульфатов (М(Li 2 SO 4) = 110 г/моль; М(Na 2 SO 4) = 142 г/моль):

m(Li 2 SO 4) = 0,05 × 110 = 5,5 (г);

m(Na 2 SO 4) = 0,15 × 142 = 21,03 (г).

Чтобы рассчитать массовые доли полученных веществ, необходимо найти массу раствора. В него входят серная кислота, оксид лития и пероксид натрия. Необходимо учесть массу кислорода, который выделяется из реакционный смеси, в ходе реакции (4). Определим массы оксида лития и пероксида натрия (М(Li 2 O) = 30 г/моль, М(Na 2 O 2) = 78 г/моль):

m(Li 2 O) = 0,05 ×30 = 1,5 (г);

m(Na 2 O 2) = 0,15 ×78 = 11,7 (г).

Согласно уравнению (4) n(O 2) :n(Na 2 O 2) = 1: 2, т.е.

n(O 2) = ½ ×n(Na 2 O 2) = ½ × 0,15 = 0,075 моль.

Тогда масса кислорода будет равна (М(O 2) = 32 г/моль):

m(O 2) = 0,075 × 32 = 2,4 (г).

Для того, чтобы найти массу итогового раствора необходимо определить осталась ли в растворе серная кислота. Согласно уравнению (3) n(Li 2 O):n(H 2 SO 4) = 1: 1, т.е. n(H 2 SO 4) = n(Li 2 O) = 0,05 моль. По уравнению (4) n(Na 2 O 2) :n(H 2 SO 4) = 2: 2, т.е. n(H 2 SO 4) = n(Na 2 O 2) = 0,15 моль.Таким образом в реакцию вступило (0,05 + 0,15) = 0,2 моль серной кислоты, т.е. она прореагировала полностью.

Рассчитаем массу раствора:

m solution = m(Li 2 SO 4) + m(Na 2 SO 4) — m(O 2);

m solution = 5,5 + 21,03 — 2,4 = 24,13 г.

Тогда, массовые доли сульфатов натрия и лития в растворе будут равны:

w(Li 2 SO 4) = m(Li 2 SO 4) /m solution × 100%;

w(Li 2 SO 4) = 5,5 /24,13× 100% = 22,79%.

w(Na 2 SO 4) = m(Na 2 SO 4) /m solution × 100%;

w(Na 2 SO 4) = 21,03 / 24,13 × 100% = 87,15%.

Литий (Li) -щелочной металл. В компактном состоянии серебристо-белого цвета. Получил название от греческого lithos (камень). Открыт шведским химиком А. Арфведсоном в 1817 г. в минерале петалите (алюмосиликата лития).

Металлический литий впервые выделен английским ученым Дэви в 1818 г. электролизом оксида лития. В 1885 г. в значительных количест­вах металлический литий получен независимо друг от друга Бунзеном (Германия) и Матиссеном (Англия) путем электролиза (электролитом служил хлорид лития).

Основные минералы, содержащие литнй н имеющие промышленное зна­чение: сподумен (6-7% Li 2 0); петалит (3,5-4,9% Li 2 0); амблиго-иит (8-10 % Li 2 0). Кроме того, к литийсодержащим минералам отно­сятся литиевые слюды - цинвальдит (3,0-3,5 % Li 2 0) и лепидолит (4-6 % Li 2 0). Литий содержится также в воде минеральных источни­ков, морской и озерной воде, в каменных углях, в живых организмах н растениях.

В промышленности металлический литий получают путем электроли­за расплавленного хлорида лития или смеси расплавленных хлорида лития и хлорида калия с применением графитированного анода и сталь­ного катода. Литий высокой чистоты (99,95%), почти свободный от примесей щелочных и щелочноземельных металлов, получают электро­лизом насыщенного раствора LiCl в пиридине, разложением соединения NH 3 Li в вакууме при 50-60 °С и восстановлением окиси лития алюми­нием в вакууме (-10- 1 Па) при 950-1000 °С.

Прн транспортировке лития тару следует предохранять от ме­ханических повреждений и попадания влаги, так как литий воспламеняется от воды. На складах литий следует хранить при темпе­ратуре не выше 240 °С и относительной влажности не более 85%. В складских помещениях должны быть средства пожаротушения и от­сутствовать водяные и паровые коммуникации. Для тушения горящего лития применяют порошкообразный технический хлористый калий (влажность порошка не более 1 %), сухой графитовый порошок, инерт­ный газ (аргои).

Работникам, имеющим дело с литием, необходимо соблюдать прави­ла техники безопасности, принятые в химической промышленности для работы со щелочными металлами. Работа с литием в атмосфере возду­ха относится к категории взрыво-, пожароопасных. При горении лития образуется густой дым его конденсатов и соединений. Температура са­мовоспламенения лития на воздухе 640 °С. Температура горения 1300 "С.

Литий не летуч и не дает ингаляционного поражения. Продукты сгорания лития относятся к классу чрезвычайно опасных соединений (1-й класс опасности). Оии обладают резким раздражающим действи­ем, вызывая поражения слизистых оболочек глаз и дыхательных путей, а также общетоксическим действием. Допустимая концентрация про­дуктов сгорания лития не должна превышать 0,02 мг/м 3 . Необходимо также принимать меры по защите окружающей среды (очистка сточ­ных вод и газовых выбросов от загрязнения литием).

