martes, 30 de enero de 2018

LITIO

El litio (griego: λιθίον, «piedrecita»), es un elemento químico de símbolo Li y número atómico 3. En la tabla periódica, se encuentra en el grupo 1, entre los elementos alcalinos. 

En su forma pura, es un metal blando, de color blanco plata, que se oxida rápidamente en aire o agua.

Es el elemento sólido más ligero y se emplea especialmente en aleaciones conductoras del calor, en baterías eléctricas y, sus sales, en el tratamiento de ciertos tipos de depresión.

Es el metal más ligero, su densidad es la mitad de la del agua. Al igual que los demás metales alcalinos es univalente y muy reactivo, aunque menos que el sodio, por lo que no se encuentra libre en la naturaleza. Acercado a una llama la torna carmesí pero, si la combustión es violenta, la llama adquiere un color blanco brillante.

El litio encabeza la familia de los metales alcalinos en la tabla periódica. En la naturaleza se encuentra como una mezcla de los isótopos Li6 y Li7. Es el metal sólido más ligero, es blando, de bajo punto de fusión y reactivo. Muchas propiedades físicas y químicas son tan o más parecidas a las de los metales alcalinotérreos que a las de su grupo.

El principal uso industrial del litio es en forma de estearato de litio como espesante para grasas lubricantes. Otras aplicaciones importantes de compuestos de litio son en cerámica, de modo específico en la formulación de esmaltes para porcelana; como aditivo para alargar la vida y el rendimiento en acumuladores alcalinos y en soldadura autógena y soldadura para latón. El litio es un elemento moderadamente abundante y está presente en la corteza terrestre en 65 partes por millón(ppm).

Esto lo coloca por debajo del níquel, cobre y tungsteno y por encima del cerio y estaño, en lo referente a abundancia.

Entre las propiedades físicas más notables del litio están el alto calor específico (capacidad calorifica), el gran intervalo de temperatura de la fase líquida, alta conductividad térmica, baja viscosidad y muy baja densidad. El litio metálico es soluble en aminas alifáticas de cadena corta, como la etilamina. Es insoluble en los hidrocarburos.

El litio experimenta un gran número de reacciones, tanto con reactivos orgánicos como inorgánicos. Reacciona con el oxígeno para formar el monóxido y el peróxido. Es el único metal alcalino que reacciona con el nitrógeno a temperatura ambiente para producir un nitruro, el cual es de color negro. Reacciona fácilmente con el hidrógeno a casi 500ºC (930ºF) para formar hidruro de litio. La reacción del litio metálico con agua es un extrmo vigorosa. El litio reacciona en forma directa con el carbono para producir el carburo. Se combina fácilmente con los halógenos y forma halogenuros con emisión de luz.

 Aunque no reacciona con hidrocarburos parafínicos, experimenta reacciones de adición con alquenos sustituidos por grupos arilo y dienos. También reacciona con compuestos acetilénicos, formando acetiluros de litio, los cuales son importantes en la síntesis de la vitamina A.

El compuesto principal del litio es el hidróxido de litio. Es un polvo blanco; el material comercial es hidróxido de litio monohidratado. El carbonato tiene aplicación en la industria de cerámica y en la medicina como un antidepresivo. Tanto el bromuro como el cloruro de litio forman salmueras concentradas que tienen la propiedad de absorber humedad en un intervalo amplio de temperaturas; estas salmueras se emplean en los sistemas comerciales de aire acondicionado.

SUBTEMAS: Litio - Li Propiedades químicas del Litio - Efectos del Litio sobre la salud - Efectos ambientales del Litio

Efectos del Litio sobre la salud

Efectos de la exposición al litio:

Fuego: Inflamable. Muchas reacciones pueden causar fuego o explosión. Libera vapores (o gases) irritantes y tóxicos en un incendio. Explosión: Riesgo de incendio y explosión en contacto con sustancias combustibles y agua.

Inhalación: Sensación de quemadura. Tos. Respiración trabajosa. Falta de aire. Dolor de garganta. Los síntomas pueden ser retrasados. Piel: Enrojecimiento. Quemaduras cutáneas. Dolor. Ampollas. Ojos: Enrojecimiento. Dolor. Quemaduras severas y profundas. Ingestión: Calambres abdominales. Dolor abdominal. Sensación de quemadura. Náuseas. Shock o colapso. Vómitos. Debilidad. Vías de exposición: La sustancia puede ser   absorbida por el cuerpo por inhalación de su aerosol y por ingestión.

