锂
锂（希腊语：λίθος，拉丁：LITHOS，直译"石头"）是一种化学元素。其中文名则来源于“Lithos”的第一个音节发音“里”，因为是金属，在左方加上部首“钅”。
化学符号Li，原子序3，是一个软、银白色的碱金属。在标准条件下（STP），它是最轻的金属和最轻的固体元素。三个电子中两个分布在K层，另一个在L层。锂是碱金属中最轻的一种。锂常呈+1或0氧化态，是否有-1氧化态则尚未得到证实。但是锂和它的化合物并不像其他的碱金属那么典型，因为锂的电荷密度很大并且有稳定的氦型双电子层，使得锂容易极化其他的分子或离子，自己却不易受到极化。这一点影响到它和它的化合物的稳定。
在标准条件（STP）下，它是最轻的金属和最轻的固体元素[1]。同其他碱金属，锂有高活性和易燃性，并储存在矿物油中。切割时，它会表现出金属光泽，但会快速被水气潮解，变成暗银灰色，接著变成黑色的氧化物。它不会以元素状态存在于自然界，而只能于（通常是离子）化合物中发生，例如伟晶岩矿物，它们曾经是锂的主要来源。由于其离子的溶解度，它存在于海水中并通常从盐水中获得。从氯化锂和氯化钾的混合物中电解分离锂金属。
在自然界中发现的两种稳定的锂同位素具有所有稳定核素中每个核子的结合能，因此锂原子的核处于不稳定状态。因核的性质相对不稳定，锂在太阳系的含量排名第26。由于以上因素，锂在核物理学中具重要用途。1932年锂原子向氦的核分裂是第一次完全人为的核反应，而氘化锂用作热核武器的燃料。
锂及其化合物具多种工业应用，包括耐热玻璃、陶瓷、锂润滑脂润滑剂，用于铁、钢和铝生产的助焊剂添加剂、锂电池和锂离子电池。这些用途消耗超过四分之三的锂生产量。
在生物系统内存有微量的锂，但其功能不明。已知锂盐可作治疗人类躁郁症的情绪稳定药物。
目录
历史
第一块锂矿石，透锂长石（LiAlSi₄O₁₀）是由巴西人（Jozé Bonifácio de Andralda e Silva）在名为Utö的瑞典小岛上发现的，于18世纪90年代。当把它扔到火里时会发出浓烈的深红色火焰，斯德哥尔摩的Johan August Arfvedson分析了它并推断它含有以前未知的金属，他把它称作lithium（锂）。他意识到这是一种新的碱金属元素。然而，不同于钠的是，他没能用电解法分离它。1821年William Brande电解出了微量的锂，但这不足以做实验用。直到1855年德国化学家 Robert Bunsen和英国化学家Augustus Matthiessen电解氯化锂才获得了大块的锂[2]。锂的英文为Lithium，来源于希腊文lithos，意为“石头”。
Lithos的第一个音节发音“里”。因为是金属，在左方加上部首“钅”。锂在地壳中的含量比钾和钠少得多，它的化合物不多见，是它比钾和钠发现的晚的必然因素。锂发现的第二年，得到法国化学家伏克兰重新分析肯定。
锂，原子序数3，原子量6.941，是最轻的碱金属元素。元素名来源于希腊文，原意是“石头”。1817年由瑞典科学家阿弗韦聪在分析透锂长石矿时发现。自然界中主要的锂矿物为锂辉石、锂云母、透锂长石和磷铝石等。在人和动物机体、土壤和矿泉水、可哥粉、烟叶、海藻中都能找到锂。天然锂有两种同位素：锂6和锂7。
金属锂为一种银白色的轻金属；熔点为180.54°C，沸点1342°C，密度0.534克/釐米³，硬度0.6。金属锂可溶于液氨。锂与其它碱金属不同，在室温下与水反应比较慢，但能与氮气反应生成黑色的一氮化三锂晶体。锂的弱酸盐都难溶于水。在碱金属氯化物中，只有氯化锂易溶于有机溶剂。锂的挥发性盐的火焰呈深红色，可用此来鉴定锂。锂很容易与氧、氮、硫等化合，在冶金工业中可用做去氧剂。锂也可以做铅基合金和铍、镁、铝等轻质合金的成分。锂在原子能工业中有重要用途。
概述
锂是一种极易反应的柔软的银白色碱金属。它在金属中比重最轻。锂在空气中易氧化，所以须贮存于固体石蜡、煤油或惰性气体中。它能与水和酸作用放出氢气，易与氧、氮、硫等化合。锂盐在水中的溶解度与镁盐类似，而不同于其他的碱金属盐。
原子及物理性质
