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Litio

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Litio
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Presentación

El litio (en griego: λιθίον, ‘piedrecita’) es un elemento químico de símbolo Li y número atómico 3. El litio es un elemento químico natural que se encuentra en rocas, mar y también en seres vivos. Plantas, vertebrados e invertebrados contamos con niveles de litio en nuestro cuerpo, aunque todavía no se sabe muy bien qué hace ahí (parece demostrado que podemos vivir sin litio en nuestro cuerpo perfectamente).

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Contenido

Aunque no dispongamos de litio en grandes cantidades de manera natural, este elemento es un famoso del “maletín del psiquiatra” debido a los efectos estabilizadores del humor de su consumo que han resultado útiles en el tratamiento del trastorno bipolar, sobretodo para “amortiguar” los episodios maníacos sobretodo para reducir el riesgo de suicidio en los enfermos, y para aumentar el efecto de otros medicamentos en las depresiones unipolares (lo que típicamente se conoce como depresión”.

Sus efectos, a grosso modo, se deben a la capacidad del litio para disminuir la síntesis de norepinefrina y para aumentar la síntesis de serotonina en nuestro sistema nervioso.En la tabla periódica, se encuentra en el grupo 1, entre los elementos alcalinos. En su forma pura, es un metal blando, de color blanco plata, que se oxida rápidamente en aire o agua. Es el elemento sólido más ligero y se emplea especialmente en aleaciones conductoras del calor, en baterías eléctricas y, sus sales, en el tratamiento del trastorno bipolar.

Es el metal más ligero, su densidad es la mitad de la del agua. Al igual que los demás metales alcalinos es univalente y muy reactivo, aunque menos que el sodio, por lo que no se encuentra libre en la naturaleza. Acercado a una llama la torna carmesí pero, si la combustión es violenta, la llama adquiere un color blanco brillante.

Etimología

El litio toma su nombre del griego λίθoς -ου, ‘piedra’. El nombre del elemento proviene del hecho de haber sido descubierto en un mineral, mientras que el resto de los metales alcalinos fueron descubiertos en tejidos de plantas.

Historia

El litio fue descubierto por Johann Arfvedson en 1817. Arfvedson encontró este elemento en la espodumena y lepidolita de una mina de petalita, LiAl (Si2O5), de la isla Utö (Suecia) que estaba analizando. En 1818 C.G. Gmelin fue el primero en observar que las sales de litio tornan la llama de un color rojo brillante. Ambos intentaron, sin éxito, aislar el elemento de sus sales, lo que finalmente consiguieron William Thomas Brande y Sir Humphrey Davy mediante electrólisis del óxido de litio.

En 1923 la empresa alemana Metallgesellschaft AG comenzó a producir litio mediante la electrólisis del cloruro de litio y cloruro de potasio fundidos.

En el 2010, las baterías de litio se han convertido en el método principal para reemplazar a los contaminantes combustibles fósiles. El "triángulo del litio" compuesto por el salar de Uyuni, en Bolivia, el salar de Atacama, en Chile y el salar del Hombre Muerto en Argentina concentran aproximadamente entre el 50 y el 85 % de ese mineral.2 3 El crecimiento acelerado en el uso del ion-litio ha provocado que una tonelada de litio suba su precio, desde los 450 dólares que costaba en 2003 hasta los 3.000 dólares en 2009.

Aplicaciones

Por su elevado calor específico, el litio se emplea en aplicaciones de transferencia de calor, y por su elevado potencial electroquímico constituye un ánodo adecuado para las baterías eléctricas. También se le dan los siguientes usos:

  • El cloruro de litio y el bromuro de litio tienen una elevada higroscopicidad por lo que son excelentes secantes. El segundo se emplea en bombas de calor de contracción, entre otros compuestos como el nitrato de litio.
  • Las sales de litio, particularmente el carbonato de litio (Li2CO3) y el citrato de litio, se emplean en el tratamiento de la manía y la depresión bipolar, así como en otras psicopatologías. Es un estabilizador del estado de ánimo. Es el único fármaco antimaníaco[cita requerida]. Sus mecanismos de acción son varios: 1. Bloquea la liberación de dopamina -bloquea la hipersensibilidad de los receptores dopaminérgicos-. Bloquea resultados en la neurona posináptica -bloquea la reutilización de grupos fosfatos del trifosfato inositol que activa la liberación de calcio-; 3. Reemplaza el sodio en el canal sináptico por ser más pequeño y el potencial de acción se hace más lento, haciendo que el paciente se calme. El litio no es sustrato para la bomba sustrato sodio potasio ATPasa que impide el paso de los iones de sodio, reemplazando la concentración del sodio, lo cual en altas concentraciones puede resultar tóxico.
  • El estearato de litio es un lubricante de propósito general en aplicaciones a alta temperatura.
  • El litio es un agente altamente empleado en la síntesis de compuestos orgánicos, usado para la coordinación de ligandos a través del intermedio litiado.
  • El hidróxido de litio se usa en las naves espaciales y submarinos para depurar el aire extrayendo el dióxido de carbono.
  • Es componente común de las aleaciones de aluminio, cadmio, cobre y manganeso empleadas en la construcción aeronáutica, y se ha empleado con éxito en la fabricación de cerámicas y lentes, como la del telescopio de 5,08 m de diámetro (200 pulgadas) de Monte Palomar.
  • También tiene aplicaciones nucleares.[1]

