Litio

Los metales alcalinos también se denominan familia del litio, por su elemento principal. Al igual que los demás metales alcalinos (que son el sodio (Na), el potasio (K), el rubidio (Rb), el cesio (Cs) y el francio (Fr)), el litio tiene un único electrón de valencia que, en presencia de disolventes, se libera fácilmente para formar Li ⁺ . ^{[ 11 ]} Debido a esto, el litio es un buen conductor del calor y la electricidad, además de ser químicamente reactivo, aunque es el menos reactivo de los metales alcalinos. La menor reactividad del litio se debe a la proximidad de su electrón de valencia a su núcleo (los dos electrones restantes se encuentran en el orbital 1s , de mucha menor energía, y no participan en enlaces químicos). ^{[ 11 ]} El litio fundido es significativamente más reactivo que su forma sólida. ^{[ 12 ] [ 13 ]}

El litio metálico es lo suficientemente blando como para cortarlo con un cuchillo. Es de color blanco plateado. En el aire se oxida a óxido de litio . ^{[ 11 ]} Su punto de fusión de 180,50 °C (453,65 K; 356,90 °F) ^{[ 14 ]} y su punto de ebullición de 1342 °C (1615 K; 2448 °F) ^{[ 14 ]} son ​​los más altos de todos los metales alcalinos.      

El litio tiene la menor densidad (0,534 g/cm³ ⁾ de todos los metales en condiciones estándar. ^{[ 15 ]} El litio puede flotar en los aceites de hidrocarburos más ligeros y es uno de los tres únicos metales que pueden flotar en el agua, siendo los otros dos el sodio y el potasio .

El coeficiente de expansión térmica del litio es el doble que el del aluminio y casi cuatro veces mayor que el del hierro . ^{[ 16 ]} El litio es superconductor por debajo de 400 μK a presión estándar ^{[ 17 ]} y a temperaturas más altas (más de 9 K) a presiones muy altas (>20 GPa). ^{[ 18 ]} A temperaturas inferiores a 70 K, el litio, al igual que el sodio, experimenta transformaciones de cambio de fase sin difusión . A 4,2 K tiene un sistema cristalino romboédrico (con un espaciado de repetición de nueve capas); a temperaturas más altas se transforma en cúbico centrado en las caras y luego en cúbico centrado en el cuerpo . A temperaturas de helio líquido (4 K) predomina la estructura romboédrica. ^{[ 19 ]} Se han identificado múltiples formas alotrópicas para el litio a altas presiones. ^{[ 20 ]}

El litio tiene una capacidad calorífica específica másica de 3,58 kilojulios por kilogramo-kelvin, la más alta de todos los sólidos. ^{[ 21 ] [ 22 ]} Debido a esto, el litio metálico se usa frecuentemente en refrigerantes para aplicaciones de transferencia de calor . ^{[ 21 ]}

El litio que se encuentra en la naturaleza está compuesto por dos isótopos estables , ⁶ Li y ⁷ Li, siendo este último el más abundante (95,15% de abundancia natural ). ^{[ 23 ] [ 6 ]} Ambos isótopos naturales tienen una energía de enlace nuclear por nucleón anómalamente baja (en comparación con los elementos vecinos en la tabla periódica , helio y berilio ); el litio es el único elemento de bajo número que puede producir energía neta a través de la fisión nuclear . Los dos núcleos de litio tienen energías de enlace por nucleón más bajas que cualquier otro nucleido estable que no sea hidrógeno-1 , deuterio y helio-3 . ^{[ 24 ]} Como resultado de esto, aunque es muy ligero en peso atómico, el litio es menos común en el Sistema Solar que 28 de los primeros 34 elementos químicos. ^{[ 8 ]} Se han caracterizado siete radioisótopos , siendo el más estable ⁸ Li con una vida media de 838 ms y ⁹ Li con una vida media de 178  ms. Todos los isótopos radiactivos restantes tienen vidas medias inferiores a 8,6  ms. El isótopo de litio de vida más corta es ^{el 4Li} , que se desintegra por emisión de protones y tiene una vida media de 7,6 × 10⁻²³ ^s . ^{[ 25 ]} El isótopo ^6Li es uno de los cinco únicos nucleidos estables que tienen un número impar de protones y un número impar de neutrones; los otros cuatro nucleidos estables impar-impar son el hidrógeno-2, el boro-10 , el nitrógeno-14 y el tantalio-180m . ^{[ 26 ]}

Los isótopos de litio se fraccionan sustancialmente durante una amplia variedad de procesos naturales, ^{[ 27 ]} incluyendo la formación de minerales (precipitación química), el metabolismo y el intercambio iónico . Los iones de litio sustituyen al magnesio y al hierro en sitios octaédricos en minerales arcillosos , donde ^{el ⁶Li} es preferido al ^⁷Li , lo que resulta en el enriquecimiento del isótopo ligero en procesos de hiperfiltración y alteración de rocas. Se sabe que el exótico ^¹¹Li exhibe un halo de neutrones , con 2 neutrones orbitando alrededor de su núcleo de 3 protones y 6 neutrones. El proceso conocido como separación isotópica por láser puede utilizarse para separar los isótopos de litio, en particular ^{el ⁷Li} del ^⁶Li . ^{[ 28 ]}

