리튬 Li

발견의 역사

1817년 스웨덴의 화학자 요한 아우구스트 아르프베드손은 베르셀리우스의 실험실에서 우퇴섬에서 나온 광물 페탈라이트를 분석하다가, 알칼리처럼 행동하지만 소듐이나 포타슘과는 맞지 않는 성분을 찾아냈다. 새 원소를 발견한 것이지만 금속 상태로 분리하지는 못했다.

금속 리튬의 첫 소량 시료는 1821년 무렵 윌리엄 토머스 브랜드가 산화 리튬에 전류를 흘려 얻었다. 1855년 로베르트 분젠과 오거스터스 마티선은 녹인 염화 리튬을 전기 분해해 더 많은 양을 만들었는데, 이 방식은 지금도 기본 제법으로 쓰인다. 이후 약 100년 동안 리튬은 쓰임이 적은 금속이었으나 핵무기 개발, 윤활 그리스, 그리고 리튬 이온 배터리가 등장하며 수요가 폭발적으로 늘었다.

이름의 유래

베르셀리우스는 돌을 뜻하는 그리스어 lithos에서 이름을 따왔다. 소듐과 포타슘은 식물의 재에서 먼저 알려졌지만 리튬은 광물에서 발견되었기 때문이다. 원소 기호 Li는 이름의 앞 두 글자이며, 한국어 '리튬'은 이를 소리대로 옮긴 것이다.

주요 용도

• 배터리: 리튬 이온·리튬 폴리머 전지가 휴대용 전자기기와 전기차 시장을 이끈다. 시계나 의료용 이식 기기에는 일차 리튬 전지가 들어간다.
• 유리·세라믹: 리튬 화합물은 녹는 온도를 낮추고, 급격한 온도 변화에 강한 조리 용기와 전기레인지 상판을 만든다.
• 윤활제: 리튬 비누로 굳힌 그리스는 넓은 온도 범위에서 성능을 유지한다.
• 합금: 알루미늄-리튬 합금은 항공기 구조재의 무게를 줄인다.
• 의약: 탄산 리튬은 20세기 중반부터 양극성 장애의 기분 안정제로 쓰였으며, 의사의 세심한 혈중 농도 관리가 필요하다.

동위원소

자연 리튬은 안정 동위원소 두 가지로 이루어진다. 리튬-7이 약 92~95%, 나머지가 리튬-6이다. 리튬-6은 중성자를 잘 흡수해 삼중수소를 만들기 때문에 원자력 기술과 미래 핵융합로 설계에서 중요하다. 리튬-7은 일부 원자로 냉각재에 쓰인다. 리튬의 방사성 동위원소는 모두 수명이 매우 짧다. 리튬은 빅뱅 때 만들어진 몇 안 되는 원소이기도 한데, 오래된 별에서 측정한 리튬-7의 양이 이론 예측보다 적어 '우주론적 리튬 문제'라는 수수께끼로 남아 있다.

생활 속 원소

리튬은 물과 반응해 수소를 내놓는다. 소듐보다는 덜 격렬하지만 기름이나 비활성 기체 속에 보관한다. 손상되거나 과열된 리튬 이온 배터리는 불이 날 수 있어 항공사는 보조 배터리를 위탁 수하물로 부치지 못하게 한다.

리튬은 필수 영양소는 아니지만 먹는 물에도 미량 들어 있다. 세계 공급량의 대부분은 오스트레일리아의 광산과 칠레·아르헨티나·볼리비아 소금 사막의 염수호에서 나온다.