Abundancia y obtención

Campos de Litio en Salar de Atacama en Chile

El litio es un elemento moderadamente abundante y está presente en la corteza terrestre en 65 partes por millón (ppm). Esto lo coloca por debajo del níquel, cobre y wolframio y por encima del cerio y estaño, en lo referente a abundancia.

Se encuentra disperso en ciertas rocas, pero nunca libre, dada su gran reactividad. Se encuentra en pequeña proporción en rocas volcánicas y sales naturales, como en el Salar de Uyuni en Bolivia (que tiene el 80 % de las reservas mundiales) o el Salar de Atacama en Chile (5 % de las reservas). Hay otros salares de menor tamaño en la Puna Argentina, y otros yacimientos importantes localizados recientemente en Afganistán. Desde 2010 se investigan, descubiertas recientemente en Afganistán, unas reservas cuya magnitud todavía está por determinarse con precisión, pero que podrían cambiar radicalmente la evaluación de los porcentajes antes mencionados y la evolución de los acontecimientos políticos y económicos de aquel país.

El litio, junto al hidrógeno y al helio, es uno de los únicos elementos obtenidos en el Big Bang. Todos los demás fueron sintetizados a través de fusiones nucleares en estrellas en la secuencia principal o durante estallidos de supernovas. Industrialmente es obtenido a partir de la electrólisis del cloruro de litio fundido (LiCl).

Desde la Segunda Guerra Mundial la producción de litio se ha incrementado enormemente, separándolo de las rocas de las que forma parte y de las aguas minerales. Los principales minerales de los que se extrae son lepidolita, petalita, espodumena y ambligonita. En Estados Unidos se obtiene de las salinas de California y Nevada principalmente.

Isótopos

Los isótopos estables del litio son dos, Li-6 y Li-7, siendo éste último el más abundante (92.5 %). Se han caracterizado seis radioisótopos siendo los más estables el Li-8 con un periodo de semidesintegración de 838 milisegundos y el Li-9 con uno de 178.3 ms. El resto de isótopos radiactivos tienen periodos de semidesintegración menores de 8,5 ms. También se da, en laboratorio, el isótopo inestable Li-11-

Los pesos atómicos del litio varían entre 4.027 y 11.0348 uma del Li-4 y el Li-11 respectivamente. El modo de desintegración principal de los isótopos más ligeros que el isótopo estable más abundante (Li-7) es la emisión protónica (con un caso de desintegración alfa) obteniéndose isótopos de helio; mientras que en los isótopos más pesados el modo más habitual es la desintegración beta, (con algún caso de emisión neutrónica) resultando isótopos de berilio.

El Li-7 es uno de los elementos primordiales, producidos por síntesis nuclear tras el big bang. Los isótopos de litio se fraccionan sustancialmente en una gran variedad de procesos naturales, incluyendo la precipitación química en la formación de minerales, procesos metabólicos, y la sustitución del magnesio y el hierro en redes cristalinas de minerales arcillosos en los que el Li-6 es preferido frente al Li-7, etc.

Precauciones

Al igual que otros metales alcalinos, el litio puro es altamente inflamable y ligeramente explosivo cuando se expone al aire y especialmente al agua. Es además corrosivo por lo que requiere el empleo de medios adecuados de manipulación para evitar el contacto con la piel. Se debe almacenar en un hidrocarburo líquido como vaselina o aceite mineral. Puede generar hipotiroidismo al impedir la entrada del yodo a la hormona tiroidea. El litio no es sustrato para la bomba sustrato sodio potasio ATPasa que impide el paso de los iones de sodio, reemplazando la concentración del sodio, lo cual en altas concentraciones puede resultar tóxico.

Papel biológico

Se sabe que puede sustituir al sodio a nivel de las membranas biológicas, pero se ha encontrado que incrementa la permeabilidad celular y actúa sobre los neurotransmisores, favoreciendo la estabilidad del estado anímico. Por lo que se utiliza para tratar y prevenir episodios de manía en la enfermedad bipolar.[2][3]

El litio, el nuevo oro de América Latina

Las enormes potencialidades del litio en el triángulo formado entre Bolivia, Chile y Argentina, han desatado la “fiebre del litio” para explotar estos recursos, utilizados cada vez más para los vehículos eléctricos y las baterías de celulares y computadoras.

