Lithium là gì?

Kim loại nhẹ nhất được biết cũng có thể làm tâm trạng bạn cảm thấy nhẹ nhõm. Lithium, số nguyên tử 3, là một nguyên tố có nhiều công dụng. Nó được sử dụng trong chế tạo máy bay và trong những loại pin nhất định. Nó cũng được dùng trong chăm sóc sức khỏe tâm thần: Lithium carbonate là thuốc điều trị thông dụng cho chứng rối loạn lưỡng cực, giúp ổn định tâm trạng bức bối do bệnh tật gây ra. Lithum có một câu chuyện khám phá hào nhoáng – đúng theo nghĩa đen. Nhà tự nhiên học và chính khách Brazil, Jozé Bonifácio de Andralda e Silva, tìm thấy khoáng chất petalite (LiAlSi₄O₁₀) trên hòn đảo Utö ở Thụy Điển vào thập niên 1970. Khoáng chất ấy có màu trắng đến xám, nhưng khi bị ném vào lửa, nó cháy rực màu đỏ thắm.

Năm 1817, nhà hóa học Thụy Điển Johan August Arfwedson phát hiện thấy petalite có chứa một nguyên tố chưa biết trước đó. Ông không thể tách kim loại ấy hoàn toàn, nhưng ông tách được một trong các muối của nó. Tên gọi lithium có xuất xứ từ “lithos”, tiếng Hi Lạp nghĩa là “đá”.

Mãi đến năm 1855 mới có người tách được lithium: Nhà hóa học Anh Augustus Matthiessen và nhà hóa học Đức Robert Bunsen cho dòng điện chạy qua lithium chloride để tách ra nguyên tố lithium.

Các tính chất vật lí

• Số nguyên tử (số proton trong hạt nhân): 3
• Kí hiệu nguyên tử: Li
• Trọng lượng nguyên tử (khối lượng trung bình của nguyên tử): 6,941
• Tỉ trọng: 0,534 g/cm3
• Pha ở nhiệt độ phòng: Rắn
• Điểm nóng chảy: 180,5 độ Celsius
• Điểm sôi: 1342 độ Celsius
• Số lượng đồng vị (các nguyên tử của cùng một nguyên tố nhưng có số lượng neutron khác nhau): 10; 2 đồng vị bền
• Các đồng vị thông dụng nhất: Li-7 (92,41% hàm lượng tự nhiên), Li-6 (7,59% hàm lượng tự nhiên)

Nhiều dụng cụ điện tử sử dụng pin chứa kim loại lithium hoặc các hợp chất lithium. Ảnh: AlexLMX

Bộ não hoạt động nhờ lithium

Lithium là một kim loại đặc biệt ở nhiều mặt. Nó nhẹ và mềm – mềm đến mức bạn có thể cắt nó bằng dao làm bếp và nhẹ đến mức nó nổi trên nước. Nó ở dạng rắn trong một ngưỡng nhiệt độ rộng, nó là một trong những kim loại có điểm nóng chảy thấp nhất và điểm sôi cao.

Giống như họ hàng kim loại kiềm của nó, sodium, lithium phản ứng mãnh liệt với nước. Hỗn hợp gồm Li và H₂O tạo thành lithium hydroxide và hydrogen, nó thường cháy nổ thành ngọn lửa màu đỏ.

Lithium chỉ chiếm khoảng 0,0007% lớp vỏ Trái Đất, và ta chỉ có thể tìm thấy nó trong các khoáng chất và muối. Các muối lithium có sức mạnh làm thay đổi bộ não: Muối lithium là loại thuốc đầu tiên được Cục quản lí Thực phẩm và Dược phẩm (Mĩ) cấp phép để điều trị chứng hưng cảm và trầm cảm.