就像其他碱金属一般，锂有一个价电子而易失去而形成阳离子。因此，锂为热和电的良导体且为极易反应的元素，虽然它在碱金族中是反应性最低的，因为它的价电子和原子核很接近（剩下的两个电子（：Two-electron atom）在1s 轨域中，能量低且不参与化学键结。）然而，液态锂的反应性较固态锂高出许多。锂金属性质柔软，可以用刀切开，在切开的同时，银白色的切面会快速氧化为灰色的氧化锂。虽然锂的熔点为最低的金属之一（180 °C, 453 K），但却是碱金族中熔点及沸点最高的元素。锂金属有极低的密度（0.534 g/cm3）和松木相当，为所有固体元素在室温下密度最低的，第二低的钠（0.862 g/cm3）比它密度高了60%以上。且除了氢和氦之外，固体锂的密度比任何其他液体元素还低，只有液态氮（0.808 g/cm3）的三分之二倍。锂可以漂浮于最轻的烃油，也是三个可以漂浮于水上的金属的其中之一，另外两个则是钠和钾。 锂的热膨胀系数是铝的两倍也几乎是铁的四倍。在 400 μK（：Orders of magnitude (temperature)） 标准压力下，或是在较高温度（9K以上）极大压力（20GPa以上）下，锂有超导现象。在 70K 以下时，锂就像钠一样，会有无扩散的相变（：Diffusionless transformation）发生。在 4.2K 时，晶体为六方晶系（九层重复堆积），温度升高后，转变为面心结构，再变为体心结构。在液态氦温度（4K）六方晶系是很常见的。在高压时，锂也被发现有多种同素异形体的结构。锂的比热容为 3.58KJ/kg-k ， 是所有固体中最高的，因此，锂金属常被用来当作热传导应用的冷却剂。
化学性质与化合物
锂很容易与水反应，但是活性却比其他碱金属小许多。该反应在水溶液中会形成氢气和氢氧化锂。因为锂很容易与水反应，所以它通常会和固体石蜡（：Petroleum jelly）一起，被存放在碳氢化合物所构成的密封罐中。虽然其他更重的碱金属可以被存放在密度更大的物质中，像是矿物油，但是锂因为密度太小，无法完好浸至这些物质之中。在潮湿的空气之中，锂会快速地失去光泽，外表会形成黑色的氢氧化锂（LiOH 和 LiOH•H2O）、氮化锂（Li3N）和碳酸锂（Li2CO3，LiOH 和CO2应的结果。）当接近火时，锂的化合物会发出强烈的深红色，然而当锂燃烧很旺盛时，火焰会转为银白色的亮光。当暴露在水或水蒸气中时，锂会被氧气点燃并燃烧。锂是易燃的，暴露在空气中尤其是水中，可能具有爆炸性，但可能性较其他碱金属低。在常温下，锂和水反应是活泼但非剧烈的，因为反应产生的氢通常不会自燃。锂与所有碱金属都是需要干粉灭火器（D类型），因为锂所生成的火很难被熄灭。而在标准状况下，锂是少数能与氮反应的金属之一。 锂与镁有对角线规则，它们有相似的原子和离子半径。而它们相似的化学性质包括，与氮气反应形成氮化物，在氧气中燃烧时形成氧化物 （Li2O）和过氧化物（Li2O2），具有相似溶解度的盐，以及碳酸盐和氮化物的热不稳定性。 锂在高温下与氢气反应生成氢化锂（LiH）。其他已知的二元化合物包括卤化物（氟化锂LiF、氯化锂LiCl、溴化锂LiBr、碘化锂LiI），硫化物（硫化锂Li2S），超氧化物（超氧化锂LiO2）和碳化物（碳化锂Li2C2）。而对于其他许多的无机化合物，锂会与阴离子结合而形成盐：硼酸盐（：Lithium borate）、酰胺、碳酸锂、硝酸锂或硼氢化物（硼氢化锂LiBH4）。氢化铝锂（LiAlH2）通常用作有机合成中的还原剂。 氦化锂（：LiHe）是一种相互作用非常弱的凡德瓦化合物（：Van der Waals molecule），已在非常低的温度下被检测到。与第一族中其他元素不同的是，锂的无机化合物遵循偶体法则，而不是八隅体法则。
同位素与核性质
在自然界中锂以两种同位素：6Li 和 7Li 组成，后者较丰富（在自然界丰度约92.5%）。 两者皆有极低的核结合能（和在元素周期表中相邻的元素：氦和铍相比）。锂是唯一低原子序元素中可以透过核分裂产生净能的元素。两种锂原子核皆有较低的束缚能，低于除了氘及氦-3的其他稳定核素，因此，虽然它的原子量很小，在前32个元素中，锂在太阳系中的含量低于其中的25个。据目前所知，锂有7个放射性同位素，最稳定的是半衰期为 838 ms 的 8Li 和半衰期为 178 ms 的 9Li，其他的放射性同位素半衰期皆少于 8.6ms ，半衰期最短的同位素为因质子发射 后衰变的 4Li ，半衰期仅 7.6 × 10−23 s 。