Entre más automóviles eléctricos circulen por las calles y más computadoras y celulares se vendan, el litio, el "petróleo del futuro", será cada vez más requerido, y el "triángulo del litio", entre Argentina, Bolivia y Chile, que contiene el 85 por ciento de las reservas mundiales, será el objeto de la codicia de las grandes empresas de automóviles y comunicaciones, que dependen del preciado metal para sus cada vez más exigentes baterías.

En Argentina, la decisión del gobierno de Mauricio Macri de eliminar las retenciones a la exportación para la industria minera, ha generado una ola de interés por parte de empresarios de distintos países, que se disponen a participar en esta carrera por ver quién se queda con la exportación de este precioso metal.

La compañía Posco, la principal siderúrgica de Corea del Sur, anunció que el comienzo de la construcción de una planta para la producción de litio para baterías en la provincia de Salta, Argentina. Según La Nación de Buenos Aires, empresarios japoneses y australianos de la empresa Orocobre Limited desarrollan proyectos de litio para Toyota Tsusho y Jujuy Energía y Minería Sociedad del Estado (Jemse) en la provincia argentina de Jujuy. Por su parte, un grupo de empresarios jujeños se reunió con el embajador de China para desarrollar un proyecto minero. En la comitiva del presidente François Hollande, de visita en Buenos Aires el 24 de febrero, participan empresarios del grupo Eramet, que va a invertir 260 millones de dólares en sociedad con la empresa pública Remsa de Salta.

De acuerdo con el diario, Argentina tiene más de 128 millones de toneladas de carbonato de litio, la cuarta reserva mundial, y se calcula que la producción de los próximos cuatro años abastecería toda la demanda de la industria japonesa de baterías para celulares y autos eléctricos en todo el mundo.

Organizaciones defensoras del medio ambiente y las comunidades indígenas han denunciado los posibles efectos de la extracción de litio en los salares, debido al elevado consumo de agua y a los elementos químicos que se utilizan. En 2010, 33 comunidades originarias presentaron una acción de amparo a la Corte Suprema de Justicia argentina exigiendo una consulta previa sobre estos proyectos, y, ante la negativa de la Corte, se dirigieron a la Corte Interamericana de Derechos Humanos (CIDH).

Pía Marchegiani, directora de Participación ciudadana de la Fundación Ambiente y Recursos Naturales de Argentina, dijo a Sputnik que las comunidades originarias "reclaman su derecho de consulta previa, según el convenio 169 de la Organización Internacional del Trabajo (OIT) y la Declaración de Pueblos Indígenas de las Naciones Unidas, que Argentina suscribió y según la cual no se puede tomar la decisión de extraer litio sin la consulta de las comunidades".

"Cada salar tiene sus problemáticas. En Salinas Grandes, ubicado en las provincias de Salta y Jujuy, las comunidades están muy organizadas y piden que no entre ninguna empresa minera hasta que se cumpla con la consulta", agrega Marchegiani.

La discusión son los impactos ambientales, pues las comunidades no saben bien qué cambios traerá esa explotación, dependiendo de la cantidad de agua que se necesite. "No hay estudios claros de base, que den cuenta del funcionamiento de toda la cuenca hídrica, para ver cuánta agua requiere cada proyecto", agrega.

La codicia por el litio va en aumento. Según el portal iProfesional, "los precios del metal se han disparado 47 por ciento en lo que va de año respecto de su promedio de 2015 y Citigroup proyecta que la tendencia se mantenga hasta 2017, a medida que la demanda aumenta 64 por ciento a 2020".

China se ha fijado la meta de contar con cinco millones de autos eléctricos para 2020. Nissan y Renault anunciaron que las ventas de vehículos impulsados por baterías de litio alcanzaron un récord en 2015, mientras que la alemana Audi comenzará a producir su primer deportivo utilitario eléctrico (SUV, por sus siglas en inglés) en 2018. Tesla, el fabricante de autos eléctricos de lujo, tiene planes para abrir la primera de sus "Gygafactories", gigantescas plantas de baterías, en Nevada, y va a requerir 25 mil toneladas de hidróxido de litio anuales, 45 por ciento de la oferta mundial.

El Litio en los seres humanos

El litio se usa desde hace décadas para tratar a personas con trastorno bipolar, problema que altera los estados psiquiátricos y genera variaciones bruscas de euforia o tristeza exageradas. Los efectos, sin embargo, nunca se habían descifrado. El estudio en Río permitirá que la investigación adopte nuevos rumbos.

