Litio

El litio (del griego: λίθος, romanizado: lithos, lit. ‘piedra’) es un elemento químico con el símbolo Li y el número atómico 3. Es un metal alcalino suave, blanco plateado. En condiciones normales, es el metal más ligero y el elemento sólido más ligero. Como todos los metales alcalinos, el litio es altamente reactivo e inflamable, y debe ser almacenado en aceite mineral. Cuando se corta, exhibe un brillo metálico, pero el aire húmedo lo corroe rápidamente hasta convertirlo en un gris plateado opaco, y luego en una mancha negra. Nunca se encuentra libremente en la naturaleza, sino sólo en compuestos (generalmente iónicos), como los minerales pegmatíticos, que una vez fueron la principal fuente de litio. Debido a su solubilidad como ion, está presente en el agua del océano y se obtiene comúnmente de las salmueras. El litio-metal se aísla electrolíticamente a partir de una mezcla de cloruro de litio y cloruro de potasio.

El núcleo del átomo de litio está al borde de la inestabilidad, ya que los dos isótopos estables del litio que se encuentran en la naturaleza tienen una de las más bajas energías de unión por nucleón de todos los nucleidos estables. Debido a su relativa inestabilidad nuclear, el litio es menos común en el sistema solar que 25 de los 32 primeros elementos químicos, aunque sus núcleos son muy ligeros: es una excepción a la tendencia de que los núcleos más pesados son menos comunes. Por razones relacionadas, el litio tiene importantes usos en la física nuclear. La transmutación de átomos de litio en helio en 1932 fue la primera reacción nuclear totalmente artificial, y el deuteruro de litio sirve como combustible de fusión en las armas termonucleares escenificadas.

El litio y sus compuestos tienen varias aplicaciones industriales, incluyendo vidrio y cerámica resistentes al calor, lubricantes de grasa de litio, aditivos de flujo para la producción de hierro, acero y aluminio, baterías de litio y baterías de iones de litio. Estos usos consumen más de tres cuartas partes de la producción de litio.

El litio está presente en los sistemas biológicos en cantidades mínimas; sus funciones son inciertas. Las sales de litio han demostrado ser útiles como droga estabilizadora del estado de ánimo en el tratamiento del trastorno bipolar en los seres humanos.

Historia

La petalita (LiAlSi4O10) fue descubierta en 1800 por el químico y estadista brasileño José Bonifácio de Andrada e Silva en una mina en la isla de Utö, Suecia. Sin embargo, no fue hasta 1817 que Johan August Arfwedson, que entonces trabajaba en el laboratorio del químico Jöns Jakob Berzelius, detectó la presencia de un nuevo elemento al analizar el mineral de petalita. Este elemento formaba compuestos similares a los del sodio y el potasio, aunque su carbonato e hidróxido eran menos solubles en agua y menos alcalinos. Berzelius dio al material alcalino el nombre de “lithion/lithina”, de la palabra griega λιθoς (transliterada como lithos, que significa “piedra”), para reflejar su descubrimiento en un mineral sólido, a diferencia del potasio, que se había descubierto en las cenizas de las plantas, y del sodio, que era conocido en parte por su gran abundancia en la sangre animal. Llamó “litio” al metal dentro del material.

Arfwedson demostró más tarde que este mismo elemento estaba presente en los minerales spodumeno y lepidolita. En 1818, Christian Gmelin fue el primero en observar que las sales de litio dan un color rojo brillante a la llama. Sin embargo, tanto Arfwedson como Gmelin intentaron y fallaron en aislar el elemento puro de sus sales. No se aisló hasta 1821, cuando William Thomas Brande lo obtuvo por electrólisis de óxido de litio, un proceso que había sido empleado previamente por el químico Sir Humphry Davy para aislar los metales alcalinos potasio y sodio. Brande también describió algunas sales puras de litio, como el cloruro, y, estimando que la litía (óxido de litio) contenía alrededor del 55% de metal, estimó que el peso atómico del litio era de alrededor de 9,8 g/mol (valor moderno ~6,94 g/mol). En 1855, Robert Bunsen y Augustus Matthiessen produjeron mayores cantidades de litio mediante la electrólisis del cloruro de litio. El descubrimiento de este procedimiento condujo a la producción comercial de litio en 1923 por la empresa alemana Metallgesellschaft AG, que realizó una electrólisis de una mezcla líquida de cloruro de litio y cloruro de potasio.