При работе с расплавленным литием следует пользоваться маской С-40; для защиты органов дыхания в атмосфере аэрозолей лития и его соединений необходимо пользоваться респиратором типа «лепесток», органов зрения - герметичными защитными очками. В случае попада­ния расплавленного литня на кожу его удаляют сухим тампоном или тампоном, смоченным рыбьим жнром, а затем обильно обмывают пора­женное место водой и нейтрализуют 2-3 %-ным раствором борной кислоты, после чего накладывают сухую повязку. При попадании в гла­за литий немедленно удаляют ватным тампоном или хлопчатобумажной тканью, смоченной рыбьим жиром, а затем промывают глаза струей 1-2 %-иого раствора борной кислоты или чистой водой.

Физические свойства

Атомные характеристики. Атомный номер 3, атомная масса 6,941 а. е. м., атомный объем 13,1-Ю -6 м 3 /моль. Потенциалы ионизации атомов J (эВ): 5,39; 75,61; 122,42. Электроотрицательиость 0,97.

Из щелочных металлов Li обладает наименьшим атомным радиусом (0,157 нм), а следовательно, наибольшим ионизационным потенциалом У) = 5,39 эВ, поэтому литий химически менее активен по сравнению с другими щелочными металлами. Ионный радиус Li+ равен 0,068 нм. Благодаря малому атомному радиусу литий обладает наиболее проч­ной кристаллической решеткой по сравнению с остальными щелочными металлами. Это обусловливает наиболее высокие температуры плавле­ния и кипения лития по сравнению с его аналогами. При нормальной температуре литий имеет о.ц. к. решетку, период решетки 0,35023 им, координационное число 8, межатомное расстояние 0,30331 нм. Ниже -195 °С литий кристаллизуется в г. п. у. решетке с о=0,3111 нм и с=0,5093 им. Энергия кристаллической решетки 155,2 мкДж/кмоль.

Природный литий (эффективное поперечное сечение захвата тепло­вых нейтронов 67±2-10 -28 м 2) состоит из двух стабильных изотопов 6 Li (7,42 %) и 7 Li (92,58 %) Тяжелый изотоп 7 Li прозрачен для ней­тронов, имеет эффективное поперечное сечение захвата тепловых ней­тронов 0,033-Ю -28 м 2 ; e Li активно поглощает тепловые нейтроны; эф­фективное поперечное сечение захвата тепловых нейтронов 912-Ю -28 м 2 . Получены искусственные радиоактивные изотопы 8 Li и 9 Li. Период по­лураспада их соответственно 0,841 и 0,168 с.

Температурный коэффициент электрического сопротивления при 273-373 К а=4,50-10 _3 К -1 . Абсолютный коэффициент т. э. д. с. при 298 К е= + 12,2 мкВ/К. Постоянная Холла при комнатной температуре R = -2-Ю -10 м 3 /Кл. Удельная магнитная восприимчивость при 298 К Х=+2,04 -Ю- 9 .

Литий парамагнитен, соединения его диамагнитны. Наибольшее зна. ченис коэффициента вторичной электронной эмиссии о mах=0,5 при ус­коряющем напряжении первичных электронов 0,085 кэВ.

Литий взаимодействует со многими органическими соединениями и их галоидными производными. Ои бурно реагирует с разбавленными минеральными кислотами, а также с соляной и азотной; с концентриро­ванной азотной кислотой он реагирует медленно. Лнтий легко сплав­ляется почти со всеми металлами, за исключением железа. При повы­шенных температурах литий энергично вступает во взаимодействие с хлором, бромом, нодом, углеродом и др. Литий горит с образова­нием оксида. В сухом воздухе не загорается. При низкой температу­ре на воздухе корродирует (тускнеет-, в отдельных местах покрывается темно-коричневым налетом). Продукты коррозии лития могут вос­пламеняться при 200 °С, поэтому хранить литий следует только в гер­метично закрытых сосудах или в инертной среде. Литий быстро окисляется в атмосфере влажного воздуха. Если влажность воздуха не превышает 80 %, то литий медленно реагирует с азотом, образуя нит­рид LiN . В более влажном воздухе образуется гидроксид LiOH .

Кроме L 1 N , известны также нитрид лития Li 3 N , имид лития LiNH 3 , амнд лития LiNH 2 , азид лития LiN 3 , нитрид лития LiN 0 2 , нитрат ли­тия LiN 0 3 . Взаимодействие лития с водой происходит без плавления и самовозгорания с образованием гидроксида LiOH и выделением во­дорода. При непосредственном взаимодействии расплавленного лития с водородом образуется гидрид LiH . С кислородом литий образует оксид Li 2 0 и пероксид Li 2 0 2 . С сухнм кислородом при низкой темпе­ратуре не реагирует. При соединении лития с углеродом образуется карбид лития Li 2 C 2 , который представляет собой бесцветное хрупкое кристаллическое вещество плотностью 1 ,65 Мг/м 3 . Другое соединение лития с углеродом - карбонат лнтия Li 2 C0 3 .

Прн взаимодействии лития с хлором образуются соединения: хло­рид лития LiCl, гипохлорид лития LiCIO, хлорит лнтия LiC10 2 , перхло­рат лития LiC10 4 и хлорат лития LiC10 3 .

Непосредственное соединение брома и литня дает бромистый литий LiBr, который выделяется в виде белых кристаллов правильной фор­мы с различным содержанием кристаллизационной воды. Другие со­единения литня с бромом - гнпобромит лития LiBrO и бромит лития LiBr0 2 - образуются при добавке брома к раствору гидроксида лития.

Литий с фтором образует фторид лития LiF, который кристалли­зуется в виде белых мелких кристаллов правильной формы.