Riesgo de inhalación: La evaporación a 20°C es insignificante; sin embargo cuando se dispersa se puede alcanzar rápidamente una concentración peligrosa de partículas suspendidas en el aire.

Efectos de la exposición a corto plazo:

La sustancia es corrosiva para los ojos, la piel y el tracto respiratorio. Corrosivo si es ingerido. La inhalación de la sustancia puede causar edema pulmonar. Normalmente los síntomas del edema pulmonar no se manifiestan hasta después de unas horas y son agravados por el esfuerzo físico. El reposo y la observación médica son por lo tanto esenciales. Debe ser considerada la administración inmediata de un spray apropiado, por un médico o una persona autorizada por él.

Riesgos químicos: Su calentamiento puede provocar combustión violenta o explosión. La sustancia puede arder espontáneamente en contacto con el aire cuando se dispersa en finas partículas. Cuando se calienta se forman vapores tóxicos. Reacciona violentamente con oxidantes fuertes, ácidos y muchos compuestos (hidrocarburos, halógenos, halones, cemento, arena y asbestos) provocando peligro de incendio y explosión. Reacciona violentamente con el agua, formando gas hidrógeno altamente inflamable y vapores corrosivos de hidróxido de litio.

Efectos ambientales del Litio

El litio metálico reacciona con el nitrógeno, el oxígeno, y el vapor de agua en el aire. Consecuentemente, la superficie del litio se recubre de una mezcla de hidróxido de litio (LiOH), carbonato de litio (Li2CO3), y nitrato de litio (Li3N). El hidróxido de litio representa un peligro potencialmente significativo porque es extremadamente corrosivo. Se debe prestar especial atención a los organismos acuáticos.

Litio (Li) y agua

Litio y agua: mecanismos de reacción, impacto ambiental y efectos en la salud

El agua de mar contiene aproximadamente 0.17 ppm de litio. Los ríos generalmente contienen 3 ppb, mientras que el agua mineral contiene 0.05-1 mg de litio por litro. Cantidades superiores de litio se encontraron en aguas de Karlsbad, Marienbad y Vichy. En solución se encuentra como Li+ (aq).


¿Cómo reacciona el litio con el agua?

El litio reacciona fuertemente con el agua formando hidróxido de litio e hidrógeno altamente inflamable. Esta solución incolora es muy básica. Esta reacción exotérmica dura más que la reacción del sodio con el agua, elemento que se sitúa debajo del litio en la tabla periódica.

2 Li(s) + 2 H2O -> 2 LiOH (aq) + H2(g)

A 750 ºC el litio reacciona con el hidrógeno para dar lugar al hidruro de litio (LiH). El polvo blanco que se forma libera gas hidrógeno tras una posterior reacción con el agua, en cantidades de 2800 litros por kilogramo de hidruro. De esta forma, el litio puede aplicarse como un modo de almacenamiento de hidrógeno.

Solubilidad del litio y de sus compuestos.

El litio elemental no es muy soluble en agua, pero reacciona con ésta.

Los compuestos del litio como el cloruro de litio, carbonato de litio, fosfato de litio, fluoruro de litio e hidróxido de litio son más o menos solubles en agua. El hidróxido de litio por ejemplo, tiene una solubilidad de 129 g/L.


¿Por qué el litio está presente en el agua?

El litio está presente en muchos minerales, principalmente en la ambligonita, pelatita, lepidolite y spodumene. El spodumene o silicato de silicio (LiAlSi2O6) se utiliza con fines comerciales.

El litio es el más ligero de los elementos y por lo tanto puede aplicarse para muchos fines. Se aplica para hacer aleaciones de aluminio , magnesio y plomo ligeras y estables. Una de las principales aplicaciones del litio es su utilización en baterías y acumuladores (para vehículos de transporte industrial).

El carbonato de litio se aplica en industrias del vidrio y como un aditivo para esmaltes, para disminuir la viscosidad de los compuestos con el objetivo de facilitar su utilización para fines determinados. Otros compuestos del litio se aplican para aumentar la viscosidad de aceites y grasas.

El cloruro de litio es un sólido con gran capacidad de retención de agua. Por lo tanto se utiliza en aplicaciones de aire acondicionado y para secar gases industriales. También puede aplicarse como anticongelante. Otros compuestos se utilizan como catalizadores y como combustible para cohetes.