La producción y el uso del litio sufrieron varios cambios drásticos en la historia. La primera aplicación importante del litio fue en las grasas de litio de alta temperatura para motores de aviones y aplicaciones similares en la Segunda Guerra Mundial y poco después. Este uso fue apoyado por el hecho de que los jabones a base de litio tienen un punto de fusión más alto que otros jabones alcalinos, y son menos corrosivos que los jabones a base de calcio. La pequeña demanda de jabones de litio y grasas lubricantes fue apoyada por varias pequeñas operaciones mineras, principalmente en los Estados Unidos.

La demanda de litio aumentó drásticamente durante la Guerra Fría con la producción de armas de fusión nuclear. Tanto el litio-6 como el litio-7 producen tritio cuando son irradiados por neutrones, y por lo tanto son útiles para la producción de tritio por sí mismos, así como una forma de combustible de fusión sólido que se utiliza dentro de las bombas de hidrógeno en forma de deutérido de litio. Los Estados Unidos se convirtieron en el principal productor de litio entre finales del decenio de 1950 y mediados del decenio de 1980. Al final, las reservas de litio eran de aproximadamente 42.000 toneladas de hidróxido de litio. Las existencias de litio se agotaron en un 75% en el caso del litio-6, lo que fue suficiente para afectar al peso atómico medido del litio en muchos productos químicos normalizados, e incluso al peso atómico del litio en algunas “fuentes naturales” de ión litio que habían sido “contaminadas” por sales de litio descargadas de instalaciones de separación de isótopos, que habían llegado a las aguas subterráneas.

El litio se utilizaba para disminuir la temperatura de fusión del vidrio y para mejorar el comportamiento de fusión del óxido de aluminio cuando se utilizaba el proceso de Hall-Héroult. Estos dos usos dominaron el mercado hasta mediados de la década de 1990. Después del final de la carrera de armamentos nucleares, la demanda de litio disminuyó y la venta de las reservas del departamento de energía en el mercado abierto redujo aún más los precios. A mediados de los años noventa, varias empresas comenzaron a extraer litio de la salmuera, lo que resultó ser una opción menos costosa que la minería subterránea o a cielo abierto. La mayoría de las minas cerraron o cambiaron su enfoque hacia otros materiales porque sólo el mineral de pegmatitas zonificadas podía extraerse a un precio competitivo. Por ejemplo, las minas estadounidenses cercanas a Kings Mountain, Carolina del Norte, cerraron antes del comienzo del siglo XXI.

El desarrollo de las baterías de iones de litio aumentó la demanda de litio y se convirtió en el uso dominante en 2007. Con el aumento de la demanda de litio en las baterías en la década de 2000, nuevas empresas han ampliado los esfuerzos de extracción de salmuera para satisfacer la creciente demanda.

Se ha argumentado que el litio será uno de los principales objetos de la competencia geopolítica en un mundo que funciona con energía renovable y depende de las baterías, pero esta perspectiva también ha sido criticada por subestimar el poder de los incentivos económicos para la expansión de la producción.

Natural occurence

Occurence in the universe

Aunque fue sintetizado en el Big Bang, el litio (junto con el berilio y el boro) es marcadamente menos abundante en el universo que otros elementos. Esto es el resultado de las temperaturas estelares comparativamente bajas necesarias para destruir el litio, junto con la falta de procesos comunes para producirlo.

Según la teoría cosmológica moderna, el litio -en ambos isótopos estables (litio-6 y litio-7)- fue uno de los tres elementos sintetizados en el Big Bang. Aunque la cantidad de litio generada en la nucleosíntesis del Big Bang depende del número de fotones por barión, para los valores aceptados se puede calcular la abundancia de litio, y existe una “discrepancia cosmológica de litio” en el universo: las estrellas más viejas parecen tener menos litio del que deberían, y algunas estrellas más jóvenes tienen mucho más. La falta de litio en las estrellas más viejas es aparentemente causada por la “mezcla” de litio en el interior de las estrellas, donde se destruye, mientras que el litio se produce en las estrellas más jóvenes. Aunque se transmuta en dos átomos de helio debido a la colisión con un protón a temperaturas superiores a los 2,4 millones de grados Celsius (la mayoría de las estrellas alcanzan fácilmente esta temperatura en su interior), el litio es más abundante de lo que los cálculos actuales podrían predecir en estrellas de generación posterior. Nova Centauri 2013 es la primera en la que se ha encontrado evidencia de litio.