La fabricación de armas nucleares y otras aplicaciones de la física nuclear constituyen una importante fuente de fraccionamiento artificial del litio. El isótopo ligero ^⁶Li se retiene en las reservas industriales y militares en tal medida que ha provocado un cambio leve pero medible en las proporciones de ^⁶Li a ^⁷Li en fuentes naturales, como los ríos. Esto ha generado una incertidumbre inusual en el peso atómico estandarizado del litio, ya que esta cantidad depende de las proporciones de abundancia natural de estos isótopos estables de litio presentes en la naturaleza, tal como se encuentran en las fuentes comerciales de minerales de litio. ^{[ 29 ]}

Ambos isótopos estables del litio pueden enfriarse mediante láser y se utilizaron para producir la primera mezcla cuántica degenerada de Bose - Fermi . ^{[ 30 ]}

El litio-7 se creó en reacciones nucleares muy temprano en la historia del universo, en un proceso llamado nucleosíntesis del Big Bang . La cantidad relativa de litio era pequeña en comparación con los isótopos de hidrógeno y helio. El único otro elemento creado fue el berilio-7, que se desintegró en litio-7. La abundancia de litio medida no coincide bien con el modelo de nucleosíntesis, un problema conocido como " problema cosmológico del litio "; se desconoce si esto se debe a problemas en las difíciles mediciones experimentales o a aspectos de la teoría. Las mediciones de la abundancia primordial de litio son complicadas porque el litio-7 puede crearse y destruirse en reacciones de rayos cósmicos, novas clásicas y supernovas , y dentro de las estrellas. El único mecanismo conocido para producir litio-6 es a través de interacciones de rayos cósmicos. ^{[ 32 ]}

El litio también se encuentra en objetos subestelares enanos marrones . 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 usarse en la prueba de litio para diferenciarlas. ^{[ 33 ] [ 34 ]} Ciertas estrellas gigantes rojas también pueden contener una alta concentración de litio. Se han propuesto muchas causas diferentes para este litio, incluyendo la extracción de litio de estrellas compañeras. ^{[ 35 ] [ 36 ]}

Aunque el litio está ampliamente distribuido en la Tierra, no se presenta naturalmente en forma elemental debido a su alta reactividad. ^{[ 11 ]} El contenido total de litio en el agua de mar es muy grande y se estima en 230 mil millones de toneladas, donde el elemento existe en una concentración relativamente constante de 0,14 a 0,25 partes por millón (ppm), ^{[ 37 ] [ 38 ]} o 25 micromolar ; ^{[ 39 ]} se encuentran concentraciones más altas que se aproximan a 7 ppm cerca de fuentes hidrotermales . ^{[ 38 ]}

Las estimaciones del contenido de litio en la corteza terrestre varían de 20 a 70 ppm en peso. ^{[ 40 ] [ 41 ]} Como su nombre indica, el litio constituye 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 la espodumena y la petalita las fuentes más viables comercialmente. ^{[ 40 ]} Otro mineral importante de litio es la lepidolita, que ahora es un nombre obsoleto para una serie formada por polilitionita y trilitionita. ^{[ 42 ] [ 43 ]} Otra fuente de litio es la arcilla hectorita , cuyo único desarrollo activo se realiza a través de la Western Lithium Corporation en los Estados Unidos. ^{[ 44 ]} Con 20  mg de litio por kg de corteza terrestre, ^{[ 45 ]} el litio es el 31.º elemento más abundante. ^{[ 46 ]}

Según el Manual de Litio y Calcio Natural , «El litio es un elemento relativamente raro, aunque se encuentra en muchas rocas y algunas salmueras, pero siempre en concentraciones muy bajas. Hay un número considerable de depósitos de litio, tanto minerales como de salmueras, pero solo unos pocos tienen valor comercial real o potencial. Muchos son muy pequeños, otros tienen una ley demasiado baja ». ^{[ 47 ]}

Se estima que Chile (2020) tiene las mayores reservas con diferencia (9,2 millones de toneladas), ^{[ 48 ]} y Australia la mayor producción anual (40 000 toneladas). ^{[ 48 ]} Una de las mayores bases de reservas ^{[ nota 1 ]} de litio se encuentra en la zona del Salar de Uyuni de Bolivia, que tiene 5,4 millones de toneladas. Otros proveedores importantes incluyen Argentina y China. ^{[ 49 ] [ 50 ]} A partir de 2015, el Servicio Geológico Checo consideró toda la región de los Montes Metálicos en la República Checa como provincia de litio. Se han registrado cinco depósitos, uno cerca de Cínovec se considera un depósito potencialmente económico, con 160 000 toneladas de litio. ^{[ 51 ]} En diciembre de 2019, la empresa minera finlandesa Keliber Oy informó que su depósito de litio Rapasaari tiene reservas de mineral probadas y probables estimadas en 5,280 millones de toneladas. ^{[ 52 ]}