Известны три соединения лития с иодом - йодистый лнтий Lil, иодат лития LiI0 3 и периодит лития LiI0 4 .

Соединения лития с серой - сульфат лития Li 2 S0 4 и сульфид ли­тия Li 2 S. Безводный сульфат лития представляет собой мелкие белые призматические кристаллы, сульфид лития-кристаллы зеленовато, желтого цвета.

Известны соединения лития с кремнием в виде силикатов и силици­дов литий. Силикаты лития кристаллизуются в трех соединениях: орто-силикат лития Li 4 S0 4 , метасиликат лития Li 2 S0 3 и дисиликат лития Li 3 S 2 0s. Силициды лития: тетралитийсилицид Li 4 Si, трилитийсилицид Li 3 Si, дилитийсилицид Li 2 Si.

Сплавы системы литий - кремний представляют практический инте­рес как активные раскислнтели.

Соединения лития с фосфором: фосфид лития переменного состава LuPy, гипофосфит лития LiH 2 P0 2 , ортофосфат лития Li 3 P0 4 , моно-гидрофосфат лнтия Li 2 HP0 4 , дигидрофосфат лития LiH 2 P0 4 , пирофос-фат лития Li 4 P 2 0 7 , метафосфат лития LiP0 3 , гипофосфат лития Li 4 P 2 0 6 , двузамещенный LiHP0 3 и однозамещенный LiH 2 P0 3 фосфиты литня.

Соединения с селеном и теллуром: селенид Li 2 Se, представляющий собой красно-коричневое кристаллическое вещество, теллурид Li 2 Te - бесцветное кристаллическое вещество.

Имеются два соединения с мышьяком: трилитийарсенид Li 3 As - ве­щество коричневого цвета и монолитийарсенид LiAs.

Технологические свойства

Литий обладает очень высокой пластичностью и может легко дефор­мироваться при комнатной температуре прессованием, прокаткой и волочением. При этом не происходит упрочнения, так как температура рекристаллизации лития лежит ниже 20 "С. В холодном состоянии ли­тий легко режется ножом. Приращение объема при плавлении 1,5%. Давление истечения (при 15-20 °С) равно 17 МПа,

Области применения

Важнейшей областью применения лития и его соединений является ядерная энергетика (получение трития при бомбардировке изотопа 6 Li нейтронами).

Дейтерид лития используется в качестве твердого горючего в во­дородных бомбах, жидкий 7 Li - в качестве теплоносителя в ядерных реакторах. Ряд соединений лития применяют в военной технике, а также как топливо для ракет космических кораблей, управляемых снарядов подводных лодок, сверхскоростной авиации и т. д.

Широко применяются соединения лития прн получении керамики, эмали, специальных стекол, при сварке алюминиевых и магниевых спла­вов, в химической промышленности, в холодильной технике, в радио­электронике и т. д.

В металлургии литий, его соединения и литийсодержащие сплавы используют для раскисления, дегазации и десульфурации расплавов различных металлов и сплавов. Для этой цели обычно применяют 2 %-ные лигатуры с теми металлами, которые подвергаются раскисле­нию. Литиевые лигатуры (кремний - литий, алюминий - литий, маг­ний - литий, кальций - литий, железо - кремний - литий и др.) слу­жат присадками к углеродистым и специальным сталям, оказывая раскисляющее действие, повышая жидкотекучесть, механические и кор­розионные свойства сплавов.

Литий используют для повышения прочности и пластичности спла­вов, снижения их плотности, повышения коррозноиной стойкости. До­бавки лития к магнию позволяют получать сверхлегкие сплавы, плот­ность которых на 15-25 % ниже плотности стандартных магниевых сплавов. Легирование алюминия литием снижает плотность алюминие­вых сплавов иа 10-12 %.

Литий улучшает антифрикционные и механические свойства подшип­никовых сплавов, в частности в свннцовокальциевые баббиты вводят для этой цели 0,04 % Li . Литий улучшает литейные свойства чугуна. Некоторые соединения лития в последние годы находят применение в медицине.

Температура кипения Теплота плавления

2,89 кДж/моль

Теплота испарения

148 кДж/моль

Молярная теплоёмкость Кристаллическая решётка простого вещества Структура решётки

кубическая объёмноцентрированая

Параметры решётки Температура Дебая Прочие характеристики Теплопроводность

(300 K) 84,8 Вт/(м·К)

3
[Не]2s 1

Своё название литий получил из-за того, что был обнаружен в «камнях» (греч. λίθος - камень). Первоначально назывался «литион», современное название было предложено Берцелиусом .

Нахождение в природе

Геохимия лития

Литий по геохимическим свойствам относится к крупноионным литофильным элементам, в числе которых калий , рубидий и цезий . Содержание лития в верхней континентальной коре составляет 21 / , в морской воде 0,17 мг/л .

Месторождения

Месторождения лития известны в России (более 50 % запасов страны сосредоточено в редкометальных месторождениях Мурманской области), Боливии (Солончак Уюни - крупнейшее в мире ), Аргентине, Мексике, Афганистане , Чили , США , Канаде, Бразилии, Испании, Швеции, Китае, Австралии, Зимбабве , Конго .

Получение

В настоящее время для получения металлического лития его природные минералы или разлагают серной кислотой (кислотный способ), или спекают с CaO или CaCO 3 (щелочной способ), или обрабатывают K 2 SO 4 (солевой способ), а затем выщелачивают водой. В любом случае из полученного раствора выделяют плохо растворимый карбонат лития Li 2 CO 3 , который затем переводят в хлорид LiCl . Электролиз расплава хлорида лития проводят в смеси с KCl или BaCl 2 (эти соли служат для понижения температуры плавления смеси):

В дальнейшем полученный литий очищают методом вакуумной дистилляции .

