Молярная масса лития: чему равна и как посчитать

В данной статье рассматриваются такие аспекты, как определение молярной массы, ее значение для лития, применение этой величины на практике.

Что такое молярная масса и как ее вычислить

Молярная масса - это физическая величина, равная массе одного моля любого вещества. Один моль содержит 6,022×10²³ структурных единиц вещества (атомов, молекул, ионов и т.д.).

Оно не имеет физического смысла и изначально было привязано к массе определенного количества (12 граммов) углерода-12, но позже переопределено, как и многие другие единицы системы СИ. В школьных расчетах количество структурных единиц в моле, которое также называется постоянной Авогадро, обычно округляют до 6,022⋅10²³ и обозначают N A.

Молярная масса выражается в граммах на моль и является важной характеристикой любого химического соединения. Зная молярную массу, можно рассчитать массу вещества по известному количеству молей или наоборот.

Для вычисления молярной массы используется периодическая таблица химических элементов. Молярная масса простых веществ (химических элементов) равна атомной массе соответствующего элемента. Для сложных веществ (соединений) молярная масса равна сумме атомных масс составляющих элементов с учетом индексов в формуле.

Молярная масса лития

Молярная масса лития равна 6,941 г/моль. Это число получается суммированием атомных масс изотопов лития с учетом их природного соотношения. В природе встречаются два стабильных изотопа лития:

• 7Li - 92,5%
• 6Li - 7,5%

Их атомные массы:

• 7Li - 7,016003 а.е.м.
• 6Li - 6,015122 а.е.м.

Таким образом, средняя атомная масса лития = 7,016003*0,925 + 6,015122*0,075 = 6,941 а.е.м. Преобразуя атомные единицы массы в граммы (1 а.е.м. = 1,66054×10^-24 г), окончательно получаем, что молярная масса лития равна 6,941 г/моль.

Значение молярной массы лития на практике

Молярная масса лития широко используется в прикладных расчетах - в химии, металлургии, фармацевтике и других отраслях промышленности. Например, зная молярную массу лития, можно рассчитать необходимое количество карбоната лития Li₂CO₃ (молярная масса которого равна 73,887 г/моль) для производственных нужд:

• объем выплавки алюминия с добавкой Li₂CO₃
• массу лекарственного препарата на основе солей лития

Также молярная масса используется при расчетах количества вещества и массы других соединений лития - оксида Li₂O (молярная масса 29,88 г/моль) и гидроксида LiOH (молярная масса 23,95 г/моль).

Молярная масса - важная физико-химическая характеристика веществ. Знание молярной массы лития (равной 6,941 г/моль) необходимо для проведения расчетов с участием лития и его соединений.

Применение молярной массы лития в металлургии

Литий активно используется при производстве алюминиевых сплавов. Добавка лития позволяет улучшить механические свойства алюминия, повысить прочность и снизить плотность готовых изделий.

При расчете рецептур алюминиевых сплавов с литием необходимо знать точную молярную массу последнего. Это позволит определить оптимальное соотношение компонентов и получить сплав с заданными характеристиками.

Молярная масса лития в фармацевтике

Соединения лития применяются в фармацевтической промышленности для изготовления лекарственных препаратов, используемых для лечения психических расстройств.

При производстве таких лекарств важно точно рассчитывать дозировки действующих веществ на основе лития. Это возможно благодаря знанию молярной массы лития и его соединений.

Молярная масса в ядерной энергетике

Некоторые изотопы лития (например, 6Li и 7Li) используются в ядерной энергетике. Изотоп 7Li применяется как теплоноситель в жидкосолевых реакторах, а 6Li - для производства трития.

При расчетах параметров ядерных установок необходимо использовать точные значения молярных масс изотопов лития, что позволит достигать заданных показателей безопасности и эффективности.

Определение чистоты образцов лития

Чистота металлического лития имеет большое значение для ряда высокотехнологичных отраслей. Небольшие примеси могут существенно менять его химические и физические свойства.

Одним из способов оценки чистоты лития является сравнение его измеренной молярной массы с табличным значением. Расхождения покажут наличие посторонних элементов в образце.

Применение лития в электрохимических источниках тока

В аккумуляторах и батареях металлический литий используется в качестве электродного материала. Эффективность таких электрохимических систем напрямую зависит от чистоты применяемого лития.

Чтобы оценить качество исходного сырья для производства литий-ионных аккумуляторов, может использоваться методика сравнения измеренной молярной массы лития с эталонным значением 6,941 г/моль.

Влияние примесей на молярную массу лития

Даже небольшое содержание примесей может заметно влиять на измеренную молярную массу образцов лития. Это связано с разницей молярных масс посторонних элементов и самого лития.

Например, химически близкое соединение—натрий имеет молярную массу 22,99 г/моль. Это более чем в 3 раза превышает 6,941 г/моль для лития. Поэтому даже несколько процентов натрия в образце лития могут существенно исказить его молярную массу.

Для анализа примесей могут также использоваться другие физические методы, дополняющие данные о химическом составе и молярной массе образцов лития.

Способы очистки лития от примесей

Для получения лития высокой чистоты предназначены специальные технологии очистки. Они основаны на различной химической активности примесных атомов и атомов лития.

В частности, эффективно используются вакуумная дистилляция, электролиз, экстракция, ионный обмен и ряд других физико-химических методов очистки.

Сопутствующие примеси в образцах лития

Практически все образцы лития содержат те или иные сопутствующие элементы. К наиболее распространенным примесям относятся натрий, калий, кальций, магний и алюминий.

Хотя эти примеси присутствуют обычно в небольших количествах, их влияние становится заметным при оценке молярной массы образцов лития. Метод анализа молярной массы позволяет достоверно выявлять и количественно оценивать примесные элементы в литии.

Вторичные примеси, вносимые при хранении и транспортировке

Даже изначально чистые образцы лития могут загрязняться при длительном хранении, а также в процессе их транспортировки и перевалки. К основным способам вторичного загрязнения относятся:

• адсорбция паров воды и кислорода из атмосферы
• попадание остатков транспортной тары и упаковки

Поэтому периодический контроль чистоты необходим даже для образцов лития с изначально известным составом и молярной массой.