Algunos compuestos de litio pueden aplicarse como lubricantes, ya que pueden aplicarse bajo altas y bajas temperaturas. El litio puede aplicarse como trazador en flujos de agua. El litio se utiliza como componente de medicamentos para el tratamiento del síndrome bipolar. El hidróxido de litio (LiOH) se aplica como un agente limpiador de gases, ya que se une al dióxido de   carbono.  Finalmente el litio se usa para producir tritio (3H), en armamento nuclear.

¿Cuáles son los efectos medioambientales del litio en el agua?

Supone un riesgo del nivel 1, débilmente dañino en agua. El litio no supone una gran amenaza para la fauna y la flora, ni en el continente ni en los medios acuáticos. Las plantas lo absorben fácilmente, por lo que las plantas son un indicador de las concentraciones de litio en el suelo. El litio no es un mineral de alimentación para las plantas, pero estimula el crecimiento de las mismas, sin embargo un exceso de litio puede ser tóxico. Para prevenir la toxicidad, se añade calcio al suelo para prevenir la absorción de minerales más ligeros. La cantidad de litio en las plantas es normalmente de entre 0.2 y 30 ppm.

El peso del ganado caprino que ingiere inferiores cantidades de litio resulta aumentar menos rápidamente. Este hecho indica el valor nutricional del litio.

El litio existe en forma de dos isótopos estables y tres inestables.


¿Cuáles son los efectos del litio en la salud y sus efectos en el agua?

La cantidad de litio en el cuerpo humano es aproximadamente de 7 mg. El litio no presenta uso biológico conocido, y no es absorbido fácilmente por el cuerpo humano. La mayor parte del litio se excreta directamente.

Aunque el litio no es un elemento esencial, influye en el metabolismo. Tras el consumo oral el litio puede ser medianamente tóxico. La tolerancia física difiere de un organismo a otro. En los años 40, algunos pacientes que utilizaron cloruro de litio como sustituto de la sal, murieron.

El carbonato de litio se aplica en psiquiatría en dosis bastante próximas al máximo nivel de ingestión. Con concentraciones de 10 mg/L en sangre, se presenta un envenenamiento parcial, con 15 mg/L aparecen síntomas como confusiones y debilitación de la capacidad de expresión, y a 20 mg/L aparece riesgo de muerte.

El contacto con el litio, como con otros metales alcalinos, da lugar a la formación de ampollas.




El litio, medio siglo de aplicación clínica

Petalita, mineral de donde se extrajo por primera vez litio.

Hace aproximadamente 190 años fue descubierto uno de los elementos químicos que más beneficios ha aportado al tratamiento de los trastornos psiquiátricos, el litio. De hecho, aún hoy es el fármaco estrella para paliar los síntomas del trastorno bipolar.

En 1817 Johan August Arfwedson, un estudiante sueco de química, descubrió la existencia del litio. Lo extrajo de un mineral, la petalita, y lo bautizó con el nombre de litio en honor a la piedras -'lithos' en griego- que es al fin y al cabo donde encontró este metal alcalino. Pasaron 37 años hasta que los científicos consiguieron, mediante electrolisis, litio puro. "Era blanco plateado, lo suficientemente blando como para cortarlo con un cuchillo".

"Hoy sabemos que el litio es muy ubicuo ya que se encuentra presente en muchos minerales, agua marina, manantiales y en los tejidos de plantas y animales", asegura. Algunos escritos indican que ya en el siglo V el médico romano Caelius Aurelianus recomendaba beber aguas alcalinas (probablemente ricas en litio) a las personas que padecieran trastornos de la mente.



En el siglo XIX se utilizaba para tratar la gota, pero pronto se desestimó porque las dosis de litio que había que aplicar para para conseguir algún efecto beneficioso eran tan elevadas que eran muy tóxicas.

Ya entrado el siglo XX, en la década de los 40, comenzó a utilizarse para tratar a enfermos con problemas cardiacos y con hipertensión.

 Pero no funcionó como esperaban: Se retiró rápidamente del mercado cuando se comprobó que producía graves envenenamientos.

En 1949, el psiquiatra australiano John Frederick Joseph Cade, propuso por primera vez el carbonato de litio para tratar la manía. Había observado que tenía propiedades sedantes, ya que después de inyectarlo en cobayas, quedaban en un estado letárgico durante horas".

 El psiquiatra le administra sales de litio a un paciente que padece manía crónica y la mejoría fue tal que cuatro meses después fue dado de alta. Animado por estos resultados, se aplicó el fármaco hasta a 10 pacientes más y observó mejoría en casi todos. Sin embargo, la comunidad médica no mostraba el mismo entusiasmo ante los resultados porque no se trataba de estudios controlados.



