Фиксация атмосферного азота - 3 - "А литий-то откуда?!"

Вопрос, честно сказать, справедливый. Большинство современников вообще не представляет, откуда его, этот самый литий, берут. Многие слышали, что металл этот редкий, а американцы (и вслед за ними, куча СМИ и блогеров) даже упорно именуют его редкоземельным. Почти все знают, что этот самый литий регулярно становится  вопросом скандалов и биржевых спекуляций...

1) Итак, как получить металлический литий? Очень просто: электролизом расплава хлорида лития.

2 LiCl = 2 Li  + Cl2

Температура плавления хлорида лития - 605 С, т.е. расплавить можно в любой печи. Соединение это не едкое, так что сосуд тоже подойдет почти любой - чугунный, керамический, стеклянный...  С электричеством несколько сложнее, то, что есть в розетке, не годится, нужен постоянный ток низкого напряжения и высокой силы тока. Но есть два варианта: или генератор постоянного тока и "цепочка" из последовательно соединённых электролизных ванн (тогда суммируется не сила тока, а напряжение, что проще получить), либо, как делали учёные начала XIX века - сильная электрическая батарея.  Собирали их из медных и цинковых (при отсутствии  - железных)  пластин, кусков картона, проволоки и раствора серной кислоты и медного купороса.  Их получить намного проще, чем собрать генератор.

2) А где взять хлорид лития?  Пока что ответ тоже прост: литий выделяют от прочих элементов высаживанием из раствора в виде карбоната. Вот этот самый карбонат растворяют в соляной кислоте:

Li2CO3  + 2 HCl  =  2 LiCl  + H2O + CO2

3) Как добывают карбонат лития?  Это последний вопрос, на который будет простой ответ. Действуют на литийсодержащий рассол концентрированным раствором соды:

2 LiCl + Na2CO3  = Li2CO3 + 2 NaCl

Li2SO4 + Na2CO3  = Li2CO3 + Na2SO4

Дело в том, что карбонат лития отличается от карбонатов других щелочных металлов и от других солей лития своей малой растворимостью, поэтому таким способом выделить из рассола проще всего.

 4) Где берут литийсодержащий рассол?  Вот тут сложнее.   Часть рассола извлекают в готовом виде из скважин.  Но годится тут не любая скважина, больше скажу, подходящих очень мало.

Поэтому больше половины литийсодержащих рассолов получают выщелачиванием богатых литией минералов. Да, такие в природе есть. Основные минералы лития — слюда лепидолит (KLi1,5Al1,5[Si3AlO10](F, OH)2) и сподумиен (2LiAl[Si2O6] либо Li2O*Al2O3*4SiO2). 

Другое дело, что минералы это редкие, и потому используют и другие минералы, в которых литий частично  замещает калий в широко распространённых породообразующих минералах. 

5) Как узнать, что "вот в этом минерале литий много назамещал"?  Увы, только "методом научного тыка".  Брали различные минералы, измельчали, подвергали действия раствора серной кислоты при нагревании, потом нейтрализовали, осаждали "всё лишнее" (включая кальций с магнием) и получали "рассол растворов щелочных металлов".

В тех же гранитах содержания лития исчисляется десятками граммов на тонну. В ортоклазах - сотнями. 

Что? Да, способ не дёшев и трудоёмок, не спорю.  Но напомню, что литий в предложенном способе фиксации азота предложенном способе фиксации атмосферного азота не расходуется.