Физические свойства

Литий - серебристо-белый металл, мягкий и пластичный, твёрже натрия , но мягче свинца . Его можно обрабатывать прессованием и прокаткой.

При комнатной температуре металлический литий имеет кубическую объёмноцентрированную решётку (координационное число 8), пространственная группа I m3m, параметры ячейки a = 0,35021 нм, Z = 2. Ниже 78 К устойчивой кристаллической формой является гексагональная плотноупакованная структура, в которой каждый атом лития имеет 12 ближайших соседей, расположенных в вершинах кубооктаэдра. Кристаллическая решетка относится к пространственной группе P 6 3 /mmc, параметры a = 0,3111 нм, c = 0,5093 нм, Z = 2.

Из всех щелочных металлов литий характеризуется самыми высокими температурами плавления и кипения (180,54 и 1340 °C, соответственно), у него самая низкая плотность при комнатной температуре среди всех металлов (0,533 г/см³, почти в два раза меньше плотности воды).

Маленькие размеры атома лития приводят к появлению особых свойств металла. Например, он смешивается с натрием только при температуре ниже 380 °C и не смешивается с расплавленными калием, рубидием и цезием, в то время как другие па́ры щелочных металлов смешиваются друг с другом в любых соотношениях.

Карминово-красное окрашивание пламени солями лития

Химические свойства

Изотопы лития

Природный литий состоит из двух стабильных изотопов: 6 Li (7,5 %) и 7 Li (92,5 %); в некоторых образцах лития изотопное соотношение может быть сильно нарушено вследствие природного или искусственного фракционирования изотопов. Это следует иметь в виду при точных химических опытах с использованием лития или его соединений. У лития известны 7 искусственных радиоактивных изотопов и два ядерных изомера (4 Li − 12 Li и 10m1 Li − 10m2 Li соответственно). Наиболее устойчивый из них, 8 Li, имеет период полураспада 0,8403 с. Экзотический изотоп 3 Li (трипротон), по-видимому, не существует как связанная система.

7 Li является одним из немногих изотопов, возникших при первичном нуклеосинтезе (то есть вскоре после Большого Взрыва). Образование элемента лития в звездах возможно по ядерной реакции «скалывания» более тяжелых элементов.

Применение

Термоэлектрические материалы

Кобальтат лития и молибдат лития показали лучшие эксплуатационные свойства и энергоёмкость в качестве положительного электрода литиевых аккумуляторов .

Легирование алюминия

Введение лития в систему легирования позволяет получить новые сплавы алюминия с высокой удельной прочностью.

Литий-6 (термояд)

Применяется в термоядерной энергетике.

При облучении нуклида 6 Li тепловыми нейтронами получается радиоактивный тритий 3 H:

Благодаря этому литий-6 может применяться как замена радиоактивного, нестабильного и неудобного в обращении трития как в военных (термоядерное оружие), так и в мирных (управляемый термоядерный синтез) целях. В термоядерном оружии обычно применяется дейтерид лития-6 6 LiD.

Перспективно также использование лития-6 для получения гелия-3 (через тритий) с целью дальнейшего использования в дейтерий-гелиевых термоядерных реакторах.

Литий-7 (теплоноситель)

Сушка газов

Смазочные материалы

Стеарат лития («литиевое мыло») используется в качестве высокотемпературной смазки. См.: литол .

Регенерация кислорода в автономных аппаратах

Цены

Литий - самый легкий металл. Он всплывает, например, в керосине .

Примечания

См. также

Ссылки

Литература

• Плющев В. Е., Степин Б. Д. Химия и технология соединений лития, рубидия и цезия.- М.-Л.: Химия, 1970.- 407 с
• Кутолин С. А. и др. ПРЕПАРАТИВНАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ СОЕДИНЕНИЙ НИОБИЯ, ТАНТАЛА ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ
• С. А. Кутолин, А. И. Вулих. Метаниобаты, метатанталаты щелочных металлов.- Сб. Методы получения химических реактивов и препаратов. М.:ИРЕА,1967.-вып.16.-с.17.-23;с.50-51. Chem.Abstr.,v.68, 83878v,1968

Соединения лития

Азид лития (LiN 3) Алюминат лития (LiAlO 2) Алюмогидрид лития (LiAlH 4) Амид лития (LiNH 2) Ацетат лития (CH 3 COOLi) Ацетиленид лития (Li 2 C 2) Бензиллитий (LiСH 2 С 6 H 5) Бензоат лития (C 6 H 5 COOLi) Бромат лития (LiBrO 3) Бромид лития (LiBr) Гексафторфосфат лития (LiPF 6) Гидрид лития (LiH) Гидрокарбонат лития (LiHCO 3) Гидроксид лития (LiOH) Гидроортофосфат лития (Li 2 HPO 4) Гидросульфат лития (LiHSO 4) Гидросульфид лития (LiHS) Гидрофторид лития (LiHF 2) Дигидроортофосфат лития (LiH 2 PO 4) Дисульфит лития (Li 2 S 2 O 5) Дихромат лития (Li 2 Cr 2 O 7) Имид лития (Li 2 NH) Иодат лития (LiIO 3) Иодид лития (LiI) Карбид лития (Li 2 С 2) Карбонат лития (Li 2 CO 3) Метагерманат лития (Li 2 GeO 3) Метасиликат лития (Li 2 SiO 3) Метафосфат лития (LiPO 3) Метиллитий (LiСH 3) Нитрат лития (LiNO 3) Нитрид лития (Li 3 N) Нитрит лития (LiNO 2) Оксалат лития (Li 2 C 2 O 4) Оксид лития (Li 2 O) Ортофосфат лития (Li 3 PO 4) Пербромат лития (LiBrO 4) Пероксид лития (Li 2 O 2) Пероксомоносульфат лития (Li 2 SO 5) Персульфат лития (Li 2 S 2 O 8) Перхлорат лития (LiClO 4) Силицид лития (Li 6 Si 2) Сорбат лития (C 6 H 7 LiO 2) Сульфат лития (Li 2 SO 4) Сульфид лития (Li 2 S) Сульфит лития (Li 2 SO 3) Тетрагидридоалюминат лития (Li) Тетрагидридоборат лития (Li) Тиоцианат лития (LiSCN) Фениллитий (LiС 6 H 5) Формиат лития (HCOOLi) Фталимид лития Фторид лития (LiF) Хлорат лития (LiClO 3) Хлорид лития (LiCl) Хромат лития (Li 2 CrO 4) Цианат лития (LiOCN) Цианид лития (LiCN) Цианоаурат лития (Li Этиллитий (LiС 2 H 5)

Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева
	Li

Фармакологическая группа: нормотимические средства (препараты лития)
Систематическое (IUPAC) название: Литий (1+)
Торговые названия: Eskalith, Lithobid и др.
Правовой статус: только по рецепту
Применение: перорально, парентерально
Биодоступность: зависит от формулы
Период полураспада: 24 ч
Выделение: > 95% почечное
Формула: Li+
Мол. масса: 6,941 г/моль

Соединения лития обычно используются в качестве психиатрических лекарств. Некоторые соли лития используются в качестве стабилизирующих настроение препаратов, прежде всего для лечения биполярного расстройства; они играют определенную роль в лечении депрессии и особенно мании, как острой, так и длительной. В качестве стабилизатора настроения, литий, вероятно, более эффективен в предотвращении мании, чем депрессии, а также снижает риск самоубийства у больных биполярным расстройством. При депрессии (однополярном расстройстве), литий может применяться для усиления действия других антидепрессантов. Среди препаратов лития наиболее часто назначается карбонат лития (Li2CO3), продающийся под разными торговыми наименованиями. Также часто используется цитрат лития (Li3C6H5O7). В качестве альтернативы этим препаратам применяются сульфат лития (Li2SO4), литий оротат (C5H3LiN2O4) и литий аспартат. В прошлом использовались бромид лития и хлорид лития, однако в 1940-х годах была обнаружена их возможная токсичность, и эти вещества вышли из употребления. Кроме того, существуют многие другие соли и соединения лития, такие как фторид лития и йодид лития, однако они считаются токсичными веществами и никогда не тестировались в качестве фармакологических препаратов. После попадания в пищевод литий широко распространяется в центральной нервной системе и взаимодействует с рядом нейротрансмиттеров и рецепторов, снижая высвобождение норадреналина и увеличивая синтез серотонина.

