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INGENIERIA MECANICA ELECTROMECANICA Y MECATRONICA

Objetivos
Conocer la importancia del litio en Bolivia y el mercado, as como analizar su
situacin actual con respecto al proceso de extraccin y saber las aplicaciones
que sobre este material

Objetivos especficos
Definicin y estructura atmica del litio

Abundancia en el mundo (Bolivia el pas con ms reserva de litio en el

mundo)

Propiedades qumicas y fsicas del litio

Precauciones que se debe tomar en cuenta

Investigar sobre todas las aplicaciones del litio en la actualidad

Definicin y estructura atmica del litio

El litio es un elemento qumico de smbolo Li y nmero atmico 3. En la tabla
peridica, se encuentra en el grupo 1, entre los elementos alcalinos. En su
forma pura, es un metal blando, de color blanco plata, que
se oxida rpidamente en aire o agua. Su densidad es la mitad de la del agua,
siendo el metal y elemento slido ms ligero.

Al igual que los dems metales alcalinos es univalente y muy reactivo, aunque
menos que el sodio, por lo que no se encuentra libre en la naturaleza. Acercado
a una llama la torna carmes pero, si la combustin es violenta, la llama
adquiere un color blanco brillante.

Se emplea especialmente en aleaciones conductoras del calor, en bateras

elctricas y, sus sales, en el tratamiento del trastorno bipolar.

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Propiedades qumicas de litio

Equivalente electroqumico: 0,259 g / amp-hr
Electrn Funcin de Trabajo : 2.9eV
Electronegatividad: 0,98 (Pauling); 0,97 (Allrod Rochow)
Calor de fusin: 3kJ / mol
Incompatibilidades: Agua, cidos, agentes oxidantes
Potencial de ionizacin
Primero: 5.392
Segundo: 76.638
Tercero: 122.451
Balance Electrn Potencial (-ev) : 19

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Propiedades fsicas de litio

Masa atmica promedio: 6.941

Punto de ebullicin: 1615.15 K 1342 C 2448 F
Coeficiente de dilatacin trmica lineal / K -1 : 56E -6
Conductividad
Elctrica: 0.108 10 6 / cm trmica: 0,847 W / CMK
Densidad: 0.534g / cc @ 300K
Descripcin: De metal de color blanco plateado suave. El ms ligero de
los metales.
Mdulos Elsticos:
Granel: 11 / GPa
Rigidez: 4.24 / GPa
Youngs: 4.91 / GPa
Entalpa de atomizacin: 160.7 kJ / mol a 25 C
La entalpa de fusin: 3 kJ / mol
Entalpa de vaporizacin: 134.7 kJ / mol
Flammablity Clase: Slido inflamable
Punto de congelacin: vase el punto de fusin
Escala de Dureza
Mohs: 0,6
El calor de vaporizacin: 145.92kJ / mol
Punto de fusin: 453,85 K 180.7 C 357.3 F
Volumen molar: 13 cm 3 / mol
Estado fsico (a 20 C y 1 atm): Slido
Calor especfico: 3.6J / gK
Presin de vapor = 1.63E-08Pa@180.7 C

Abundancia
El litio es un elemento moderadamente abundante y est presente en la
corteza terrestre en 65 partes por milln (ppm). Esto lo coloca por debajo
del nquel, cobre y wolframio y por encima del cerio y estao, en lo referente a
abundancia.

Argentina, Bolivia y Chile tienen el 85% de reservas de litio del planeta. 4 Se

encuentra disperso en pequea proporcin en ciertas rocas volcnicas y sales
naturales, pero nunca libre, dada su gran reactividad en el Salar de
Uyuni en Bolivia o el Salar de Atacama en Chile (5 % de las reservas). Hay otros
salares de menor tamao en la Puna Argentina, salar de Manaure (Colombia) y
otros yacimientos importantes localizados recientemente en Afganistn. Desde
2010 se investigan en Afganistn, unas reservas cuya magnitud todava est
por determinarse con precisin, pero que podran cambiar radicalmente la
evaluacin de los porcentajes antes mencionados y la evolucin de los
acontecimientos polticos y econmicos de aquel pas.

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El litio, junto al hidrgeno y al helio, es uno de los nicos elementos obtenidos

en el Big Bang. Todos los dems fueron sintetizados a travs de fusiones
nucleares en estrellas en la secuencia principal o durante estallidos
de supernovas. Industrialmente se obtiene mediante la electrlisis del cloruro
de litio fundido (LiCl).

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Demanda del Litio

Segn las empresas productoras de litio registran a nivel global sobre la
demanda de litio segn la aplicacin

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Curiosidades
Es el metal mas ligero de todos, incluso tiene una densidad equivalente a casi
la mitad que la del agua, pudiendo no slo flotar en ella sino tambin
reaccionar con sta y formar gas de hidrgeno e hidrxido de litio. Como ya
mencionbamos, se trata de un metal alcalino y tiene una apariencia muy
particular, teniendo un color plateado (como el Na, el K y la mayora de los
metales alcalinos).