Ngày nay, lithium carbonate là hợp chất thường được bán dưới dạng dược phẩm. Không ai biết chính xác lithium hoạt động như thế nào để làm ổn định tâm trí. Các nghiên cứu cho thấy nó có nhiều tác dụng lên hệ thần kinh. Năm 2008, chẳng hạn, các nhà nghiên cứu đã tường thuật trên tạp chí Cell rằng lithium làm gián đoạn hoạt động của thụ thể đối với chất dẫn truyền thần kinh dopamine. Theo một nghiên cứu năm 2011 trên tạp chí Biological Psychiatry, lithium còn làm tăng dung tích não. Trong một nghiên cứu trên các con sâu, các nhà sinh học tại MIT tìm thấy lithium làm ức chế một protein chủ chốt trong não sâu, khiến các neuron liên kết với một hành vi tránh né không hoạt động nữa. Về cơ bản, các con sâu ngừng tránh né các vi khuẩn có hại nếu không có protein đó. Các kết quả này cho thấy lithium làm ngừng những neuron nhất định trong não và có thể có tác dụng làm dịu thần kinh, các nhà nghiên cứu báo cáo trên tạp chí Current Biology năm 2016.

Lithium trong không gian

Lithium, cùng với các nguyên tố nhẹ thứ nhất và thứ hai (hydrogen và helium), là những nguyên tố duy nhất được tạo ra tại thời khắc vũ trụ ra đời. Tuy nhiên, theo lí thuyết Vụ Nổ Lớn (Big Bang) thì vũ trụ lẽ ra phải có lượng lithium gấp ba lần mới có thể giải thích những ngôi sao già nua nhất, một vấn đề thường được gọi là bài toán lithium mất tích. Khám phá về “lithium mất tích” này được thực hiện lần đầu tiên vào thập niên 1980, theo lời Pasquale Serpico, một nhà vũ trụ học tại Trung tâm Nghiên cứu Khoa học Quốc gia (CNRS) và Đại học Savoy Mont Blanc ở Pháp. Nó đem lại “căng thẳng” giữa dữ liệu Big Bang và các quan trắc sao đang cho các nhà nghiên cứu biết về hàm lượng lithium.

Các nhà thiên văn vật lí vẫn tiếp tục tìm kiếm phần “lithium mất tích” này nhằm giải thích vì sao nó mất tích. Thật vậy, mới đây các nhà nghiên cứu vừa tìm thấy một ngôi sao khổng lồ chứa lượng lithium gấp 3.000 lần so với các sao khổng lồ bình thường. Họ công bố kết quả ấy trên tạp chí Nature Astronomy tháng Tám năm 2018. Họ đi đến hai giải đáp khả dĩ: ngôi sao khổng lồ đã nuốt chửng hành tinh của nó, hấp thụ lithium từ bên ngoài; lithium cũng có thể hình thành bên trong sao, đi tới bề mặt của nó trước khi sức nóng của những lớp sâu bên dưới làm nó bay hơi.

Một số thông tin thêm về lithium

• Pin lithium-ion là chìa khóa cho bộ nguồn gọn nhẹ, sạc được dành cho laptop, điện thoại và các dụng cụ kĩ thuật số khác. Theo Cục Địa chất Mĩ, trong năm 2014 Argentina và Chile mỗi nước đã tăng 15% sản lượng lithium mới đáp ứng nhu cầu thế giới đang tăng dần. Nhu cầu lithium toàn thế giới trong năm 2014 tăng 6%.
• Lithium và một thành phần khác của pin, cobalt, có thể trở nên khan hiếm khi nhu cầu tăng lên. Đó là nhận định của Stefano Passerini và Daniel Buchholz, tại Học viện Helmholtz Ulm ở Đức. Họ mô tả phân tích của họ về khả năng cung ứng các nguyên tố đó trong tương lai trên tạp chí Nature Reviews Materials năm 2018. Như vậy, các nhà nghiên cứu buộc phải thúc đẩy các công nghệ pin mới dựa trên các nguyên tố khác, không độc hại.
• Nước Mĩ có một quặng lithium ở Nevada, theo USGS. Chile và Australia sản xuất nhiều lithium nhất trên thế giới.
• Lithium có mặt tự nhiên trong nước uống liên quan đến mức tự vẫn thấp hơn, theo một nghiên cứu hồi năm 2009 nhấn mạnh vai trì của lithum trong não. Nhưng các bác sĩ tâm thần nên thận trọng khi kê toa lithium liều lượng cao, đặc biệt vì nó có thể đi qua nhau thai và có những tác dụng chưa biết đối với sự phát triển thai nhi.
• Lithium có mặt trong các màn trình diễn pháo hoa đẹp mắt: Hỗn hợp muối lithium và strontium, cùng với một số hóa chất khác, tạo ra màu sắc đỏ rực của pháo hoa.

Nguồn: LiveScience

Bài trước | Bài kế tiếp