En junio de 2010, The New York Times informó que geólogos estadounidenses estaban realizando estudios de campo en lagos salados secos en el oeste de Afganistán , creyendo que allí se encuentran grandes depósitos de litio. ^{[ 53 ]} Estas estimaciones se basan principalmente en datos antiguos, recopilados principalmente por los soviéticos durante su ocupación de Afganistán entre 1979 y 1989. ^{[ 54 ]} El Departamento de Defensa estimó que las reservas de litio en Afganistán equivalían a las de Bolivia y lo denominó una potencial "Arabia Saudita del litio". ^{[ 55 ]} En Cornualles , Inglaterra, la presencia de salmuera rica en litio era bien conocida debido a la histórica industria minera de la región , y los inversores privados han realizado pruebas para investigar la posible extracción de litio en esta zona. ^{[ 56 ] [ 57 ]}

El litio se encuentra en cantidades traza en numerosas plantas, plancton e invertebrados, en concentraciones de 69 a 5760 partes por mil millones (ppb). En los vertebrados, la concentración es ligeramente menor, y casi todos los tejidos y fluidos corporales de los vertebrados contienen litio en concentraciones que oscilan entre 21 y 763 ppb. ^{[ 38 ]} Los organismos marinos tienden a bioacumular litio más que los organismos terrestres. ^{[ 58 ]} Se desconoce si el litio tiene una función fisiológica en alguno de estos organismos. ^{[ 38 ]} Las concentraciones de litio en el tejido humano promedian alrededor de 24 ppb (4 ppb en sangre y 1,3 ppm en hueso ). ^{[ 59 ]}

El litio es fácilmente absorbido por las plantas ^{[ 59 ]} y la concentración de litio en el tejido vegetal es típicamente alrededor de 1 ppm . ^{[ 60 ]} Algunas familias de plantas bioacumulan más litio que otras. ^{[ 60 ]} Las concentraciones de litio en peso seco para los miembros de la familia Solanaceae (que incluye papas y tomates ), por ejemplo, pueden ser tan altas como 30 ppm mientras que esto puede ser tan bajo como 0,05 ppb para los granos de maíz . ^{[ 59 ]} Los estudios de concentraciones de litio en suelo rico en minerales dan rangos entre alrededor de 0,1 y 50−100 ppm , con algunas concentraciones tan altas como 100−400 ppm, aunque es poco probable que todo esté disponible para la absorción por las plantas. ^{[ 60 ]} La acumulación de litio no parece afectar la composición de nutrientes esenciales de las plantas. ^{[ 60 ]} La tolerancia al litio varía según la especie vegetal y típicamente es paralela a la tolerancia al sodio ; El maíz y el pasto Rhodes , por ejemplo, son muy tolerantes al daño causado por el litio, mientras que el aguacate y la soja son muy sensibles. ^{[ 60 ]} De manera similar, el litio en concentraciones de 5 ppm reduce la germinación de semillas en algunas especies (por ejemplo, arroz asiático y garbanzo ) pero no en otras (por ejemplo, cebada y trigo ). ^{[ 60 ]}

Muchos de los principales efectos biológicos del litio pueden explicarse por su competencia con otros iones. ^{[ 61 ]} El ion litio monovalente Li ⁺compite con otros iones como el sodio (inmediatamente debajo del litio en la tabla periódica ), que al igual que el litio también es un metal alcalino monovalente . El litio también compite con los iones de magnesio bivalentes , cuyo radio iónico (86 pm ) es aproximadamente el del ion litio ^{[ 61 ]} (90 pm). Los mecanismos que transportan sodio a través de las membranas celulares también transportan litio. Por ejemplo, los canales de sodio (tanto los dependientes de voltaje como los epiteliales ) son vías de entrada particularmente importantes para el litio. ^{[ 61 ]} Los iones de litio también pueden permear a través de canales iónicos regulados por ligando , así como cruzar las membranas nucleares y mitocondriales . ^{[ 61 ]} Al igual que el sodio, el litio puede entrar y bloquear parcialmente (aunque no permear) los canales de potasio y los canales de calcio . ^{[ 61 ]}

Los efectos biológicos del litio son numerosos y variados, pero sus mecanismos de acción solo se comprenden parcialmente. ^{[ 62 ]} Por ejemplo, estudios en pacientes con trastorno bipolar tratados con litio muestran que, entre muchos otros efectos, el litio revierte parcialmente el acortamiento de los telómeros en estos pacientes y también aumenta la función mitocondrial, aunque no se comprende cómo el litio produce estos efectos farmacológicos . ^{[ 62 ] [ 63 ]}

El litio reacciona fácilmente con el agua, pero con notablemente menos vigor que otros metales alcalinos. La reacción forma hidrógeno gaseoso e hidróxido de litio . ^{[ 11 ]} Cuando se colocan sobre una llama, los compuestos de litio emiten un llamativo color carmesí, pero cuando el metal arde con fuerza, la llama se vuelve de un brillante color plateado. El litio se enciende y arde en oxígeno cuando se expone al agua o al vapor de agua. En aire húmedo, el litio se empaña rápidamente formando una capa negra de hidróxido de litio (LiOH y LiOH·H ₂ O), nitruro de litio (Li ₃ N) y carbonato de litio (Li ₂ CO ₃ , resultado de una reacción secundaria entre LiOH y CO ₂ ). ^{[ 40 ]} El litio es uno de los pocos metales que reaccionan con nitrógeno gaseoso. ^{[ 91 ] [ 92 ]}

