每个人都在寻找锂元素|化合物|柠檬酸|电池|矿物|锂金属

1929 年，7UP 苏打水被宣传为“Bib-label Lithiated Lemon-Lime Soda”和后来的7UP Lithiated Lemon Soda。这种流行的饮料实际上确实含有柠檬酸锂，这是一种由锂元素制成的化合物，与今天的锂离子电池中发现的相同。7UP中的7没有确切的解释，但有人推测这是因为锂的原子质量接近7（它是6.94，但也许他们四舍五入）。

尽管如此，柠檬酸锂（锂盐）是 1929 年至 1948 年间饮料中的一种成分，当时美国食品和药物管理局 (FDA)禁止将其用于苏打水和啤酒中。

为什么公司首先将锂添加到他们的饮料中？几个世纪以来，锂温泉被认为具有药用价值，而在整个 1800 年代，锂都被用于治疗痛风——包括“脑痛风”。在 19 世纪末和 20 世纪初，它也被用于治疗躁狂症和忧郁症，因此该元素享有良好的声誉。

但今天锂的需求比以往任何时候都高。虽然大多数人可能会从笔记本电脑和电动汽车电池的角度想到该元素，但该元素的用途远远超出技术。事实上锂仍然被用来治疗一些情绪障碍；数十年来，它一直用于FERMILAB 质子转换系统的高科技镜头；它有助于稳定玻璃器皿和陶瓷。甚至有些人认为微剂量对心理健康有益（稍后会详细介绍）。

锂特性

锂是地球上最轻的元素之一。它的原子序数为3，原子质量为6.94。与其他金属一样，锂柔软且具有延展性。加州大学河滨分校地球与行星科学系地质学研究教授迈克尔·麦基本说，它是银色的，密度相当于一块松木。

Johan August Arfwedson于 1812 年在瑞典的 Utö 岛上分解硅酸锂矿物（包括花瓣岩）时发现了锂。他发现花瓣岩中含有以前不为人知的金属锂。“因此，Arfwedson 和他的教授决定以希腊语中的石头lithos 来命名这种新元素，以反映它在矿物而不是植物和动物中的发现，”McKibben 说。今天，岩石是锂的主要来源，尽管它也存在于温泉和干涸的湖床下。

几个世纪以来，人们在锂温泉中沐浴是因为人们认为它们具有药用价值，就像在佐治亚州 Lithia Springs发现的那样。曾经矗立在那里的甜水酒店和疗养胜地非常有名，马克吐温、范德比尔特家族和包括西奥多罗斯福在内的几位总统都曾到访。如今，温泉、地热区和盐碱地往往含有大量锂。McKibben 解释说，与伟晶岩和花岗岩一样，火山岩也含有大量锂。“例如，任何将这些岩石风化成粘土的过程，或浓缩盐水的蒸发过程，都可以在我们发现锂被开采的环境中进一步富集锂。”

佐治亚州 Lithia Springs 的 Sweet Water Hotel and Health Resort 的蒸气浴疗法包括在大理石板上进行电动按摩，以“舒缓受刺激的皮肤、身体和心灵”。Lithia Spring Water 仍然装瓶和销售自 1888 年以来相同的碱性锂矿泉水。

LITHIA 泉水

苏打水、电池和情绪稳定剂

“人们确实会想到电池，因为它约占使用量的 75%，”McKibben 说。“你可以评估所有拥有锂离子电池的东西，而且这个名单还在增加：汽车、毒品、自行车、踏板车、手机、平板电脑、割草机。我有一台锂电池供电的除草机。”

尽管在饮料中禁止使用锂，但它是当今情绪障碍的有效口服疗法（你只是不要在柠檬酸橙苏打水中食用它）。它被称为Lithobid，但自 1950 年代以来，制药公司已经添加了有针对性的合成替代品。

你有没有想过过渡镜片是如何工作的，或者为什么有色窗户会随着太阳的照射而变暗？锂的力量！

“许多现代房屋的窗户在明亮的阳光下会变暗，这是因为玻璃中的锂化合物，”McKibben 解释说。“玻璃中的锂是一层锂离子，它会响应阳光而迁移，然后使玻璃变暗。” 锂的另一种日常用途是用于陶瓷和玻璃，因为锂提高了陶瓷和玻璃的耐用性并有助于稳定颜色。

