Litiul împreună cu hidrogenul și heliul sunt elementele care au fost create odată cu apariția Universului. Dar reieșind din teoria Big Bangului, masa litiului în Univers trebuia să fie de trei ori mai mare. Această problemă i-a preocupat pe astrofizicieni încă din anii ’80, până la publicarea în august 2018, a articolului în Nature Astronomy, în care a fost descris faptul descoperirii într-o stea gigantică a unei cantități foarte mari de litiu ce o întrece pe cea existentă de 3.000 de ori. Deci, acest element poate proveni fie din procesul contopirii planetelor cu stelele, fie din alt proces încă necunoscut. Aceasta constituie o primă etapă în rezolvarea ”problemei lipsei litiului”.
Istoricul descoperirii
Fenomenul descoperirii litiului este destul de interesantă. Petalitul (LiAlSi4O10) a fost primul mineral depistat, în componența căruia este litiu. Acest mineral a fost identificat pentru prima dată de către savantul naturalist brazilian Jozé Bonifácio de Andralda e Silva, pe insula suedeză Utö, la finele secolului al XVIII-lea. Culoarea acestui mineral este alb – cenușiu, dar la aruncare în foc colorează flăcările în vişiniu aprins.
La începutul secolului XIX chimistul Johan August Arfwedson a identificat că în componența petalitului este un element încă necunoscut la acel moment. Din cauza activității sale sporite, metalul nu a putut fi izolat, dar a fost posibilă izolarea sărurilor sale. Denumirea elementului are la bază cuvântul grecesc ”lithos” ce înseamnă „piatră”.
La mijlocul secolului XIX, de către savanții chimiști Augustus Matthiessen şi Robert Bunsen, a fost realizat procesul de separare a elementului pur în rezultatul trecerii curentului electric prin clorura de litiu.
O importanță majoră o posedă litiul pentru fabricarea bateriilor și pentru tratarea bolilor sistemului nervos.
Litiul în medicină
Din punct de vedere biologic litiul, care face parte din grupa metalelor alcaline, nu are nici o importanță pentru funcționarea organismului uman. Dar posedând un efect psihotrop pozitiv, acest element este pe larg utilizat la tratarea fazelor maniacală și depresivă a tulburării bipolare, precum și la tratarea fazei maniacale a psihozei maniaco-depresive și a tulburări depresive unipolare. Acest element este administrat sub forma carbonatului de litiu. Pe lângă aceasta, sărurile acestui element posedă capacitatea de a modifica activitatea creierului, și după cum a fost menționat anterior sunt primele medicamente care sunt aprobate de National Institute of Mental Health.
La momentul actual carbonatul de litiu este unul din cele mai procurate medicamente. La începutul secolului XXI în revista Cell, o echipă de cercetători a descris fenomenul întreruperii activității receptorului pentru neurotransmițătorul dopamină.
O altă proprietate a acestui element este capacitatea de a mări volumul creierului, descrisă într-un studiu publicat în anul 2011 în revista Biological Psychiatry. O altă proprietate a acestui element este capacitatea de a inhiba activitatea anumitor neuroni, fenomen descris în studiul publicat în 2016 în revista Current Biology.
Litiul în electrotehnică
În rezultatul cercătărilor efectuate de către o echipă de cercetători de la Universitatea Cambridge, acumulatoarele actuale de tip Li-ion ar putea fi simțitor îmbunătățite mărinduli-se capacitatea de înmagazinare a energiei cu aproape 90% și durabilitatea. Acest acumulator este la etapa experimentală de elaborare și este format dintr-un electrod cu o porozitate înaltă confecționat din grafen (o modificare alotropică a carbonului ce constă din straturi suprapuse cu o grosime de un atom) și compuși cu proprietăți aditive ce au funcția de a stabiliza reacțiile chimice apărute la utilizarea lui, asigurând astfel stabilitatea și durabilitatea lui.
După părerea cercetătorilor ce se ocupă de elaborarea versiunii comerciale a acumulatoarelor Li-aer acestea vor avea o capacitate de înmagazinare a energiei mai mare aproape de două ori la același volum și, în același timp, vor rezista la aproape 2000 de încărcări/descărcări. Conform părerii cercetătorilor ce lucrează la acest proiect, toate neajunsurile acestei tehnologii nu au fost înlăturate, acumulatorul Li-aer find testat în atmosferă cu conținut de oxigen pur, iar aerul atmosferic ce conține vapori de apă poate contribui la ieșirea din uz a acumulatorului mai repede, ca rezultat a depunerilor formate. Cu părere de rău, pentru înlăturarea acestor neajunsuri sunt necesari aproape 10 ani, dacă între timp nu apar posibilități de urgentare a lucrului, deci versiunea comercială a acumulatorului Li-aer va fi disponibilă peste aproape 10 ani. În ultimii zece ani au fost elaborate și se utilizează la telefoanele mobile mai frecvent două tipuri de baterii: Li-ion și Li-polymer. În continuare vă voi prezenta asemănările și deosebirile dintre ele.
Bateriile Litiu-Ion
Primele baterii utilizate pentru smartphone-uri și sunt alcătuite din doi electrozi, unul pozitiv și altul negativ și un electrolit care este dizolvat în solvent organic. Acumulatorul este localizat într-o carcasă din metal cu un circuit protector ce asigură un voltaj constant.
Avantaje: Aceste acumulatoare posedă o densitate sporită a energiei; pot fi păstrate un timp îndelungat pe raft și sunt simple în utilizare.
Dezavantaje: Ele posedă o masă destul de mare pentru acumulatoare, circuitul protector mărește costul, se descarcă destul de rapid, sunt disponibile sub formă rectangulară.
Bateriile Li-Polymer
Au fost elaborate după acumulatoarele descrise anterior. Deosebiri esențiale dintre aceste acumulatoare nu sunt, principala deosebire fiind substanța prin care are loc transmiterea electronilor de la electrod la electrod. În calitate de separator este utilizat un polimer cu o structură micro-poroasă, ce conține un strat de gel cu proprietăți electrolitice. În acest caz separatorul are o funcție dublă, el mai catalizează întregul proces. Ca și precedentul tip de acumulatoare necesită un circuit care să le protejeze, dar se deosebesc prin faptul că nu necesită carcasă din metal.
Avantaje: Posedă o capacitate scăzută de descărcare, au o greutate mai mică comparativ cu precedentele și pot fi disponibile sub diferite forme.
Dezavantaje: Din dezavantaje se poate de menționat densitatea mai mică a energiei, prețul mai mare comparativ cu primele, viața de raft mai scurtă și imposibilitatea de a fi înlocuite de utilizatori fără o pregătire specială. Tipurile de acumulatoare pe bază de litiu descrise până acum sunt utilizate la fabricarea majorități telefoanelor mobile utilizate la etapa actuală.