Debido a su reactividad con el agua, y especialmente con el nitrógeno, el litio metálico se suele almacenar en un sellador de hidrocarburos, a menudo vaselina . Si bien los metales alcalinos más pesados ​​pueden almacenarse bajo aceite mineral , el litio no es lo suficientemente denso como para sumergirse completamente en estos líquidos. ^{[ 35 ]}

El litio tiene una relación diagonal con el magnesio , un elemento de radio atómico e iónico similar . Las semejanzas químicas entre los dos metales incluyen la formación de un nitruro por reacción con N₂ _, la formación de un óxido ( Li₂ O) y peróxido (Li₂ O₂ ) cuando se quema en O₂_,salesconsolubilidadessimilarese inestabilidad térmica de loscarbonatosy nitruros. ^{[ 40 ] [ 93 ]} El metal reacciona con gas hidrógeno a altas temperaturas para producirhidruro de litio(LiH). ^{[ 94 ]}

El litio forma una variedad de materiales binarios y ternarios mediante reacción directa con los elementos del grupo principal. Estas ^fases de Zintl ^, aunque altamente covalentes, pueden considerarse sales de aniones poliatómicos como Si₄⁴⁻ _, P₇³⁻ _y Te₅²⁻ _. Con el grafito, el litio forma una variedad de compuestos de ^{intercalación} . ^{[ 93 ]}

Se disuelve en amoníaco (y aminas) para dar [Li(NH ₃ ) ₄ ] ⁺ y el electrón solvatado . ^{[ 93 ]}

El litio forma derivados salinos con todos los haluros y pseudohaluros. Algunos ejemplos incluyen los haluros LiF , LiCl , LiBr , LiI , así como los pseudohaluros y aniones relacionados. El carbonato de litio se ha descrito como el compuesto más importante del litio. ^{[ 93 ]} Este sólido blanco es el principal producto del beneficio de los minerales de litio. Es un precursor de otras sales, incluyendo cerámicas y materiales para baterías de litio.

Los compuestos LiBH₄ yLiAlH₄ son reactivosútiles. Estas sales y muchas otras sales de litio exhiben una solubilidad distintivamente alta en éteres, a diferencia de las sales de metales alcalinos más pesados.

En disolución acuosa, el complejo de coordinación [Li(H₂O ₎ ₄ _] ⁺ ^predomina para muchas sales de litio. Se conocen complejos similares con aminas y éteres.

Los compuestos de organolitio son numerosos y útiles. Se definen por la presencia de un enlace entre el carbono y el litio. Actúan como carbaniones estabilizados por metales , aunque sus estructuras en solución y en estado sólido son más complejas que esta visión simplista. ^{[ 95 ]} Por lo tanto, son bases y nucleófilos extremadamente potentes . También se han aplicado en la síntesis asimétrica en la industria farmacéutica. Para la síntesis orgánica de laboratorio, muchos reactivos de organolitio están disponibles comercialmente en forma de solución. Estos reactivos son altamente reactivos y, en ocasiones, pirofóricos .

Al igual que sus compuestos inorgánicos, casi todos los compuestos orgánicos de litio siguen formalmente la regla del dueto (p. ej., BuLi , MeLi ). Sin embargo, en ausencia de disolventes o ligandos coordinantes, los compuestos de organolitio forman clústeres diméricos, tetraméricos y hexaméricos (p. ej., BuLi es en realidad [BuLi] _₆ y MeLi es en realidad [MeLi] _₄ ) que presentan enlaces multicéntricos y aumentan el número de coordinación alrededor del litio. Estos clústeres se descomponen en unidades más pequeñas o monoméricas en presencia de disolventes como el dimetoxietano (DME) o ligandos como la tetrametiletilendiamina (TMEDA). ^{[ 96 ]} Como excepción a la regla del dueto, se ha caracterizado cristalográficamente un complejo de litio de dos coordenadas con cuatro electrones alrededor del litio, [Li(thf) _₄ ] ^⁺ [((Me₃Si ₎ ₃C ₎ ₂Li _] ⁻ ^{. [ 97 ]}

El pequeño tamaño iónico dificulta la inclusión del litio en las primeras etapas de la cristalización mineral. Como resultado, el litio permanece en las fases fundidas, donde se enriquece, hasta que se solidifica en las etapas finales. Este enriquecimiento de litio es responsable de todos los depósitos de mineral de litio comercialmente prometedores . Las salmueras (y la sal seca) son otra fuente importante de Li ⁺ . Aunque el número de depósitos y salmueras que contienen litio conocidos es grande, la mayoría son pequeños o tienen concentraciones de Li ⁺ demasiado bajas . Por lo tanto, solo unos pocos parecen tener valor comercial. ^{[ 103 ]}

El Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS) estimó que las reservas mundiales identificadas de litio en 2022 y 2023 serían de 26 millones y 28 millones de toneladas , respectivamente. ^{[ 49 ] [ 48 ]} Una estimación precisa de las reservas mundiales de litio es difícil. ^{[ 104 ] [ 105 ]} Una razón para esto es que la mayoría de los esquemas de clasificación de litio se desarrollan para depósitos de mineral sólido, mientras que la salmuera es un fluido que es problemático de tratar con el mismo esquema de clasificación debido a las concentraciones variables y los efectos del bombeo. ^{[ 106 ]}

En 2019, la producción mundial de litio a partir de espodumeno fue de alrededor de 80 000  t anuales, provenientes principalmente de la pegmatita de Greenbushes y de algunas fuentes chinas y chilenas . Se informa que la mina Talison en Greenbushes es la más grande y la que tiene la ley de mineral más alta, con un 2,4 % de Li₂O ₍ cifras de 2012). ^{[ 107 ]}

Los precios del carbonato de litio en 2026 estarán en el rango de $10,000/tonelada. ^{[ 130 ]}

Históricamente, el litio y sus compuestos se aislaban y extraían de rocas duras. Sin embargo, en la década de 1990 , los manantiales minerales , las pozas de salmuera y los depósitos de salmuera se convirtieron en la fuente dominante. ^{[ 131 ]} La mayoría de estos se encontraban en Chile, Argentina y Bolivia, y el litio se extrae de la salmuera mediante procesos de evaporación. ^{[ 48 ]} Los grandes depósitos de arcilla con litio en desarrollo en la caldera de McDermitt (Nevada, Estados Unidos) requieren ácido sulfúrico concentrado para lixiviar el litio del mineral de arcilla. ^{[ 132 ]}

A principios de 2021, gran parte del litio extraído a nivel mundial provenía de " espodumeno , el mineral contenido en formaciones de roca dura que se encuentran en lugares como Australia y Carolina del Norte" ^{[ 133 ]} o de salmuera extraída directamente del subsuelo, como ocurre en lugares de Chile, Argentina y Arkansas. ^{[ 133 ] [ 113 ] [ 118 ]}

En el Salar de Atacama , en Chile , la concentración de litio en la salmuera se incrementa mediante evaporación solar en un sistema de estanques. ^{[ 113 ]} El enriquecimiento por evaporación puede requerir hasta un año y medio, cuando la salmuera alcanza un contenido de litio del 6%. ^{[ 113 ]} El procesamiento final en este ejemplo se lleva a cabo en el Salar del Carmen y La Negra , cerca de la ciudad costera de Antofagasta , donde se producen carbonato de litio puro , hidróxido de litio y cloruro de litio a partir de la salmuera. ^{[ 113 ]}

Se están desarrollando tecnologías de extracción directa de litio (DLE) como alternativas a la tecnología evaporítica utilizada durante mucho tiempo para extraer sales de litio de las salmueras . La tecnología evaporítica tradicional es un proceso de larga duración que requiere grandes extensiones de tierra y un uso intensivo de agua, y solo puede aplicarse a las grandes salmueras continentales. En cambio, se proponen tecnologías DLE para abordar las deficiencias ambientales y tecnoeconómicas al evitar la evaporación de la salmuera. ^{[ 134 ] [ 135 ]} Algunos proyectos recientes de extracción de litio en Estados Unidos están intentando llevar la DLE a la producción comercial mediante estos enfoques DLE no evaporíticos. ^{[ 118 ]}

Un método de extracción directa de litio, así como de otros minerales valiosos , consiste en procesar agua de salmuera geotérmica a través de una celda electrolítica, ubicada dentro de una membrana. ^{[ 136 ] [ 137 ]}

En 2020 se propuso el uso de electrodiálisis e intercalación electroquímica para extraer compuestos de litio del agua de mar (que contiene litio a 0,2 partes por millón ). ^{[ 138 ] [ 139 ] [ 140 ] [ 141 ]} En principio, las celdas selectivas de iones dentro de una membrana podrían recolectar litio ya sea mediante el uso de un campo eléctrico o una diferencia de concentración. ^{[ 141 ]} En 2024, se afirmó que un sistema redox/electrodiálisis ofrecía enormes ahorros de costos, plazos más cortos y menor daño ambiental que los sistemas tradicionales basados ​​en evaporación. ^{[ 142 ]}

Los procesos de fabricación de litio, incluidos los residuos de solventes y minería de procesos de extracción particulares, pueden presentar riesgos ambientales y para la salud. ^{[ 143 ] [ 144 ] [ 145 ]} La extracción de litio realizada de manera deficiente puede ser fatal para la vida acuática debido a la contaminación del agua . ^{[ 146 ]} Se sabe que el proceso de evaporación de salmuera superficial causa contaminación de aguas superficiales, contaminación de agua potable, problemas respiratorios, degradación de ecosistemas y daños al paisaje, ^{[ 143 ]} y podría conducir a un consumo insostenible de agua en regiones áridas (1,9 millones de litros por tonelada de litio), como en el noroeste de Argentina. ^{[ 147 ] [ 143 ]} La generación masiva de subproductos de la extracción superficial de litio por evaporación también presenta problemas sin resolver, como grandes cantidades de residuos de magnesio y cal . ^{[ 148 ]}