El litio también se encuentra en objetos subestelares enanos marrones y en ciertas estrellas anómalas anaranjadas. Debido a que el litio está presente en enanas marrones más frías y menos masivas, pero se destruye en estrellas enanas rojas más calientes, su presencia en los espectros de las estrellas puede utilizarse en la “prueba del litio” para diferenciarlas, ya que ambas son más pequeñas que el Sol. Ciertas estrellas naranjas también pueden contener una alta concentración de litio. Esas estrellas anaranjadas que tienen una concentración de litio mayor de lo habitual (como Centauro X-4) orbitan objetos masivos -estrellas de neutrones o agujeros negros- cuya gravedad evidentemente arrastra un litio más pesado a la superficie de una estrella de hidrógeno-helio, lo que hace que se observe más litio.

Ocurrencia en la Tierra

Aunque el litio está ampliamente distribuido en la Tierra, no se da naturalmente en forma elemental debido a su alta reactividad. El contenido total de litio en el agua de mar es muy grande y se estima en 230.000 millones de toneladas, donde el elemento existe a una concentración relativamente constante de 0,14 a 0,25 partes por millón (ppm), o sea 25 micromolares; concentraciones más elevadas, cercanas a 7 ppm, se encuentran cerca de los respiraderos hidrotermales.

Las estimaciones del contenido de la corteza terrestre oscilan entre 20 y 70 ppm en peso. De acuerdo con su nombre, el litio forma una parte menor de las rocas ígneas, con las mayores concentraciones en los granitos. Las pegmatitas graníticas también proporcionan la mayor abundancia de minerales que contienen litio, siendo el espodumeno y la petalita las fuentes más viables desde el punto de vista comercial. Otro importante mineral de litio es la lepidolita, que es ahora un nombre obsoleto para una serie formada por polilitio y trilitio. Una fuente más reciente de litio es la arcilla de hectorita, cuyo único desarrollo activo es a través de la Western Lithium Corporation de los Estados Unidos. Con 20 mg de litio por kg de corteza terrestre, el litio es el 25º elemento más abundante.

Según el Manual del Litio y el Calcio Natural, “El litio es un elemento comparativamente raro, aunque se encuentra en muchas rocas y algunas salmueras, pero siempre en concentraciones muy bajas. Hay un número bastante grande de depósitos tanto de mineral de litio como de salmueras, pero sólo comparativamente pocos de ellos tienen un valor comercial real o potencial. Muchos son muy pequeños, otros tienen un grado demasiado bajo”.

El Servicio Geológico de los Estados Unidos estima que en 2010, Chile tenía las mayores reservas con diferencia (7,5 millones de toneladas) y la mayor producción anual (8.800 toneladas). Una de las mayores bases de reservas de litio está en el área del Salar de Uyuni en Bolivia, que tiene 5,4 millones de toneladas. Otros grandes proveedores son Australia, Argentina y China. A partir de 2015, el Servicio Geológico Checo consideró a toda la Montaña de Mena de la República Checa como provincia de litio. Se han registrado cinco yacimientos, uno cerca de Cínovec se considera un yacimiento potencialmente económico, con 160.000 toneladas de litio. En diciembre de 2019, la empresa minera finlandesa Keliber Oy informó de que su depósito de litio de Rapasaari tiene unas reservas minerales probadas y probables estimadas en 5.280 millones de toneladas.

En junio de 2010, The New York Times informó de que geólogos estadounidenses estaban realizando estudios de tierra en los lagos salados secos del oeste del Afganistán, creyendo que allí se encontraban grandes depósitos de litio. “Funcionarios del Pentágono dijeron que su análisis inicial en un lugar de la provincia de Ghazni mostró el potencial de depósitos de litio tan grandes como los de Bolivia, que ahora tiene las mayores reservas de litio conocidas en el mundo”. Estas estimaciones “se basan principalmente en datos antiguos, que fueron reunidos principalmente por los soviéticos durante su ocupación del Afganistán de 1979 a 1989”. Stephen Peters, jefe del Proyecto de Minerales de Afganistán del USGS, dijo que no tenía conocimiento de la participación del USGS en ningún nuevo estudio de minerales en Afganistán en los últimos dos años. “No estamos al tanto de ningún descubrimiento de litio”, dijo.