7Li是产生于大霹雳核合成时的其中一个初始元素（：primordial elements）（或称为初始核素），少量的 6Li 和 7Li 产生于星星，可是被视为在出现的同时就被烧掉了，还有其他少量的 6Li 和 7Li可能产生于太阳风、宇宙射线击中较重的原子，和从早期太阳系的 7Be 和10Be的放射性衰变中产生。虽然锂会产生于恒星核合成，但会进一步被销毁。 7Li 也可以在碳星中产生。锂的同位素分馏基本上透过很多的自然过程，包含矿物形成（化学沉淀）、代谢和离子交换。锂离子取代了八面体位置黏土 矿物中的镁和铁，其中6Li优于7Li ，导致在超微过滤和岩石蚀变过程中富含轻同位素。已知外来的 11Li 会表现出核晕（：nuclear halo）。 雷射同位素分离的过程可用于分离锂同位素，特别是 7Li 与 6Li 。核武器制造和其他核物理应用是人工锂分馏的主要来源，工业和军事库存保留了轻同位素 6Li，其程度已经导致自然界的 6Li 和 7Li 比例在河流中等地方发生轻微但可测量出的变化。这导致锂标准化原子量的异常不确定性，因为它取决于这些自然界存在的稳定锂同位素的自然丰度比例，它们可用于商业锂矿物来源。锂的两种稳定同位素都可以被雷射冷却，并用于生产第一量子缩退玻色-费米混合物。
用途
合成原料
在许多反应中，锂可作为原料或中间物。在合成与锂相关的无机化合物时，常常是将金属锂与其他单质反应。若要求纯度较高，可用锂与气态单质或化合物反应。例如用锂和硫化氢合成硫化锂。
还原剂
金属锂溶于液氨和乙醇的混合溶剂中形成一个良好的还原剂，可用来还原含芳香环的有机化合物。比较贵重的甾族化合物通常用这种办法来还原。此法的优点是产率较高，缺点是比用钠还原昂贵，所以仅用于还原一些贵重的化合物。
催化剂
锂可用作丁二烯、异戊二烯等二烯烃聚合催化剂，也可用来制造共聚物。
电池工业
因为锂的原子量很小，只有6.9g•mol−1，因此用锂作阳极的电池具有很高的能量密度。锂也能够制造低温或高温下使用的电池[3]。
用于低温的电池，通常使用有机溶剂作为电解质，其中添加一些无机盐增加导电性，常用无机盐包括高氯酸锂、六氟磷酸锂、六氟砷酸锂和硫化锂等。二次锂电池中正极材料也为含锂化合物，如锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、锂铁氧化物等等，以及其多元化合物。二次锂电池中负极材料，也与锂的作用明显。
电池阴极是锂，阳极常用金属氯化物。例如锂-氯化银电池的电池反应为：
用于高温的电池，通常使用熔融的无机盐作为电解质，因此必须在该盐的熔点以上方可使用。
合金
掺有锂的合金一般有强度大，密度小，耐高温等特性。也有人用锂合成了Li-Pb液态半导体合金。
医疗
医疗用途的锂目前主要分为两种：一种为外用的局部治疗，另一种则为已被广泛使用的口服治疗。
根据临床研究中显示，当锂被使用于外用的局部治疗时，能有效治疗脂漏性皮肤炎(seborrheic dermatitis)，目前锂的作用机理还不十分清楚，这可能与锂可抑制物质-P(substance-P)[93]及抑制Malassezia yeasts(引发痘痘元凶之一的细菌)生长所需的所有游离脂肪酸有关。过去的一些研究显示锂可以抑制许多酶(enzyme)：钠钾泵(Na/K ATPase)、腺苷环化酶(adenylcyclase)、enzymes of the prostaglandins E1 synthesis、和inositol-1-phosphatase等。 锂亦具有抗发炎(anti-inflammatory)及免疫调节(immunomodulatory)的作用。除此之外，在法国的研究中显示含锂元素的活泉水( Evaux thermal spring water)能改善癌症患者因治疗所引起的皮肤指甲等的副作用。
口服的锂主要被使用于精神科，用来治疗躁郁症。临床使用的浓度为1毫克。口服用的锂会造成许多皮肤的副作用，像是斑点丘疹(maculopapular eruption)、痤疮(acne)、牛皮癣状疹(psoriasiform eruption)。因此显示口服的锂有可能会促进或使已经存在的皮肤疾病更恶化，像是牛皮癣(psoriasis)和脂漏性皮肤炎(seborrheic dermatitis)。