Медицинское использование Лития

Литий используется для лечения мании при биполярном расстройстве. Первоначально литий часто применяли в сочетании с антипсихотическими препаратами, поскольку для проявления его эффекта иногда может потребоваться целый месяц. Литий также используется для профилактики депрессии и мании при биполярном расстройстве. Иногда литий используется в случае других психиатрических расстройств, таких как циклоидный психоз и большое депрессивное расстройство. Литий обладает очень важным антисуицидальным действием, которым не обладают другие стабилизирующие препараты, например, противосудорожные препараты. Препарат редко используется в непсихиатрических целях, однако, он зарекомендовал себя в профилактике некоторых видов головных болей, связанных с кластерной головной болью, особенно ночных головных болей. В итальянском пилотном исследовании на людях, проводимом в 2005-06 гг., было заявлено, что литий может снижать симптомы нейродегенеративных заболеваний, таких, как боковой амиотрофический склероз (БАС). Тем не менее, рандомизированное двойное слепое плацебо-контролируемое исследование по сравнению безопасности и эффективности лития в сочетании с рилузолом для лечения БАС, не смогло продемонстрировать преимущества комбинированной терапии в сравнении с рилузолом. Литий иногда используется в качестве средства для усиления действия стандартных препаратов, используемых для лечения униполярной депрессии. Ранее литий считался непригодным для детей препаратом, однако более поздние исследования показали его эффективность для лечения раннего биполярного расстройства у детей в возрасте восьми лет. Требуемая доза (15-20 мг на кг массы тела) немного меньше уровня токсичности, поэтому во время лечения следует тщательно контролировать уровни лития в крови. Чтобы назначить правильную дозировку, следует принимать во внимание всю медицинскую историю пациента, как в физическом, так и в психологическом плане. Начальная доза лития должна составлять 400-600 мг в ночное время и еженедельно увеличиваться в зависимости от мониторинга сыворотки. Пациентам, принимающим литий, следует регулярно тестировать уровни сыворотки и следить за функционированием и возможными аномалиями щитовидной железы и почек, поскольку вещество вмешивается в регулирование уровней натрия и воды в организме и может вызывать обезвоживание. Обезвоживание, усугубляемое воздействием тепла, может привести к увеличению уровней лития. Обезвоживание происходит из-за ингибирования литием действия антидиуретического гормона, который обеспечивает почечное поглощение воды из мочи. Это приводит к неспособности концентрировать мочу, что ведет к последующей потере воды в организме и жажде. Сочетание лития с высокими дозами , или может быть опасным; поступали сообщения о необратимой токсической энцефалопатии, вызываемой совместным применением этих препаратов. Соли лития имеют узкое терапевтическое/токсическое соотношение, поэтому их не следует назначать при отсутствии средств для мониторинга концентраций в плазме. Пациентов следует тщательно тестировать. Дозы регулируют до достижении концентраций в плазме от 0.4 до 1,2 ммоль Li+/л (нижняя граница диапазона для поддерживающей терапии и у пациентов пожилого возраста, более высокий уровень – для педиатрических пациентов) в образцах, взятых через 12 часов после приема предыдущей дозы. Передозировка при плазменной концентрации более 1,5 ммоль Li+/л, может быть смертельной; токсичные эффекты включают тремор, атаксию, дизартрию, нистагм, почечную недостаточность, спутанность сознания и судороги. При возникновении этих потенциально опасные симптомов лечение необходимо немедленно прекратить, уточнить плазменные концентрации лития, и предпринять шаги, необходимые для обращения токсичности лития. Токсичность лития усугубляется истощением натрия. Одновременный прием мочегонных средств, ингибирующих поглощение натрия в дистальных канальцах (например, тиазидов), является опасным и его следует избегать, поскольку это может привести к повышенной резорбции лития в проксимальных извитых канальцах, что приводит к повышенным, потенциально токсичным уровням лития в организме. Иногда, при незначительном отравлении, токсичность может обратить при прекращении приема лития и назначении большого количества натрия и жидкости. Плазменные концентрации более 2,5 ммоль Li+/л, как правило, связаны с серьезной токсичностью, требующей неотложной помощи. При токсических концентрациях максимальная токсичность может проявиться через один-два дня. При длительном применении лития в терапевтических концентрациях могут наблюдаться гистологические и функциональные изменения в почках. Значение таких изменений не ясно, длительный прием лития не рекомендуется. При возникновении проблем с почками врачи могут изменить лечение пациента, больного биполярным расстройством и назначить вместо лития другой стабилизирующий настроение препарат, например, вальпроат (Depakote). Важным потенциальным следствием долгосрочного использования лития является развитие почечного несахарного диабета (неспособность концентрировать мочу). Поэтому на протяжении трех-пяти лет литий следует применять только при наличии видимого положительного эффекта. В продаже доступны традиционные таблетки и таблетки с замедленным высвобождением. Препараты различаются по биодоступности, и изменение в используемом составе требует тех же мер предосторожности, как и начало лечения. Можно отдать предпочтение какой-либо одной простой соли лития; карбонат используется более широко, также доступен цитрат. Литий может быть использован в качестве средства для лечения себорейного дерматита (8% гель литий глюконата). Кроме того, литий увеличивает производство белых кровяных клеток в костном мозге и может быть прописан пациентам, страдающим лейкопенией. Ограниченное количество данных свидетельствует о том, что литий может быть полезен в лечении злоупотребления психоактивными веществами у некоторых пациентов с двойным расстройством. В 2009 году японские исследователи из университета Оита сообщили о том, что низкие уровни естественного лития в питьевой воде кореллируют с низким уровнем самоубийств. В предыдущем докладе аналогичные данные были продемонстрированы в американском штате Техас. В ответ на это, психиатр Питер Крамер поднял вопрос о гипотетической возможности добавления лития в питьевую воду в качестве минеральной добавки, а не в качестве терапевтического средства (терапевтическая доза карбоната лития (таблетки, капсулы) или цитрата (жидкость), «обычно находится в диапазоне от 900-1200 мг/день» и регулируется в соответствии с реакцией пациента и уровнями крови. Это аналогично ниацину, когда низкие дозы поливитаминов в таблетках принимают в качестве витаминной добавки для предотвращения болезни пеллагры, связанной с дефицитом ниацина, в то время как высокую дозу назначают в качестве терапевтической для повышения уровней липопротеинов высокой плотности («хорошего» холестерина).

Побочные эффекты Лития

Наиболее распространенными побочными эффектами Лития являются общая заторможенность и небольшой тремор рук. Эти побочные эффекты обычно присутствуют на всем продолжении лечения, но иногда у некоторых пациентов могут исчезать. Другие распространенные побочные эффекты, такие как тошнота и головная боль, обычно устраняются при более высоком потреблении воды. Литий вызывает дисбаланс электролитов; чтобы избежать этого, рекомендуется увеличить потребления воды. По данным австралийского исследования, «заболеваемость гипотиреозом у пациентов, принимавших литий, в шесть раз выше в сравнении с населением в целом. Гипотиреоз, в свою очередь, увеличивает вероятность развития клинической депрессии». Литий способствует увеличению веса на 1-2 кг. Увеличение веса может быть причиной низкой самооценки при клинической депрессии. Поскольку литий конкурирует с рецепторами за антидиуретический гормон в почках, он увеличивает выход воды в моче, вызывая нефрогенный несахарный диабет. Выведение лития почками обычно проходит успешно при приеме некоторых диуретиков, включая амилорид и триамтерен. Это увеличивает аппетит и жажду (полидипсия) и снижает активность гормонов щитовидной железы (гипотиреоз). Последнее лечится при приеме . Литий непрерывно влияет на функционирование почек, хотя это его свойство проявляется не всегда. Литий может вызывать развитие нистагма, для избавления от которого может потребоваться несколько месяцев воздержания от приема препарата. Большинство побочных эффектов лития зависят от дозы. Для ограничения риска побочных эффектов рекомендуется использовать максимально низкие эффективные дозы.