Aunque el litio se encuentra en la naturaleza, es un recurso no renovable, pero se considera crucial en la transición hacia fuentes de energía distintas a los combustibles fósiles , y el proceso de extracción ha sido criticado por la degradación a largo plazo de los recursos hídricos. ^{[ 149 ] [ 150 ]} En la zona sur del Salar de Atacama, la empresa productora de litio Albemarle Limitada llegó a un acuerdo de compensación en 2024 para reparar la extracción de agua dulce que habría contribuido —junto con la extracción de las empresas mineras de cobre— a la sequía de praderas ubicadas en las tierras tradicionales del pueblo indígena Atacameño . ^{[ 151 ] [ 152 ] [ 153 ]} En su defensa, Albemarle Limitada ha afirmado que su uso es mínimo en comparación con el de las empresas mineras de cobre cercanas. ^{[ 154 ]}

En Estados Unidos, la minería a cielo abierto y la minería de remoción de cimas de montañas compiten con la minería de extracción de salmuera . ^{[ 155 ]} Las preocupaciones ambientales incluyen la degradación del hábitat de la vida silvestre, la contaminación del agua potable, incluyendo la contaminación por arsénico y antimonio , la reducción insostenible de los acuíferos y los residuos mineros masivos, incluyendo subproductos de uranio radiactivo y descargas de ácido sulfúrico . ^{[ 156 ] [ 157 ]}

Durante 2021, se produjeron una serie de protestas masivas en Serbia contra la construcción de una mina de litio en el oeste del país por parte de la corporación Rio Tinto . ^{[ 158 ]} En 2024, un proyecto de extracción de litio respaldado por la UE generó protestas a gran escala en Serbia. ^{[ 159 ]}

Algunas especies animales asociadas a los lagos salados del Triángulo del Litio (en Argentina, Bolivia y Chile) están particularmente amenazadas por los daños que la producción de litio causa al ecosistema local , incluyendo el flamenco andino ^{[ 160 ]} y Orestias parinacotensis , un pequeño pez conocido localmente como "karachi" ^{[ 161 ] .}

Un informe sobre las empresas extractoras de litio y los pueblos indígenas en Argentina reveló que el Estado no siempre protegía el derecho de los pueblos indígenas al consentimiento libre, previo e informado , y que las empresas extractoras generalmente controlaban el acceso de la comunidad a la información y establecían los términos para la discusión de los proyectos y el reparto de beneficios. ^{[ 147 ] [ 162 ]}

En la región de la Puna de Argentina , en 2023, dos empresas mineras (Minera Exar y Sales de Jujuy) extrajeron más de 3.700 millones de litros de agua dulce, más de 31 veces el consumo anual de agua de la comunidad local del departamento de Susques. ^{[ 147 ]}

La extracción de salmueras ricas en litio en el Salar de Atacama, en Chile, generó conflictos sobre el uso del agua con las comunidades locales. ^{[ 160 ]} La población indígena local de Likan Antay tiene una larga historia de oposición a la extracción de litio y de negociación para obtener beneficios compartidos con las empresas de litio. ^{[ 163 ]} Las negociaciones se llevan a cabo en el marco de la Convención sobre Pueblos Indígenas y Tribales que Chile firmó en 2008. ^{[ 163 ]} Se argumenta que en Chile «[l]os acuerdos entre organizaciones indígenas y empresas de litio han aportado importantes recursos económicos para el desarrollo comunitario, pero también han ampliado la capacidad de la industria minera para ejercer control social en la zona». ^{[ 163 ]}

En Zimbabue, el aumento global de los precios del litio a principios de la década de 2020 desencadenó una «fiebre del litio» que provocó el desplazamiento de la población local y conflictos entre mineros artesanales a pequeña escala y grandes empresas mineras. Algunos agricultores locales aceptaron reubicarse y quedaron satisfechos con su compensación. ^{[ 164 ]} Los mineros artesanales ocuparon partes de las minas de Sandawana y una zona de concesión de litio de propiedad privada en Goromonzi , una zona rural cercana a la capital, Harare . Posteriormente, los mineros artesanales fueron desalojados después de que la Agencia de Gestión Ambiental de Zimbabue acordonara y clausurara la zona. ^{[ 165 ]}

El desarrollo de la mina de litio Thacker Pass en Nevada, Estados Unidos, ha generado protestas y demandas de varias tribus indígenas que afirman no haber recibido su consentimiento libre, previo e informado, y que el proyecto amenaza sitios culturales y sagrados. ^{[ 166 ]} También han expresado su preocupación de que el desarrollo del proyecto genere riesgos para las mujeres indígenas, dado que la extracción de recursos está vinculada a la desaparición y el asesinato de mujeres indígenas . ^{[ 167 ]} Los manifestantes han estado ocupando el sitio de la mina propuesta desde enero de 2021. ^{[ 168 ] [ 155 ]}

En 2026, el 88% de la producción mundial de litio se utilizó para fabricar baterías de iones de litio. ^{[ 130 ]}

Las baterías de iones de litio se han vuelto esenciales en la tecnología moderna para alimentar cosas como autos eléctricos , dispositivos electrónicos portátiles y satélites. ^{[ 169 ] : 2 [ 170 ] : 2} En el siglo XX, el litio se convirtió en un componente importante de los electrolitos y electrodos de las baterías debido a su alto potencial de electrodo . ^{[ 169 ] [ 171 ] : 3} Otras baterías recargables que usan litio incluyen la batería de polímero de litio y la batería de fosfato de hierro y litio .