Informes de intoxicaciones

A partir de ese momento se llevaron a cabo ensayos clínicos. La mayoría de ellos demostraron los efectos beneficiosos de las sales de litio en 60-80% de los pacientes maniacos. Sin embargo, hasta 1970 la Agencia Estadounidense del Medicamento (FDA) no aprobó su uso. "Esta demora se debió en parte a las dudas de los médicos sobre la seguridad del tratamiento", señala el médico. "Aparecieron informes de intoxicaciones graves producidas por el cloruro de litio tras su utilización como sustituto del cloruro sódico (sal de mesa) en cardiópatas".

En la actualidad, el litio es la sustancia más utilizada en el tratamiento farmacológico del trastorno bipolar. Su administración con fines terapéuticos se realiza, vía oral, en forma de carbonato de litio. Estabiliza el estado de ánimo de los pacientes en fase maniaca y disminuye el riesgo de suicidio en las fases depresivas.



En los últimos años se administra con más éxito combinado con valproato a dosis bajas porque se observó que los enfermos abandonan menos el tratamiento farmacológico, lo que se atribuyó a la disminución de los efectos secundarios y a posibles efectos sinérgicos de ambas sustancias. Los efectos adversos son variados. "Incluso a dosis terapéuticas no es infrecuente la aparición de náuseas, diarrea, dolores abdominales, fatiga, poliuria, somnolencia, temblores y aumento de peso, entre otros".



No obstante, una de las ventajas del litio aparte de sus beneficios terapéuticos es que "no se metaboliza y tampoco se une a proteínas en tejidos ni de la sangre". De esta forma, para "controlar los valores del agente activo sólo hay que determinar su concentración en sangre", indica Mármol en su trabajo.



Aún no se conoce el secreto de su éxito. Son muchos los estudios realizados para conocer el mecanismo de acción del litio y hay varias teorías al respecto, pero ninguna definitiva.




Petalita, mineral de donde se extrajo por primera vez litio  Hace aproximadamente 190 años fue descubierto uno de los elementos químicos que más beneficios ha aportado al tratamiento de los trastornos psiquiátricos, el litio. De hecho, aún hoy es el fármaco estrella para paliar los síntomas del trastorno bipolar.



En 1817 Johan August Arfwedson, un estudiante sueco de química, descubrió la existencia del litio. Lo extrajo de un mineral, la petalita, y lo bautizó con el nombre de litio en honor a la piedras -'lithos' en griego- que es al fin y al cabo donde encontró este metal alcalino. Pasaron 37 años hasta que los científicos consiguieron, mediante electrolisis, litio puro. "Era blanco plateado, lo suficientemente blando como para cortarlo con un cuchillo", explica en el texto.



"Hoy sabemos que el litio es muy ubicuo ya que se encuentra presente en muchos minerales, agua marina, manantiales y en los tejidos de plantas y animales", asegura. Algunos escritos indican que ya en el siglo V el médico romano Caelius Aurelianus recomendaba beber aguas alcalinas (probablemente ricas en litio) a las personas que padecieran trastornos de la mente.



En el siglo XIX se utilizaba para tratar la gota, pero pronto se desestimó porque las dosis de litio que había que aplicar para para conseguir algún efecto beneficioso eran tan elevadas que eran muy tóxicas.



Ya entrado el siglo XX, en la década de los 40, comenzó a utilizarse para tratar a enfermos con problemas cardiacos y con hipertensión. Pero no funcionó como esperaban: "Se retiró rápidamente del mercado cuando se comprobó que producía graves envenenamientos", relata Mármol en su texto.



En 1949, el psiquiatra australiano John Frederick Joseph Cade, propuso por primera vez el carbonato de litio para tratar la manía. Había observado que "tenía propiedades sedantes, ya que después de inyectarlo en cobayas, quedaban en un estado letárgico durante horas".



Sin embargo, la comunidad médica no mostraba el mismo entusiasmo ante los resultados porque no se trataba de estudios controlados.



Informes de intoxicaciones


A partir de ese momento se llevaron a cabo ensayos clínicos. La mayoría de ellos demostraron los efectos beneficiosos de las sales de litio en 60-80% de los pacientes maniacos. Sin embargo, hasta 1970 la Agencia Estadounidense del Medicamento (FDA) no aprobó su uso. "Esta demora se debió en parte a las dudas de los médicos sobre la seguridad del tratamiento",  "Aparecieron informes de intoxicaciones graves producidas por el cloruro de litio tras su utilización como sustituto del cloruro sódico (sal de mesa) en cardiópatas".