El litio (“salmuera de litio”) está asociado con las áreas de minería de estaño en Cornualles, Inglaterra y se está considerando un proyecto de evaluación de perforaciones de prueba de 400 metros de profundidad. Si tiene éxito, las salmueras calientes también proporcionarán energía geotérmica para alimentar el proceso de extracción y refinado del litio.

Producción

La producción de litio ha aumentado mucho desde el final de la Segunda Guerra Mundial. El metal se separa de otros elementos en minerales ígneos. El metal se produce por electrólisis a partir de una mezcla de 55% de cloruro de litio fundido y 45% de cloruro de potasio a unos 450 °C.

A partir de 2015, la mayor parte de la producción mundial de litio se encuentra en Sudamérica, donde la salmuera que contiene litio se extrae de piscinas subterráneas y se concentra por evaporación solar. La técnica de extracción estándar consiste en evaporar el agua de la salmuera. Cada lote tarda de 18 a 24 meses.

En 1998, el precio del litio era de unos 95 dólares EE.UU. por kilogramo (o 43 dólares EE.UU. por libra).

Reservas

El Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS) estimó que las reservas mundiales identificadas en 2017, 2018, 2019 y 2020 eran de 14 millones, 16 millones, 14 millones y 17 millones de toneladas, respectivamente. Es difícil hacer una estimación precisa de las reservas mundiales de litio. Una razón de ello es que la mayoría de los esquemas de clasificación del litio se desarrollan para depósitos de minerales sólidos, mientras que la salmuera es un fluido que es problemático de tratar con el mismo esquema de clasificación debido a las diferentes concentraciones y efectos de bombeo.

Los recursos mundiales de litio identificados por el USGS comenzaron a aumentar en 2017 debido a la continuación de la exploración. Los recursos identificados en 2016, 2017, 2018, 2019 y 2020 fueron de 41, 47, 54, 62 y 80 millones de toneladas, respectivamente.

Se estima que en 2013 el mundo contendrá unos 15 millones de toneladas de reservas de litio, mientras que 65 millones de toneladas de recursos conocidos son razonables. Un total del 75% de todo podría encontrarse típicamente en los diez mayores depósitos del mundo. Otro estudio señaló que el 83% de los recursos geológicos de litio se encuentran en seis depósitos de salmuera, dos de pegmatita y dos sedimentarios.

Los tres principales países productores de litio del mundo a partir de 2016, según el Servicio Geológico de los Estados Unidos, son Australia, Chile y Argentina. La intersección de Chile, Bolivia y Argentina conforman la región conocida como el Triángulo del Litio. El Triángulo del Litio es conocido por sus salares de alta calidad, incluyendo el Salar de Uyuni en Bolivia, el Salar de Atacama en Chile y el Salar de Arizaro en Argentina. Se cree que el Triángulo de Litio contiene más del 75% de las reservas conocidas de litio. Los depósitos se encuentran en Sudamérica a lo largo de la cadena montañosa de los Andes. Chile es el principal productor, seguido por Argentina. Ambos países recuperan el litio de las piscinas de salmuera. Según el USGS, el desierto de Uyuni, en Bolivia, tiene 5,4 millones de toneladas de litio. La mitad de las reservas conocidas en el mundo se encuentran en Bolivia a lo largo de la vertiente central oriental de los Andes. En 2009, Bolivia negoció con empresas japonesas, francesas y coreanas para iniciar la extracción.

En los Estados Unidos, el litio se recupera de las piscinas de salmuera en Nevada. Se estima que un depósito descubierto en 2013 en el levantamiento de Rock Springs de Wyoming contiene 228.000 toneladas. Se estima que los depósitos adicionales en la misma formación llegan a los 18 millones de toneladas.

A lo largo de los años las opiniones han sido diferentes sobre el crecimiento potencial. En un estudio realizado en 2008 se llegó a la conclusión de que “la producción de carbonato de litio alcanzable de manera realista sólo sería suficiente para una pequeña fracción de las futuras necesidades del mercado mundial de vehículos eléctricos y electrónicos”, que “la demanda del sector de la electrónica portátil absorberá gran parte de los aumentos de producción previstos en el próximo decenio”, y que “la producción en masa de carbonato de litio no es ambientalmente racional, causará daños ecológicos irreparables a los ecosistemas que deberían protegerse y que la propulsión de LiIon es incompatible con la noción de ‘automóvil verde’".