El segundo uso más importante de los compuestos de litio, que representa el 4% del litio mundial, es en la producción de cerámica y vidrio. ^{[ 130 ]} El óxido de litio se utiliza ampliamente como fundente para procesar 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. ^{[ 172 ] : 8} Los esmaltes que contienen óxidos de litio se utilizan para utensilios de cocina. El carbonato de litio (Li ₂ CO ₃ ) se utiliza generalmente en esta aplicación porque se convierte en óxido al calentarse.

El tercer uso más común del litio es en grasas. El hidróxido de litio es una base fuerte y, al calentarse con una grasa, produce un jabón, como el estearato de litio a partir del ácido esteárico . El jabón de litio tiene la capacidad de espesar los aceites y se utiliza para fabricar grasas lubricantes multiuso de alta temperatura . ^{[ 21 ] [ 173 ] [ 174 ]}

El litio (por ejemplo, como carbonato de litio) se utiliza como aditivo en las escorias fundentes de moldes de colada continua, donde aumenta la fluidez, ^{[ 176 ] [ 177 ]} un uso que representa el 5% del uso mundial de litio (2011). ^{[ 49 ]} Los compuestos de litio también se utilizan como aditivos (fundentes) en la arena de fundición para la fundición de hierro para reducir la formación de vetas. ^{[ 178 ]}

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, ^{[ 179 ]} un uso que representa el 3% de la producción (2011). ^{[ 49 ]}

Cuando se utiliza como fundente para soldadura , el litio metálico promueve la fusión de metales durante el proceso ^{[ 180 ]} y elimina la formación de óxidos al absorber impurezas. ^{[ 181 ]} Las aleaciones de este metal con aluminio, cadmio , cobre y manganeso se utilizan para fabricar piezas de aeronaves de alto rendimiento y baja densidad (véase también Aleaciones de litio-aluminio ). ^{[ 182 ]}

Se ha comprobado que el litio es eficaz para perfeccionar las nanosoldaduras de silicio en componentes electrónicos para baterías eléctricas y otros dispositivos. ^{[ 183 ]}

Los compuestos de litio se utilizan como colorantes pirotécnicos y oxidantes en fuegos artificiales y bengalas rojas . ^{[ 21 ] [ 185 ]}

El cloruro de litio y el bromuro de litio son higroscópicos y se utilizan como desecantes para corrientes de gas. ^{[ 21 ]} El hidróxido de litio y el peróxido de litio son las sales más utilizadas en áreas 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 solo reacciona con el dióxido de carbono para formar carbonato de litio, sino que también libera oxígeno. [ ^{186 ] [ 187 ] La} reacción es la siguiente:

2 Li ₂ O ₂ + 2 CO ₂ → 2 Li ₂ CO ₃ + O ₂

Algunos de los compuestos mencionados, así como el perclorato de litio , se utilizan en las velas de oxígeno que suministran oxígeno a los submarinos . Estos también pueden incluir pequeñas cantidades de boro , magnesio , aluminio , silicio , titanio , manganeso y hierro . ^{[ 188 ]}

El fluoruro de litio , cultivado artificialmente como cristal , es claro y transparente y se usa frecuentemente en óptica especializada para aplicaciones IR , UV y VUV ( UV de vacío ). Tiene uno de los índices de refracción más bajos y el rango de transmisión más lejano en el UV profundo de la mayoría de los materiales comunes. ^{[ 189 ]} El polvo de fluoruro de litio finamente dividido se ha utilizado para la dosimetría de radiación termoluminiscente (TLD): cuando una muestra de dicho material se expone a la radiación, acumula defectos cristalinos que, al calentarse, se resuelven mediante la liberación de una luz azulada cuya intensidad es proporcional a la dosis absorbida , lo que permite cuantificarla. ^{[ 190 ]} El fluoruro de litio se utiliza a veces en lentes focales de telescopios . ^{[ 21 ] [ 191 ]}

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 cristales resonantes . Las aplicaciones de litio se utilizan en más del 60 % de los teléfonos móviles. ^{[ 192 ]}

Los compuestos de organolitio se utilizan ampliamente en la producción de polímeros y productos químicos finos. En la industria de polímeros, que es la principal consumidora de estos reactivos, los compuestos de alquil litio son catalizadores / iniciadores ^{[ 193 ]} en la polimerización aniónica de olefinas no funcionalizadas . ^{[ 194 ] [ 195 ] [ 196 ]} 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 litio metálico y haluros de alquilo . ^{[ 197 ]}

Muchos otros compuestos de litio se utilizan como reactivos para preparar compuestos orgánicos. Algunos compuestos populares incluyen el hidruro de litio y aluminio (LiAlH₄ ₎ , el trietilborohidruro de litio , el n -butillitio y el terc -butillitio .

