El Tamiz

Después de hablar del helio (número atómico Z = 2), hoy continuamos la serie Conoce tus elementos con el siguiente elemento de la tabla periódica, el que tiene tres protones: el litio.

Parece mentira que simplemente añadir un protón (y, por lo tanto, un electrón) al helio produzca un cambio tan absolutamente radical: recuerdas (al menos, eso espero) que el helio era un elemento inerte. Al tener dos electrones, justo los que completan la primera capa electrónica, el helio atómico es estable y no le hace falta reaccionar con nadie.

Sin embargo, el litio tiene tres electrones: la primera “capa de la cebolla” está completa, pero la segunda tiene un electrón. Aquí está la ironía del asunto: si no eres estable pero eres casi, casi estable, como el litio, entonces eres muy inestable, puesto que estás muy cerca de la estabilidad. Puedes pensarlo así: si tienes una torre de naipes que puede ser destruída simplemente tocando uno de los naipes de la base, la torre es casi estable: hace falta muy poca energía para estabilizarla. Eso la hace tremendamente inestable.

Lo mismo le pasa al litio: lo único que necesita para ser estable es librarse de ese electrón “de más”. Como tiene un electrón “de más”, se dice que el número de oxidación del litio (también, la valencia del litio) es +1. Algún día hablaremos más de lo que significa eso en las reacciones químicas, pero por ahora centrémonos en el litio.

Un átomo de litio, como hemos dicho, tiene tres protones y tres electrones. El isótopo más común tiene también cuatro neutrones en el núcleo aunque, como dijimos, esto no afecta mucho al comportamiento del elemento (si ves litio con tres neutrones o con cuatro neutrones, probablemente sólo notarías un leve cambio en la densidad). Hablando de la densidad: el litio es el metal más ligero de todos. De hecho, tiene la mitad de densidad que el agua, de modo que si dejas caer un trozo de litio en el agua, flota. También le pasan otras cosas, pero de eso hablaremos luego.

Esta extrema reactividad del litio debido a lo cerca que está de ser estable hace que probablemente nunca hayas visto litio puro. Por si te lo preguntas, además de ser ligero es brillante, bastante blando y de color plateado. Para poder mantenerlo puro hace falta tenerlo lejos del oxígeno y del agua (a veces se guarda en hidrocarburos o en aceite). Ésta es la apariencia que tiene:

Crédito: Wikipedia.

Estando puro, los átomos de litio se asocian unos con otros mediante enlaces metálicos: comparten el electrón que le sobra a cada uno, y estos electrones pueden moverse libremente por todo el metal. Por eso, al tener electrones deslocalizados que pertenecen “a todos los átomos y a ninguno”, el litio puro conduce muy bien el calor y la electricidad y refleja muy bien la radiación electromagnética. Veremos que esto les pasa muchos otros elementos, pero el litio es un metal “muy metálico”, dado que el carácter metálico se debe precisamente a esa libertad de movimientos de los electrones.

Pero, como hemos dicho, el litio puro no existe en la naturaleza durante mucho tiempo.Si está al aire, reacciona tan rápido con el oxígeno (convirtiéndose en óxido de litio) que se vuelve negruzco enseguida. Con el agua también reacciona violentamente en una reacción muy exotérmica (que libera mucho calor), tanto que se produce una llama: se genera hidróxido de litio y se libera hidrógeno que, en contacto con el oxígeno del aire y al estar tan caliente, arde. Pero el hidróxido de litio (LiOH) es corrosivo por ser una base muy fuerte, de modo que no es conveniente tocar litio con las manos, ni respirar polvo de litio, ni nada parecido: nuestro cuerpo tiene mucha agua (el sudor de las manos, la humedad de las mucosas), de modo que estar cerca de algo que reacciona violentamente con el agua no es una buena idea. Fíjate:

En la Tierra hay bastante litio, pero claro, en forma de compuestos, por ejemplo en rocas (de ahí su nombre, como verás). Su descubrimiento tuvo que esperar a que los químicos de los siglos XVIII y XIX se dedicaran a tratar de descomponer todo lo que se ponía a su paso. Fue descubierto por Johan August Arfwedson en una mena de petalita (LiAl(Si₂O₅)₂) de una mina sueca.

Sin embargo, Arfwedson no consiguió aislar el elemento debido a su alta reactividad. Fueron William Thomas Brande y Humphry Davy los que conseguirían hacerlo, mediante la electrólisis del óxido de litio (básicamente, disolver el óxido en agua y hacer pasar una corriente eléctrica por la disolución). El elemento se denominó “litio” por el griego lithos, roca, ya que la petalita, de la que se extrajo originalmente, es una roca ígnea.

Podrías pensar que un metal muy ligero y muy blando no tiene muchas utilidades - estarías equivocado. Supongo que, en primer lugar, conoces las pilas alcalinas (que utilizan metales alcalinos como el litio). De hecho, éste es uno de sus usos más comunes: como cátodo en pilas y baterías. En primer lugar, es muy ligero, algo bueno en una pila; en segundo lugar, su disposición a librarse de ese electrón “de más” lo hace un componente perfecto de las reacciones de oxidación-reducción que ponen los electrones en movimiento en una pila.

Pero, además, se usa para otras muchas cosas: por ejemplo, al reaccionar tan rápidamente con el agua, cuando se quiere quitar toda el agua de algo (es decir, deshidratarlo) se emplean sales de litio. Además, los iones de litio alteran la absorción de los iones de sodio en los neurotransmisores del cerebro, de modo que el litio se emplea como medicamento psiquiátrico (en general, contra la depresión). Sin embargo, los iones de litio son tóxicos por encima de determinada concentración, de modo que es al mismo tiempo peligroso y la dosis debe ser regulada con cuidado. El hidróxido de litio se emplea para fabricar aceites lubricantes, y el litio también es parte de muchas aleaciones metálicas (aunque él solo reacciona muy rápido con el oxígeno, aleado con otros metales no tanto), por ser tan ligero.

Obtener litio es relativamente fácil: es un elemento muy común en la Tierra, es raro simplemente en su forma pura. Es parte de muchas rocas, está disuelto en el agua salobre, y simplemente hace falta utilizar, por ejemplo, la electrólisis para extraerlo de los compuestos en los que se encuentra. Por cierto, el precio de un kilo de litio puro es de unos $95, debido a que, aunque no es difícil obtenerlo, cuesta una cantidad de energía y recursos relativamente alta (hombre, tampoco es comparable a otros metales mucho más caros). Pero, en general, se usa en cantidades pequeñas, así que no es muy caro para hacer pilas y cosas así.

De modo que el litio es un metal “muy metálico”, tanto que probablemente nunca lo has visto puro, aunque está muy cerca de ti en este momento (probablemente en alguna pila alcalina que haya cerca). Y recuerda - no lo toques con las manos, ¡especialmente si están mojadas!

En la próxima entrada, el elemento de cuatro protones - el berilio.

El texto de Conoce tus elementos - el litio , por Pedro Gómez-Esteban, salvo donde se mencione explícitamente, está publicado bajo Creative Commons Attribution-Noncommercial-No Derivative Works 2.5 Spain License.