Según un estudio realizado en 2011 por el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y la Universidad de California en Berkeley, la base de reservas de litio estimada en ese momento no debería ser un factor limitante para la producción de baterías a gran escala para vehículos eléctricos, ya que se estima que con esas reservas podrían construirse 1.000 millones de baterías de 40 kWh a base de litio, es decir, unos 10 kg de litio por automóvil. Otro estudio realizado en 2011 en la Universidad de Michigan y la Ford Motor Company encontró suficientes recursos para apoyar la demanda mundial hasta el año 2100, incluido el litio necesario para el posible uso generalizado en el transporte. El estudio estimó las reservas mundiales en 39 millones de toneladas, y la demanda total de litio durante el período de 90 años se anualizó en 12-20 millones de toneladas, dependiendo de los escenarios relativos al crecimiento económico y las tasas de reciclaje.

En 2014, The Financialist afirmó que la demanda de litio estaba creciendo a un ritmo superior al 12% anual. Según Credit Suisse, esta tasa superaba en un 25% la disponibilidad prevista. La publicación comparó la situación del litio en 2014 con la del petróleo, en la que “el aumento de los precios del petróleo estimuló la inversión en costosas técnicas de producción en aguas profundas y arenas petrolíferas”; es decir, el precio del litio seguiría aumentando hasta que los métodos de producción más caros que pudieran impulsar la producción total recibieran la atención de los inversores.

El 16 de julio de 2018 se encontraron 2,5 millones de toneladas de recursos de litio de alta calidad y 124 millones de libras de recursos de uranio en el yacimiento de roca dura de Falchani, en la región de Puno (Perú).

Precio

Después de la crisis financiera de 2007, los principales proveedores, como la Sociedad Química y Minera (SQM), bajaron el precio del carbonato de litio en un 20%. Los precios aumentaron en 2012. Un artículo de la Business Week de 2012 describió el oligopolio en el espacio del litio: “SQM, controlada por el multimillonario Julio Ponce, es la segunda más grande, seguida por Rockwood, que está respaldada por KKR & Co. de Henry Kravis, y FMC con sede en Filadelfia”, con Talison mencionado como el mayor productor. El consumo mundial puede saltar a 300.000 toneladas métricas al año para 2020 desde unas 150.000 toneladas en 2012, para satisfacer la demanda de baterías de litio que ha estado creciendo a un ritmo de alrededor del 25% anual, superando el aumento general de entre el 4% y el 5% en la producción de litio.

Extracción

El litio y sus compuestos se extraían históricamente de la roca dura antes de que se extrajeran las sales del agua de los manantiales minerales, las piscinas de salmuera y los depósitos de salmuera se convirtieron en la fuente dominante en el decenio de 1990. La extracción de minerales de litio era más cara y su precio había sido eliminado del mercado, pero para 2018 la roca dura había vuelto a ser un contribuyente importante. Se prevé que los cátodos de bajo contenido de cobalto para las baterías de litio requerirán como materia prima hidróxido de litio en lugar de carbonato de litio, y esta tendencia favorece a la roca como fuente.

El litio está presente en el agua de mar, pero aún no se han desarrollado métodos de extracción comercialmente viables.

Otra fuente potencial de litio son los lixiviados de los pozos geotérmicos, que son llevados a la superficie. Se ha demostrado la recuperación del litio en el terreno; el litio se separa por simple filtración. El proceso y los costos ambientales son principalmente los del pozo ya en funcionamiento; por lo tanto, los impactos ambientales netos pueden ser positivos.

Uso económico

Cerámica y vidrio

El óxido de litio se utiliza ampliamente como fundente para procesar la sílice, reduciendo el punto de fusión y la viscosidad del material y dando lugar a esmaltes con propiedades físicas mejoradas, incluidos bajos coeficientes de expansión térmica. En todo el mundo, este es uno de los mayores usos de los compuestos de litio. Los esmaltes que contienen óxidos de litio se utilizan para los utensilios de cocina. El carbonato de litio (Li2CO3) se utiliza generalmente en esta aplicación porque se convierte en el óxido al calentarse. Electricidad y electrónica

A finales del siglo XX, el litio se convirtió en un componente importante de los electrolitos y electrodos de las baterías, debido a su alto potencial de electrodos. Debido a su baja masa atómica, tiene una alta relación de carga y potencia/peso. Una batería típica de iones de litio puede generar aproximadamente 3 voltios por celda, en comparación con los 2,1 voltios del plomo-ácido y los 1,5 voltios del zinc-carbono. Las baterías de iones de litio, que son recargables y tienen una gran densidad de energía, se diferencian de las baterías de litio, que son baterías desechables (primarias) con el litio o sus compuestos como ánodo. Otras baterías recargables que utilizan el litio son la batería de polímero de iones de litio, la batería de fosfato de hierro y litio y la batería de nanocables.