Se se coloca cerca de una llama reacciona dando lugar a un color carmes,

mientras que si se lo coloca directamente al fuego y se lo deja arder, la llama
toma un color blanco, brillante y deslumbrante.

ste elemento no se produce libremente, pero se lo puede encontrar

combinado en los compuestos de rocas gneas y fuentes de agua mineral,
especialmente en la lepidolita, la espodumena, la petalita y la ambligonita. No
obstante, el litio tambin es producido mediante la electrlisis de fusiones de
cloruro.

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Precauciones
Al igual que otros metales alcalinos, el litio puro es altamente inflamable y
ligeramente explosivo cuando se expone al aire y especialmente al agua. Es
adems corrosivo por lo que requiere el empleo de medios adecuados de
manipulacin para evitar el contacto con la piel. Se debe almacenar en un
hidrocarburo lquido como vaselina o aceite mineral. Puede generar
hipotiroidismo al impedir la entrada del yodo a la hormona tiroidea. El litio no
es sustrato para la bomba sustrato sodio potasio ATPasa que impide el paso de
los iones de sodio, reemplazando la concentracin del sodio, lo cual en altas
concentraciones puede resultar txico.

Aplicaciones a la Ingeniera
Por su elevado calor especfico, el litio se emplea en aplicaciones de
transferencia de calor, y por su elevado potencial electroqumico constituye
un nodo adecuado para las bateras elctricas. Tambin se le dan los
siguientes usos:

El cloruro de litio y el bromuro de litio tienen una

elevada higroscopicidad por lo que son excelentes secantes. El segundo se
emplea en bombas de calor de contraccin, entre otros compuestos como
el nitrato de litio.

Las sales de litio, particularmente el carbonato de litio (Li2CO3) y el

citrato de litio, se emplean en el tratamiento de la mana y
la depresin bipolar, as como en otras psicopatologas. Es un estabilizador
del estado de nimo. Sus mecanismos de accin son varios: 1. Bloquea la
liberacin de dopamina -bloquea la hipersensibilidad de los

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receptores dopaminrgicos-; 2. Bloquea resultados en la neurona

posinptica - bloquea la reutilizacin de grupos fosfatos del trifosfato
inositol que activa la liberacin de calcio-; 3. Reemplaza el sodio en el canal
sinptico por ser ms pequeo y el potencial de accin se hace ms lento,
haciendo que el paciente se calme. El litio no es sustrato para la bomba
sustrato sodio potasio ATPasa que impide el paso de los iones de sodio,
reemplazando la concentracin del sodio, lo cual en altas concentraciones
puede resultar txico.

El estearato de litio es un lubricante de propsito general en aplicaciones

a alta temperatura.

El litio es un agente altamente empleado en la sntesis de compuestos

orgnicos, usado para la coordinacin de ligandos a travs del intermedio
litiado.

El hidrxido de litio se usa en las naves espaciales y submarinos para

depurar el aire extrayendo el dixido de carbono.

Es componente comn de
las aleaciones de aluminio, cadmio, cobre y manganeso empleadas en la
construccin aeronutica, y se ha empleado con xito en la fabricacin

de cermicas y lentes, como la del telescopio de 5,08 m de dimetro

(200 pulgadas) de Monte Palomar.

Actualmente se obtiene por electrlisis de cloruro de litio (LiCl) fundido

(punto de fusin 613 C) o de una mezcla de cloruro de litio (LiCl) (45%) y
de cloruro de potasio (KCl) (55%). Tambin se obtiene a partir de salmueras

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Litio en grasas y lubricantes

Entre las propiedades fsicas ms notables del litio estn el alto calor
especfico (capacidad calorfica), el gran intervalo de temperatura de la fase
lquida, alta conductividad trmica, baja viscosidad y muy baja densidad.

El litio metlico es soluble en aminas alifticas de cadena corta, como la

etilamina. Es insoluble en los hidrocarburos.

El compuesto principal del litio es el hidrxido de litio. Es un polvo

blanco; el material comercial es hidrxido de litio monohidratado .

Tanto el bromuro como el cloruro de litio forman salmueras concentradas

que tienen la propiedad de absorber humedad en un intervalo amplio de
temperaturas; estas salmueras se emplean en los sistemas comerciales de
aire acondicionado.

El litio experimenta un gran nmero de reacciones, tanto con reactivos

orgnicos como inorgnicos. Reacciona con el oxgeno para formar el
monxido y el perxido. Es el nico metal alcalino que reacciona con el
nitrgeno a temperatura ambiente para producir un nitruro, el cual es de
color negro.

Reacciona fcilmente con el hidrgeno a casi 500 C (930 F) para

formar hidruro de litio

Litio, purificador de aire en el espacio

La reaccin del litio metlico con agua es en extremo vigorosa, aunque

no tan violenta como el sodio (muchas de sus reacciones se parecen ms a
las del magnesio que a las del resto del grupo).

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El litio reacciona en forma directa con el carbono para producir el

carburo. Se combina fcilmente con los halgenos y forma halogenuros con
emisin de luz.