En la actualidad, el litio es la sustancia más utilizada en el tratamiento farmacológico del trastorno bipolar. Su administración con fines terapéuticos se realiza, vía oral, en forma de carbonato de litio. Estabiliza el estado de ánimo de los pacientes en fase maniaca y disminuye el riesgo de suicidio en las fases depresivas.



En los últimos años se administra con más éxito combinado con valproato a dosis bajas porque se observó que los enfermos abandonan menos el tratamiento farmacológico, "lo que se atribuyó a la disminución de los efectos secundarios y a posibles efectos sinérgicos de ambas sustancias", explica el doctor. Los efectos adversos son variados. "Incluso a dosis terapéuticas no es infrecuente la aparición de náuseas, diarrea, dolores abdominales, fatiga, poliuria, somnolencia, temblores y aumento de peso, entre otros".



No obstante, una de las ventajas del litio aparte de sus beneficios terapéuticos es que no se metaboliza y tampoco se une a proteínas en tejidos ni de la sangre". De esta forma, para "controlar los valores del agente activo sólo hay que determinar su concentración en sangre.



Aún no se conoce el secreto de su éxito. Son muchos los estudios realizados para conocer el mecanismo de acción del litio y hay varias teorías al respecto, pero ninguna definitiva.



EN RESUMEN LAS Aplicaciones son:



Por su elevado calor específico, el litio se emplea en aplicaciones de transferencia de calor, y por su elevado potencial electroquímico constituye un ánodo adecuado para las baterías eléctricas. También se le dan los siguientes usos:




El cloruro de litio y el bromuro de litio tienen una elevada higroscopicidad por lo que son excelentes secantes. El segundo se emplea en bombas de calor de absorción, entre otros compuestos como el nitrato de litio.





Las sales de litio, particularmente el carbonato de litio (Li2CO3) y el citrato de litio, se emplean en el tratamiento de la manía y la depresión bipolar, así como en otras psicopatologías. Es un estabilizador del estado de ánimo. Es el único fármaco antimaníaco



Sus mecanismos de acción son varios:



1. Bloquea la liberación de dopamina -bloquea la hipersensibilidad de los receptores dopaminérgicos-

2. Bloquea resultados en la neurona posináptica -bloquea la reutilización de grupos fosfatos del trifosfato inositol que activa la liberación de calcio-

3. Reemplaza el sodio en el canal sináptico por ser más pequeño y el potencial de acción se hace más lento, haciendo que el paciente se calme. El litio no es sustrato para la bomba sustrato sodio potasio ATPasa que impide el paso de los iones de sodio, reemplazando la concentración del sodio, lo cual en altas concentraciones puede resultar tóxico.



El estearato de litio es un lubricante de propósito general en aplicaciones a alta temperatura.



El litio es un agente altamente empleando en la síntesis de compuestos orgánicos, usado para la coordinación de ligandos a través del intermedio litiado.



El hidróxido de litio se usa en las naves espaciales y submarinos para depurar el aire extrayendo el dióxido de carbono.

Es componente común de las aleaciones de aluminio, cadmio, cobre y manganeso empleadas en la construcción aeronáutica, y se ha empleado con éxito en la fabricación de cerámicas y lentes, como la del telescopio de 5,08 m de diámetro (200 pulgadas) de Monte Palomar.


También tiene aplicaciones nucleares.


En "Energía Alterna" entrevistamos al ingeniero Luis Gallardo, presidente de la Asociación Gremial de Industriales Mineros, ASOGEMIN, y Guillermo Catalán, secretario general de la Cámara de la minería del Litio, y de la Federación Nacional Minera.

Junto a ellos, conversamos sobre este elemento, su explotación en Chile, los problemas del mercado de este elemento en nuestro país, y fundamentalmente, de las potencialidades de este producto para la economía nacional.

También analizamos el potencial de las "Tierras Raras" o Lantánidos, que constituyen la base del desarrollo tecnológico del Siglo XXI, y que igualmente se encuentran presentes junto a los yacimientos de Litio.


Una entrevista que presenta antecedentes inéditos, que permiten comprender los grandes intereses nacionales y extranjeros que hasta ahora han impedido que este producto sea explotado y desarrollado por la pequeña y mediana industria minera nacional.

M






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