Grasas lubricantes

El tercer uso más común del litio es en las grasas. El hidróxido de litio es una base fuerte y, cuando se calienta con una grasa, produce un jabón hecho de estearato de litio. El jabón de litio tiene la capacidad de espesar los aceites, y se utiliza para fabricar grasas lubricantes de uso múltiple y a altas temperaturas. Metalurgia

El litio (por ejemplo, como carbonato de litio) se utiliza como aditivo en las escorias de flujo de los moldes de fundición continua donde aumenta la fluidez, un uso que representa el 5% del uso mundial de litio (2011). Los compuestos de litio también se utilizan como aditivos (fundentes) en la arena de fundición para la fundición de hierro para reducir el veteado.

El litio (como fluoruro de litio) se utiliza como aditivo en las fundiciones de aluminio (proceso Hall-Héroult), reduciendo la temperatura de fusión y aumentando la resistencia eléctrica, un uso que representa el 3% de la producción (2011).

Cuando se utiliza como fundente para la soldadura o el soldeo, el litio metálico promueve la fusión de los metales durante el proceso y elimina la formación de óxidos mediante la absorción de impurezas. Las aleaciones del metal con aluminio, cadmio, cobre y manganeso se utilizan para fabricar piezas de aviones de alto rendimiento (véase también Aleaciones de litio-aluminio).

Nano-soldadura de silicio

El litio ha demostrado ser eficaz para ayudar a la perfección de las nano-soldaduras de silicio en los componentes electrónicos de las baterías eléctricas y otros dispositivos. Otros usos químicos e industriales El uso del litio en bengalas y pirotecnia se debe a su llama rosa-roja. Pirotécnica

Los compuestos de litio se utilizan como colorantes y oxidantes pirotécnicos en fuegos artificiales y bengalas rojas.

Purificación del aire

El cloruro y el bromuro de litio son higroscópicos y se utilizan como desecantes para las corrientes de gas. El hidróxido de litio y el peróxido de litio son las sales más utilizadas en zonas confinadas, como a bordo de naves espaciales y submarinos, para la eliminación de dióxido de carbono y la purificación del aire. El hidróxido de litio absorbe el dióxido de carbono del aire formando carbonato de litio, y se prefiere a otros hidróxidos alcalinos por su bajo peso.

El peróxido de litio (Li2O2) en presencia de humedad no sólo reacciona con el dióxido de carbono para formar carbonato de litio, sino que también libera oxígeno. La reacción es la siguiente:

2 Li2O2 + 2 CO2 → 2 Li2CO3 + O2.

Algunos de los compuestos mencionados, así como el perclorato de litio, se utilizan en velas de oxígeno que suministran oxígeno a los submarinos. También pueden incluir pequeñas cantidades de boro, magnesio, aluminio, silicio, titanio, manganeso y hierro.

Óptica

El fluoruro de litio, cultivado artificialmente como cristal, es claro y transparente y se utiliza a menudo en la óptica especializada para aplicaciones IR, UV y VUV (UV al vacío). Tiene uno de los índices de refracción más bajos y el rango de transmisión más lejano en el UV profundo de los materiales más comunes. El polvo de fluoruro de litio finamente dividido se ha utilizado para la dosimetría de radiación termoluminiscente (TLD): cuando una muestra de este tipo se expone a la radiación, acumula defectos cristalinos que, al calentarse, se resuelven mediante una liberación de luz azulada cuya intensidad es proporcional a la dosis absorbida, lo que permite cuantificarla. El fluoruro de litio se utiliza a veces en las lentes focales de los telescopios.

La elevada no linealidad del niobato de litio también lo hace útil en aplicaciones de óptica no lineal. Se utiliza ampliamente en productos de telecomunicaciones, como teléfonos móviles y moduladores ópticos, para componentes como los cristales resonantes. Las aplicaciones del litio se utilizan en más del 60% de los teléfonos móviles.