Тератогенность

Литий также является тератогенным веществом, которое способно вызывать врожденные дефекты у небольшого числа новорожденных. Имеющиеся данные и некоторое количество ретроспективных исследований говорят о том, что при приеме лития во время беременности возможно увеличение риска врожденного порока сердца, известного как аномалия Эбштейна. В связи с этим беременным женщинам, принимающим литий, необходимо регулярно проводить эхокардиография плода, чтобы исключить возможность сердечных аномалий. Ламотриджин представляет собой возможную альтернативу Литию для беременных женщин. Габапентин и Клоназепам также прописывают как препараты против паники в детородном возрасте и во время беременности. Вальпроевая кислота и Карбамазепин также являются тератогенными веществами.

Обезвоживание

У пациентов, принимающих соли лития, может наблюдаться очень опасное обезвоживание, особенно в сочетании с индуцированным литием нефрогенным несахарным диабетом с полиурией. Такие ситуации могут возникать при предоперационном ограничении приема жидкостей или в других случаях недостатка жидкости, теплых погодных условиях, спортивных мероприятиях и при пешем туризме. Другой опасностью является то, что быстрое обезвоживание может очень быстро вызывать гипонатриемию с опасными токсическими концентрациями лития в плазме.

Передозировка Лития

Токсичность лития может наблюдаться у лиц, случайно или преднамеренно принимающих чрезмерное количество лития, одномоментно или же накапливая высокие уровни в ходе текущей хронической терапии. Проявления токсичности включают тошноту, рвоту, понос, слабость, атаксию, спутанность сознания, заторможенность, полиурию, судороги и кому. Другие токсичные эффекты лития включают крупноамплитудный тремор, подергивания мышц, судороги и почечную недостаточность. У людей, переживших отравление, может развиться стойкая нейротоксичность. Некоторые авторы описывают «синдром необратимой литиевой нейротоксичности» (SILENT), связанный с эпизодами острой токсичности лития или длительным лечением в соответствующем диапазоне доз. Симптомы включают мозжечковую дисфункцию.

Измерения в жидкостях организма

Концентрации лития в цельной крови, плазме, сыворотке или моче могут быть измерены с помощью инструментальных методов, в качестве руководства к терапии, для подтверждения диагноза у потенциальных жертв отравления или для оказания помощи в судебно-медицинской экспертизе в случае фатальной передозировки. Концентрации лития в сыровотке, как правило, находятся в диапазоне 0,5-1,3 ммоль/л у контролируемых пациентов, но могут увеличиваться до 1,8-2,5 ммоль/л у пациентов, которые накапливают препарат с течением времени и до 3-10 ммоль/л у жертв острой передозировки.

Механизм действия

В отличие от других психоактивных веществ, прием Li+ в терапевтических концентрациях обычно не производит никаких очевидных психотропных эффектов (например, эйфории) у здоровых людей. Li+ может действовать, вмешиваясь в транспортировку одновалентных или двухвалентных катионов в нейронах. Однако, поскольку вещество является плохим субстратом на натриевом насосе, оно не может поддерживать мембранный потенциал и поддерживает только малый градиент через биологические мембраны. Li+ достаточно похож Na+, поэтому в экспериментальных условиях он может заменять Na+ для производства одного потенциала действия в нейронах. Последние исследования показывают, что эффект этого иона по стабилизации настроения, совместно или по отдельности, проявляют три различных механизма. В действие лития может быть вовлечен возбуждающий нейромедиатор глутамат, а также другие стабилизаторы настроения, такие как вальпроат и ламотриджин, оказывая влияние на глутамат, что может выступать в качестве возможного биологического объяснения такого явления, как мания. Другие механизмы, посредством которых литий может регулировать настроение, включают изменения в экспрессии генов. Литий может также увеличивать высвобождение серотонина нейронами головного мозга. Лабораторные исследования, проведенные на серотонинергических нейронах ядер шва у крыс показали, что при обработке этих нейронов литием усиливается высвобождение серотонина во время деполяризации по сравнению с отсутствием лития и такой же деполяризацией. Был предложен вариант несвязанного механизма действия, в котором литий деактивирует фермент GSK3-бета. Этот фермент обычно фосфорилирует белок фактор транскрипции Rev-Erb-альфа, предотвращая его деградацию. Rev-Erb-альфа, в свою очередь, подавляет BMAL1, компонент циркадных часов. Таким образом, литий, путем ингибирования GSK3бета, вызывает деградацию Rev-Erb-альфа и увеличивает экспрессию BMAL, что гасит циркадные часы. С помощью этого механизма литий способен блокировать сброс «таймера» в мозгу, в результате чего нарушается естественный цикл организма. При нарушении цикла нарушается график многих функций (обмен веществ, сон, температура тела). Литий может, таким образом, восстанавливать нормальное функционирование мозга после нарушений у некоторых людей. Некоторые авторы высказывают предположение, что рАр-фосфатаза может быть одной из терапевтических целей лития. Эту гипотезу поддерживает низкая Ki лития для рАр-фосфатазы человека, совместимой в пределах терапевтической концентрации лития в плазме пациентов (0,8-1 мМ). Важно отметить, что Кi рAр-фосфатазы человека в десять раз ниже, чем у GSK3бета (гликоген синтазы киназы 3бета). Ингибирование рAр-фосфатазы литием приводит к повышению уровня рАр (3"- 5 " фосфоаденизин фосфата), что ингибирует PARP-1. Другая теория, предложенная в 2007 году, состоит в том, что литий может взаимодействовать с сигнальным путем оксида азота (NO) в центральной нервной системе, который играет решающую роль в нейронной пластичности. Система NO, возможно, играет важную роль в антидепрессивном действии лития в тесте Porsolt у мышей. Кроме того, сообщается, что блокада NMDA рецепторов увеличивает антидепрессивное действие лития в тесте Porsolt у мышей (тест «поведение отчаяния», когда животных на 15 минут помещают в закрытую емкость с водой, а затем, через 24 часа, после воздействия антидепрессанта, помещают животное в эту же емкость уже на 5 минут, и измеряют время, когда животное находится в состоянии покоя и даже не пытается выбраться), что указывает на возможное участие рецепторов NMDA/сигнализации NO в действии лития в этой животной модели выученной беспомощности. Литий ингибируют фермент инозит монофосфатазы, что приводит к увеличению уровней инозит трифосфата. Этот эффект усиливается ингибитором обратного захвата синозит трифосфата. Дестабилизация работы инозитола связана с нарушениями памяти и депрессией.