Aunque no reacciona con hidrocarburos parafnicos, experimenta

reacciones de adicin con alquenos sustituidos por grupos arilo y dienos.
Tambin reacciona con compuestos acetilnicos, formando acetiluros
de litio, los cuales son importantes en la sntesis de la vitamina A.

Se inflama al aire. Al aire hmedo forma una capa amarilla de xido y

nitruro, por lo que se debe conservar en aceite mineral. Da a la llama un
color carmes; pero cuando el metal arde la llama es blanca deslumbrante.

Es agente reductor en la sntesis de muchos compuestos orgnicos.

Se disuelve en amonaco lquido originando una disolucin de color azul.

En ella parece encontrarse la especie Li -1 .

Una caracterstica que se emplea en laboratorio para identificar

el litio en el anlisis qumico, es que las sales de litio colorean la llama de
un rojo intenso.

Usos y aplicaciones

El principal uso industrial del litio es en forma de estearato de litio como

espesante para grasas lubricantes.

Litio en rodamientos

Otras aplicaciones importantes de compuestos de litio son en cermica,

de modo especfico en la formulacin de esmaltes para porcelana; como
aditivo para alargar la vida y el rendimiento en acumuladores alcalinos y en
soldadura autgena y soldadura para latn.

Adems, se usa en la produccin de tritio, carburantes, en aleaciones

muy duras, electrodos de bateras (nodos, debido a su elevado potencial

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electroqumico), vidrios especiales, sntesis orgnica (organocompuestos

de litio que son similares a los reactivos de Grignard), refrigerante.

En otras de sus aplicaciones prcticas, el litio es empleado en los

reactores nucleares, para obtener el tritio que es un componente de las
aleaciones empleadas en su construccin; y tambin como catalizador.

El deuterohidruro de litio a base del istopo 6Li, es empleado en las

bombas de hidrgeno.

En metalurgia, se emplea para extraer los gases en la fundicin de

ciertos minerales; y tambin para evitar la tendencia a que se forme una
capa de xido durante la elaboracin del acero.

Otro de sus compuestos, el hidrxido de litio , absorbe el dixido de

carbono, por lo cual se emplea en submarinos y naves espaciales para la
purificacin del aire ambiente, eliminando los residuos de la respiracin
humana.

Otros derivados del litio tienen importantes usos medicinales.

El carbonato de litio para el tratamiento de artrosis, el bromuro
de litio como sedante; y el citrato de litio y el carbonato de litio , como
antdotos de las psicosis manaco-depresivas en fase aguda.

Litio en la bateras

El almacenamiento se hace sumergindolo en un derivado de petrleo,

como la nafta.

El litio es el ms liviano de los elementos que son slidos a temperatura

ambiente (densidad mitad de la del agua). Tiene el mayor calor especfico
de todos los elementos slidos, por lo que junto con el intervalo
inusualmente grande en que es lquido, encuentra aplicaciones en sistemas
de transferencia de calor (refrigeradores), aunque es corrosivo y hay que
manejarlo con cuidado (refrigeracin en centrales nucleares). Su
conductividad elctrica es 18% la del cobre.

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Se ha usado en aleaciones (en una proporcin menor de 0,1%) muy

duras (cojinetes), electrodos de bateras (alto potencial electroqumico),
vidrios y cermicas especiales.

El 6-Li es una sustancia de partida en la obtencin a gran escala de tritio

empleado en bombas de hidrgeno.

Se emplea para eliminar nitrgeno de mezclas de gases, formando

nitruro.

Entre sus compuestos destacan:

Litio, apoyo a combustibles espaciales

El cloruro de litio (LiCl) es uno de los materiales ms higroscpicos que

se conocen y, junto con el bromuro de litio (LiBr) se emplea en sistemas de
aire acondicionado y desecadores.

El yoduro de litio (LiI) preparado con 6-Li sirve de detector de neutrones

segn la reaccin anterior.

El estearato de litio se emplea como lubricante de altas temperaturas.

El perxido de litio (Li2O2) se emplea en aparatos respiratorios de ciclo

cerrado.

El hidruro de litio es un combustible de cohetes.

El perclorato de litio se emplea como portador de oxgeno en

combustibles de cohetes.

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El hidrxido de litio es una base fuerte que se utiliza para purificar el aire
(submarinos, etc.) ya que 1 gramo de hidrxido consume 0,51 gramos de
CO2

El carbonato de litio en pequeas dosis parece efectivo en el tratamiento

de sndromes maniacodepresivos.

Los jabones de litio se utilizan como espesantes de grasas lubricantes en

aplicaciones de alta temperatura ya que tienen puntos de fusin superiores
que los jabones convencionales de sodio o potasio.

Mientras que el uso ms conocido y por el cual se considera que el litio

es el futuro energtico del planeta

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Representacin de una batera de litio

Referencias
Donald R. Askeland Ciencia de los Materiales 4 Edicin
William D. Callister Introduccin a la Ciencia de los Materiales 6 Edicin
www.wikipedia.com Litio
www.quimlab.com Litio
http://mineria.gob.bo

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