El litio metálico y sus hidruros complejos , como el hidruro de litio y aluminio (LiAlH₄ ₎ , se utilizan como aditivos de alta energía en los propelentes de cohetes . ^{[ 35 ]} _El LiAlH₄ también puede utilizarse por sí mismo como combustible sólido . ^{[ 198 ]}

El sistema de propulsión de energía química almacenada (SCEPS) del torpedo Mark 50 utiliza un pequeño tanque de 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 . ^{[ 199 ]}

El hidruro de litio que contiene litio-6 se utiliza en armas termonucleares , donde sirve como combustible para la etapa de fusión de la bomba. ^{[ 200 ]}

El litio-6 es valorado como material fuente para la producción de tritio y como absorbente de neutrones en la fusión nuclear . El litio natural contiene aproximadamente un 7,5 % de litio-6, del cual se han producido grandes cantidades de litio-6 mediante separación isotópica para su uso en armas nucleares . ^{[ 201 ]} El litio-7 despertó interés para su uso en refrigerantes de reactores nucleares . ^{[ 202 ]}

El deuteruro de litio fue el combustible de fusión preferido en las primeras versiones de la bomba de hidrógeno . Al ser bombardeados con 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 descontrolado de la prueba nuclear Castle Bravo . El tritio se fusiona con el deuterio en una reacción de fusión relativamente fácil de lograr. Aunque los detalles permanecen en secreto, el deuteruro de litio-6 aparentemente sigue desempeñando un papel en las armas nucleares modernas como material de fusión. ^{[ 203 ]}

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 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, el ^⁷Li , el Be y el 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. ^{[ nota 5 ] [ 204 ]}

En las centrales nucleares de fusión conceptualizadas (hipotéticas) , el litio se utilizará para producir tritio en reactores confinados magnéticamente, empleando deuterio y tritio como combustible. El tritio natural es extremadamente raro y debe producirse sintéticamente rodeando el plasma reactivo con una "manta" que contiene litio, donde los neutrones de la reacción deuterio-tritio en el plasma fisionarán el litio para producir más tritio.

⁶ Li + n → ⁴ He + ³ H.

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 casi inmediatamente sufre fisión para formar dos partículas alfa. Esta hazaña, denominada en su momento "división del átomo", fue la primera} reacción nuclear completamente artificial . Fue producida por Cockroft y Walton en 1932. ^{[ 205 ] [ 206 ]} La inyección de polvo de litio se utiliza en reactores de fusión para manipular las interacciones plasma-material y disipar energía en el límite del plasma de fusión termonuclear caliente. ^{[ 207 ] [ 208 ]}

En 2013, la Oficina de Responsabilidad Gubernamental de Estados Unidos (GAO ) afirmó que la escasez de litio-7, fundamental para el funcionamiento de 65 de los 100 reactores nucleares estadounidenses, ponía en riesgo su capacidad para seguir suministrando electricidad. El problema se debe al deterioro de la infraestructura nuclear estadounidense. El equipo necesario para separar el litio-6 del litio-7 es, en su mayor parte, un vestigio de la Guerra Fría. Estados Unidos desmanteló la mayor parte de esta maquinaria en 1963, cuando contaba con un enorme excedente de litio separado, consumido principalmente durante el siglo XX. El informe indicaba 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. ^{[ 209 ]}

Los reactores que utilizan litio-7 calientan agua a alta presión y transfieren el calor a través de intercambiadores de calor propensos a la corrosión. Estos reactores emplean litio para contrarrestar los efectos corrosivos del ácido bórico , que se añade al agua para absorber el exceso de neutrones. ^{[ 209 ]}

El litio es útil en el tratamiento del trastorno bipolar . El litio es útil como tratamiento de mantenimiento y especialmente útil para tratar la manía. ^{[ 210 ]} Las sales de litio también pueden ser útiles para diagnósticos relacionados, como el trastorno esquizoafectivo y el trastorno depresivo mayor cíclico . ^{[ 211 ]} La parte activa de estas sales es el ion litio Li ⁺ . ^{[ 212 ]}

El litio puede aumentar el riesgo de desarrollar la anomalía cardíaca de Ebstein en bebés nacidos de mujeres que toman litio durante el primer trimestre del embarazo. ^{[ 213 ]} El exceso de litio puede provocar toxicidad por litio . ^{[ 214 ]} El carbonato de litio se clasifica como estabilizador del estado de ánimo y figura en la Lista de Medicamentos Esenciales de la Organización Mundial de la Salud . ^{[ 215 ]}

Varios ensayos controlados aleatorios y otros estudios realizados durante más de 40 años han demostrado que el litio es altamente efectivo para reducir el suicidio entre personas con trastornos del estado de ánimo . ^{[ 216 ] [ 217 ]} Además de sus efectos sobre el suicidio, el litio también reduce la mortalidad por todas las causas en personas con trastornos del estado de ánimo. ^{[ 218 ]}

El uso de litio se ha correlacionado con una reducción de los suicidios, incluso en dosis muy bajas. ^{[ 219 ] [ 220 ]} Cantidades mínimas de litio en el suministro de agua se han asociado con un menor riesgo de suicidio, homicidio, violación, arrestos por drogas y otros delitos. ^{[ 219 ] [ 221 ] [ 222 ]}