История

Впервые литий стали использовать в 19 веке для лечения подагры, после того, как ученые обнаружили, что литий в лабораторных условиях способен растворять кристаллы мочевой кислоты, изолированные из почек. Однако, уровни лития, необходимые для растворения мочевой кислоты в организме, были токсичными. Из-за распространения теорий, связывающих избыток мочевой кислоты с расстройствами, в том числе депрессивными и маниакальными расстройствами, с 1870-х годов Carl Lange в Дании и William Alexander Hammond в Нью-Йорке начинают использовать литий для лечения мании, хотя об использовании литиевых родниковых вод для лечения мании было известно еще в древней Греции и Риме. На рубеже 20-го века от использования лития отказались, по словам Сьюзан Гринфилд, в связи с нежеланием фармацевтической промышленности инвестировать в препарат, который не может быть запатентован. Накопленные знания свидетельствуют о роли избыточного потребления натрия в развитии гипертонии и сердечных заболеваний. Литиевые соли назначают пациентам в качестве замены диетической поваренной соли (хлорида натрия). Эта практика была прекращена в 1949 году, когда были опубликованы сообщения о побочных эффектах и смертях в результате приема препарата, что привело к запрету продажи лития. Польза солей лития для лечения мании была заново открыта австралийским психиатром Джоном Кейдом в 1949 году. Кейд инъецировал грызунам экстракты мочи, взятой от больных шизофренией, в попытке выделить метаболическое соединение, которое может быть причиной развития психических симптомов. Поскольку было известно, что мочевая кислота является при подагре психоактивным веществом (ею стимулируются рецепторы аденозина на нейронах; их блокирует ), для контроля Кейду понадобились растворимые ураты. Он использовал ураты лития, которые, как уже было известно, являются наиболее растворимыми соединениями уратов, и выяснилось, что эти соединения действовали на грызунов как транквилизаторы. Кейд проследил влияние на ионы лития в отдельности. Вскоре Кейд предложил использовать соли лития в качестве транквилизаторов. При помощи солей лития ему удалось контролировать мании у хронически госпитализированных пациентов. Это было одним из первых успешных применений препарата для лечения психических заболеваний, и это открыло путь для разработки лекарств для лечения других психических проблем на ближайшие десятилетия. Остальной мир не спешил принимать этот метод лечения, в основном из-за смертей, наступающих даже при относительно небольшой передозировке, в том числе при использовании хлорида лития в качестве заменителя поваренной соли. Во многом благодаря исследованиям и усилиям Mogens Schou из Дании, Paul Baastrup в Европе, Samuel Gershon и Baron Shopsin в США, это сопротивление постепенно преодолевается. В 1970 году FDA США одобряет применение лития при маниакальных болезнях. В 1974 году препарат был одобрен для использования в качестве профилактического средства при маниакально-депрессивном психозе. Литий стал частью западной поп культуры. Главные герои фильмов «Pi», «Предчувствие», «Воспоминания о звёздной пыли», «Американский психопат», «Страна садов» «Незамужняя женщина», все принимают литий. У Sirius XM Satellite Radio в Северной Америке в 1990-х годах была альтернативная рок станция под названием Lithium. Кроме того, существуют песни, посвященные препаратам лития. К ним относятся композиции Mac Lethal «Lithium Lips», Koos Kombuis «Equilibrium met Lithium», Evanescence «Lithium», Nirvana «Lithium», Sirenia «Lithium and a Lover», Sting «Lithium Sunset»и Thin White Rope «Lithium».

Использование лития в напитке «7Up»

Известно, что раньше кокаин входил в состав Coca-Cola, а литий – в состав освежающего напитка 7Up. В 1920 году Чарльз Лейпер Григг, основавший в Сент-Луисе компанию «The Howdy Corporation», изобрел формулу безалкогольного напитка со вкусом лимон-лайм. Продукт, который первоначально назывался «Bib-Label Lithiated Lemon-Lime Soda», был выпущен на рынок за две недели до биржевого краха 1929 года. В состав напитка входил стабилизатор настроения литий цитрат, и этот напиток был одним из патентованных лекарственных продуктов, популярных в конце 19-го и начале 20-го века. Его название было вскоре изменено на «7Up»; в 1948 году все американские производители напитка были вынуждены изъять литий из его состава.

Доступность:

Препараты лития применяются для лечения маниакальной фазы биполярного психоза, для профилактики обострений маниакально-депрессивного психоза, агрессивности при психопатиях и хроническом алкоголизме, привыкания к психотропным препаратам, сексуальных отклонений, синдрома Меньера, мигрени. Препарат отпускается из аптек по рецепту врача.