在 1948 年联邦药物管理局禁止它之前，7UP 曾经将锂作为其主要成分之一。

公共区域

锂三角

今天的锂矿开采蓬勃发展，部分原因是电动汽车的增加和可充电电池对锂的需求。开采锂元素的竞赛正在进行中，尽管它已在北卡罗来纳州、内华达州和加拿大开采，但世界上大部分锂来自南美和澳大利亚。“锂三角”是智利、阿根廷和玻利维亚在阿塔卡马沙漠相遇的区域。在这里，锂从干涸的湖床下方被抽出，称为salares，西班牙语中的干湖床一词，然后放入蒸发池中。

阿塔卡马盐沼是智利的一个盐滩，是世界上最大的锂生产矿床。它目前生产全球约三分之一的锂，大约有优胜美地国家公园那么大。“你可以从太空看到它们，”McKibben 指出。“它们很大。每个池塘都有一个足球场那么大，而且有数百个。这就是破坏智利环境的原因。”

虽然采矿过程各不相同（并且可能非常隐秘），但它们基本上是这样工作的：锂是从地下富含矿物质的盐水中提取的，然后被带到地表在大盆地中蒸发。剩余的盐溶液分几个阶段处理，直到锂准备好使用。该过程对周围环境具有很大的破坏性。植物死亡，泻湖干涸，当地动物无法进入它们通常的繁殖地。

“这些池塘消耗大量的水和化学物质，并对地球表面造成可怕的环境破坏。这就是为什么从地热盐水和油田盐水中直接提取锂的概念在过去几年中兴起的原因，因为它们的消耗要少得多水，不要打扰土地，”McKibben 解释说。

他还表示，加利福尼亚州索尔顿海附近的直接提锂地热设施占地约 100 英亩（40.4 公顷），耗水量减少 10 倍，并在几天内生产出锂产品。相比之下，智利一个蒸发池的占地面积超过 3,000 英亩（1,214 公顷），生产锂需要两年时间。

阿塔卡马盐沼是南美“锂三角”的一部分，它是如此之大，以至于可以从太空中看到。它目前是世界上最大的锂生产商。

FRANCESCO MOCELLIN/维基媒体/（CC BY-SA 3.0）

锂很危险吗？

我们介绍了锂矿开采对环境的危害，但大量消耗也会对健康产生负面影响，并且在适当的条件下可能会爆炸。

“锂相对不稳定，它的原子核中只有三个质子，并且它有一个松散的外部无偿第三电子。它喜欢轻易放弃第三个电子，”McKibben 解释说，这使得锂很容易反应，尤其是水、氧气和氮气。“未涂覆的锂金属会与水发生剧烈反应，形成氢氧化锂溶液，然后是氢气，在该反应中易燃，释放热量。这就是与锂相关的火灾的原因。”

由于电池中的电解质，锂离子电池可能会起火。McKibben 说它们是一种易燃的有机化合物，如果锂离子电池有缺陷，它可能会短路。或者，电池可能过热或从外部刺破，这两个问题都可能导致锂金属与水或空气发生反应。在过去的 10 年里，这些电池曾导致飞机和机场发生多起火灾。

“这就是智能手机、笔记本电脑和汽车电池开始燃烧的时候，”McKibben 说。“锂电池起火的危险越来越大，尤其是在飞机上，这是我能想到的最糟糕的地方发生电池起火。” 研究人员正在继续寻找一种更稳定且不易燃的液体或凝胶电解质替代品。

至于为什么 FDA 在 40 年代后期禁止在软饮料中加入锂，这仅仅是因为人们摄入了太多锂。而不仅仅是他们最喜欢的苏打水。他们从啤酒中获取它，作为一种医疗手段，甚至作为食盐的低钠替代品。人们服用过量并经历锂毒性的副作用，包括恶心、呕吐、震颤和肾损伤。