1. 리튬
리튬은 주기율표 제 1족에 속하는 알칼리 금속으로 원자 번호 3번에 해당하는 화학원소이다. 수소, 헬륨과 함께 138억년 전 우주 빅뱅에서 생성된 세 가지 원소 중 하나이다. 6.941의 원자량, 180.54도의 녹는점, 1,347도의 끓는점과 0.534의 비중을 가지고 있다.
1817년 스웨덴의 화학자 아르프베든손은 물 속에 넣으면 부글부글 끓어오르다가 결국은 폭발하게 되는 성질을 가진 원소를 발견하였다. 17세기 과학자들은 이 원소에 대해 그리스어로 돌을 의미하는 리토스를 따서 리튬이라고 명명하였다. 그 후 불꽃 반응 실험에 의해 리튬의 존재는 명백해졌다. 리튬은 유리 광물의 일종인 페탈라이트에서 처음 발견되었다. 같은 알칼리 원소들인 소듐이나 포타슘이 동식물들에서 발견된 것에 비해 리튬은 돌 속에서 처움 발견되었다.
리튬은 밀도가 가장 낮은 금속으로 칼로 자를 수 있을 정도로 무른 성질의 금속이다. 물과 접촉하게 되면 격렬한 화학반응이 일어나기 때문에 일반적으로 파리핀과 같은 기름 속에 보관한다. 주 생산국은 미국, 칠레, 호주, 캐나다, 중국 등인데 최근 볼리비아, 체코에서 상당량의 리튬이 매장되어 있다는 사실이 알려져 전세계의 관심이 집중된 바 있다.
높은 반응성 때문에 원소 상태의 리튬이 자연에서 발견되기는 쉽지 않다. 라튬은 여러 광물들과 함께 혼재하여 발견된다. 예를 들자면 인반석에는 알류미늄, 인, 산소, 플로오린과 함께 리튬이 함유되어있다. 리튬은 수용액 속에서도 발견된다. 염화리튬은 염호 내 최대 1% 함유되어있고, 북남미, 중국, 호주 등의 염호에서 리튬이 주로 발견된다. 한국의 경우, 지질자원연구원에서 바닷물에 존재하는 리튬을 추출하는 기술을 가지고 있다.
2. 리튬의 추출
수용액에서 리튬을 추출할 때, 리튬이 존재하는 소금물에서 물을 증발시키고 탄산 나트륨을 첨가하여 탄산 리튬을 얻게되고, 물에 잘 녹지 않는 탄산리튬으 유리한다. 순수한 리튬 금속을 합성하려면 탄산리튬을 염산과 혼합한다. 이산화탄소가 부수적으로 생성되며, 염화리튬을 얻게 되고 물을 증발시킴으로써 이를 농축 시킨다.
또는 52% 염화리튬과 48% 염화포타슘을 혼합하여 공용 화합물을 생성하고 이를 350도가 넘는 고온에서 용융된 소금을 전해질로 사용하여 전기분해로 순수한 리튬을 추출해 낸다.
3. 화학적 성질
화학반응에서 리튬 금속은 강한 환원제로 주로 사용되는데, 리튬 유기 화합물인 부틸리튬, 수소화리튬, 수소화 알류미늄 리튬 등의 형태로 많이 사용된다.
다른 알칼리 금속과는 달리 유기 리튬 화합물은 유기 화학 분야에서 큰 비중을 차지한다. n-부틸리튬, tert-부틸리튬, 메틸리튬, 페닐리튬이 다양ㅇ한 유기 화학반응에서 사용된다. 이들은 유기용매에 용해된 상태로 통용되고 있으며, 알킬 및 아릴 할로젠 화합물과의 반응에 많이 사용된다.
유기 리튬 화합물은 적극적인 반응성으로 인해 공기와 닿으면 발화하고, 물에 닿게 되면 폭발적으로 반응할 수 있다. 따라서 이들의 반응은 보호가스 내에서 무수 용매를 사용하여 이루어져애한다. 다른 유기 리튬 화합물로는 리튬 아마이드의 일종인 리튬 다이이소프로필아마이드와 리튬 비스아마이드가 강한 염기로 반응에 활용된다.
4. 산업적 용도
현대 사회에서 리튬은 다양한 용도로 사용된다. 리튬의 대표적인 산업적 용도는 리튬 이온 전지이다. 1990년대 후반부터 개인용 컴퓨터 및 전자기기의 보급이 전세계적으로 폭발적으로 증가하면서, 개인이 휴대하는 전자용 기기의 소형화와 경량화가 중요한 이슈로 떠오르게 되었다. 이에 가볍지만 대용량의 새로운 형태의 전지의 개발이 가속화 되었고, 지속적인 연구와 개발의 결과로 리튬 이온전지가 등장하게 되었다. 리튬 이온 전지는 기존에 사용되던 전지들에 비해 가볍고 대용량으로 생산이 가능하여 현재 거의 모든 휴대용 전자 제품에 널리 사용되고 있다.
유리 및 도자기 산업에서는 탄산리튬이 사용되는데, 탄산리튬은 모래의 실리카 성분을 녹여 유리나 도자기를 만들때 용제로 사용하여 용해점을 낮추고 점도를 낮춰준다.
리튬은 질병 치료제로도 사용되는데, 탄산리튬은 조울증, 양극성 장애, 군발성 두통, 알코올 중독, 화학요법 또는 비장 기능 항진으로 인한 호중구 감소증 개선, 충동적 공격성 행동치료, 천식, 갑상선 항진증 치료에 사용된다.
또한 삼중수소라고 하는 트리튬을 생산하는데도 사용되는데, 삼중수소는 자연적으로 추출은 불가능하고, 주로 리튬-6에 중성자를 쏘아 생산된다.
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