Química orgánica y de polímeros

Los compuestos de organolitio se utilizan ampliamente en la producción de polímeros y productos químicos finos. En la industria de los polímeros, que es la consumidora dominante de estos reactivos, los compuestos de alquilo de litio son catalizadores/iniciadores en la polimerización aniónica de olefinas no funcionalizadas. Para la producción de productos químicos finos, los compuestos de organolitio funcionan como bases fuertes y como reactivos para la formación de enlaces carbono-carbono. Los compuestos de organolitio se preparan a partir de metal de litio y haluros de alquilo.

Muchos otros compuestos de litio se utilizan como reactivos para preparar compuestos orgánicos. Algunos compuestos populares son el hidruro de litio-aluminio (LiAlH4), el trietilborohidruro de litio, el n-butilitio y el terc-butilitio, que se utilizan comúnmente como bases extremadamente fuertes llamadas superbases.

Aplicaciones militares

El litio metálico y sus hidruros complejos, como el Li, se utilizan como aditivos de alta energía para los propulsores de cohetes. El hidruro de litio-aluminio también puede ser usado por sí mismo como combustible sólido.

El sistema de propulsión de energía química almacenada en torpedos Mark 50 (SCEPS) utiliza un pequeño tanque de gas hexafluoruro de azufre, que se rocía sobre un bloque de litio sólido. La reacción genera calor, creando vapor para propulsar el torpedo en un ciclo Rankine cerrado.

El hidruro de litio que contiene litio-6 se utiliza en las armas termonucleares, donde sirve de combustible para la etapa de fusión de la bomba.

Nuclear

El litio-6 se valora como material fuente para la producción de tritio y como absorbente de neutrones en la fusión nuclear. El litio natural contiene alrededor del 7,5% de litio-6 a partir del cual se han producido grandes cantidades de litio-6 por separación de isótopos para su uso en armas nucleares. El litio-7 ganó interés para su uso en refrigerantes de reactores nucleares.

El deutérido de litio fue el combustible de fusión elegido en las primeras versiones de la bomba de hidrógeno. Cuando son bombardeados por neutrones, tanto el 6Li como el 7Li producen tritio - esta reacción, que no se comprendía del todo cuando se probaron por primera vez las bombas de hidrógeno, fue la responsable del rendimiento desbocado de la prueba nuclear de Castle Bravo. El tritio se fusiona con el deuterio en una reacción de fusión que es relativamente fácil de lograr. Aunque los detalles permanecen en secreto, el deutérido de litio-6 aparentemente sigue desempeñando un papel en las armas nucleares modernas como material de fusión.

El fluoruro de litio, cuando está altamente enriquecido en el isótopo litio-7, forma el componente básico de la mezcla de sales de fluoruro LiF-BeF2 utilizada en los reactores nucleares de fluoruro líquido. El fluoruro de litio es excepcionalmente estable químicamente y las mezclas de LiF-BeF2 tienen bajos puntos de fusión. Además, 7Li, Be y F se encuentran entre los pocos nucleidos con secciones transversales de captura de neutrones térmicos lo suficientemente bajas como para no envenenar las reacciones de fisión dentro de un reactor de fisión nuclear.

En las centrales de fusión nuclear conceptualizadas (hipotéticas), el litio se utilizará para producir tritio en reactores confinados magnéticamente utilizando deuterio y tritio como combustible. El tritio natural es extremadamente raro, y debe ser producido sintéticamente rodeando el plasma que reacciona con una “manta” que contiene litio, donde los neutrones de la reacción deuterio-tritio en el plasma fisionarán el litio para producir más tritio:

6Li + n → 4He + 3H.

El litio también se utiliza como fuente de partículas alfa, o núcleos de helio. Cuando el 7Li es bombardeado por protones acelerados se forma el 8Be, que se fisiona para formar dos partículas alfa. Esta hazaña, llamada “dividir el átomo” en ese momento, fue la primera reacción nuclear completamente hecha por el hombre. Fue producida por Cockroft y Walton en 1932.

En 2013, la Oficina de Responsabilidad del Gobierno de los Estados Unidos dijo que la escasez de litio-7, crítica para el funcionamiento de 65 de los 100 reactores nucleares estadounidenses, “pone en riesgo su capacidad de seguir suministrando electricidad”. Castle Bravo utilizó por primera vez el Litio-7, en el Camarón, su primer dispositivo, que pesaba sólo 10 toneladas, y generó una contaminación atmosférica nuclear masiva del Atolón de Bikini. Esto tal vez explica el declive de la infraestructura nuclear de EE.UU. El equipo necesario para separar el litio-6 del litio-7 es en su mayor parte un remanente de la guerra fría. Los EE.UU. cerraron la mayor parte de esta maquinaria en 1963, cuando tenían un enorme excedente de litio separado, consumido en su mayor parte durante el siglo XX. El informe decía que se necesitarían cinco años y entre 10 y 12 millones de dólares para restablecer la capacidad de separar el litio-6 del litio-7.

Los reactores que utilizan el litio-7 calientan el agua a alta presión y transfieren el calor a través de intercambiadores de calor propensos a la corrosión. Los reactores utilizan el litio para contrarrestar los efectos corrosivos del ácido bórico, que se añade al agua para absorber el exceso de neutrones.

Medicina

El litio es útil en el tratamiento del trastorno bipolar. Las sales de litio también pueden ser útiles para los diagnósticos relacionados, como el trastorno esquizoafectivo y la depresión mayor cíclica. La parte activa de estas sales es el ion litio Li+. Pueden aumentar el riesgo de desarrollar la anomalía cardíaca de Ebstein en los bebés nacidos de mujeres que toman litio durante el primer trimestre del embarazo.

También se ha investigado el litio como posible tratamiento para las cefaleas en racimo.

Biología

El litio se encuentra en cantidades mínimas en numerosas plantas, plancton e invertebrados, en concentraciones de 69 a 5.760 partes por billón (ppb). En los vertebrados la concentración es ligeramente inferior, y casi todos los tejidos y fluidos corporales de los vertebrados contienen litio en concentraciones que oscilan entre 21 y 763 ppb. Los organismos marinos tienden a bioacumular litio más que los organismos terrestres. Se desconoce si el litio tiene un papel fisiológico en cualquiera de estos organismos.

Las principales fuentes de alimentación del litio son los cereales y las verduras y, en algunas zonas, el agua potable también contiene cantidades importantes. La ingesta humana varía según la ubicación y la dieta.

El litio se detectó por primera vez en los órganos y tejidos fetales humanos a finales del siglo XIX. En los seres humanos no hay enfermedades definidas por deficiencia de litio, pero la baja ingesta de litio en los suministros de agua se asoció con el aumento de las tasas de suicidios, homicidios y las tasas de arrestos por consumo de drogas y otros delitos. Los mecanismos bioquímicos de acción del litio parecen ser multifactoriales y están interrelacionados con las funciones de varias enzimas, hormonas y vitaminas, así como con factores de crecimiento y transformación.

Seguridad

El litio es corrosivo y requiere una manipulación especial para evitar el contacto con la piel. La respiración de polvo de litio o de compuestos de litio (que suelen ser alcalinos) irrita inicialmente la nariz y la garganta, mientras que una mayor exposición puede causar una acumulación de líquido en los pulmones, lo que provoca un edema pulmonar. El metal en sí mismo es un peligro para la manipulación porque el contacto con la humedad produce el hidróxido de litio cáustico. El litio se almacena de forma segura en compuestos no reactivos como la nafta. Reglamento

Algunas jurisdicciones limitan la venta de baterías de litio, que son la fuente de litio más fácilmente disponible para los consumidores ordinarios. El litio puede utilizarse para reducir la seudoefedrina y la efedrina a metanfetamina en el método de reducción de abedul, que emplea soluciones de metales alcalinos disueltos en amoníaco anhidro.

El transporte y la expedición de algunos tipos de baterías de litio pueden prohibirse a bordo de ciertos tipos de transporte (en particular, las aeronaves) debido a la capacidad de la mayoría de los tipos de baterías de litio de descargarse completamente muy rápidamente cuando se produce un cortocircuito, lo que provoca un sobrecalentamiento y una posible explosión en un proceso denominado fuga térmica. La mayoría de las baterías de litio de consumo llevan incorporada una protección contra la sobrecarga térmica para evitar este tipo de incidente, o están diseñadas de otra manera para limitar las corrientes de cortocircuito. Los cortocircuitos internos por defectos de fabricación o daños físicos pueden provocar una fuga térmica espontánea.