De acuerdo con el análisis, el litio afecta a una sustancia vinculada al almacenamiento de energía del organismo, en que la molécula fosfoglicomutase constituye una enzima catalizadora de las reacciones. La acción de la fosfoglicomutase era bloqueada por el litio de la levadura Saccharomyces cerevisiae, microbio usado para fermentar el pan y con un nivel bioquímico básico igual al del cerebro humano.

La actuación del elemento químico en la levadura originó una caída brusca en la producción de las enzimas porque la molécula controla el metabolismo de la galactosa (leche y azúcar) y las reservas de energía del organismo. Esa actuación se centra en la glicose, principal combustible de los seres vivos que se almacena en el cuerpo en forma de glicogenio.

Litio y tasa de suicidio

Que nuestra salud mental depende, entre otros factores estructurales y evolutivos, de un cierto equilibrio químico en el cerebro es algo comúnmente conocido. Los fármacos destinados a la curación o alivio de muchas psicopatologías trabajan precisamente alterando o estabilizando la química cerebral del paciente. Muchas drogas están diseñadas para alterar positivamente nuestro estado de ánimo. Es más, nuestra dieta diaria es capaz de influir en nuestro estado de ánimo. Se está haciendo poco a poco normal (sin falta de controversia) ver anunciados suplementos vitamínicos que van orientados precisamente a mejorar nuestro estado de ánimo. Pero no hace falta recurrir a los suplementos. Nuestra dieta normal debe cubrir las necesidades energéticas y químicas de nuestro cuerpo (¡por eso debe ser variada y equilibrada!), y nuestro cerebro forma parte de ese cuerpo y de esa receta de ingredientes. Si nuestro cerebro no obtiene lo que necesita en la dieta u obtiene cosas que no necesita, puede alterarse su funcionamiento.

Esto anterior abre multitud de preguntas. ¿Cómo podemos saber las consecuencias anímicas de cada cosa que ingerimos? ¿Y si tu alimento favorito resulta que te deprime? ¿Podrías ser una persona más alegre simplemente cambiando de dieta? No nos pongamos nerviosos antes de tiempo. Muchas empresas y marcas se aprovechan de este vínculo entre dieta y estado de ánimo para hacer promesas discutibles (“Coma este yogurt y se sentirá feliz cada día”), pero lo cierto es que el vínculo existe. Desgraciadamente (o por suerte) cada persona es un mundo y la química de cada cual es la química de cada cual. Por esto debemos huir de eslóganes absolutistas como el de algunos productos.

Estructura de la Fenilalanina

Empezamos a explorar este tema en “Fenilalanina: ¿la chispa de la felicidad?” en el que utilizamos la “feliz coincidencia” entre el eslogan de la marca Coca-Cola, “La chispa de la felicidad”, el hecho de que sus productos light (como muchos productos light) contengan una fuente de fenilalanina y el hecho de que el déficit de fenilalanina forme parte de una de las hipótesis que trata de explicar la depresión. Vimos que un defecto de fenilalanina en la dieta puede tener un efecto negativo en el humor y viceversa, pero que la relación está lejos de ser lineal. No podemos hablar de que un alimento nos hace feliz o tristes. Tampoco podemos decir que aumentar mediante complementos vitamínicos la dosis de cierta sustancia que nuestro cerebro necesita para su normal funcionamiento signifique un aumento proporcional del correcto funcionamiento cerebral. La química cerebral está lejos de ser una sencilla regla de tres.

Pero, repetimos, que la relación sea opaca y compleja no significa que no exista relación entre la ingesta de ciertas sustancias y nuestro estado de ánimo o en el reflejo de nuestro estado de ánimo. Aunque la psicofarmacología nos lo confirma a diario, hoy vamos a ver un ejemplo muy curioso de ello.

La relación entre litio y tasa de suicidio, más concretamente de la relación entre el nivel de litio en el agua corriente y la tasa de suicidio en la población.

¿Menos suicidios por beber agua de la llave?

Si la ingesta de litio tiene efectos en nuestro humor y el litio está presente en la naturaleza, ¿el nivel de litio en el entorno puede influir en nuestro humor? La respuesta parece positiva. ¿Cómo puede ser esto?

El litio, como dijimos, es un elemento químico que puede encontrarse en rocas, en el agua y en otros seres vivos. Si ingerimos agua y otros seres vivos y además el agua de la lluvia es capaz de derivar parte del litio de las rocas al agua de los ríos o a suelos de cultivo, la relación se vuelve plausible.

Varios estudios han abordado la relación entre el contenido en las aguas de litio y tasa de suicidio. Uno de ellos realizado en Texas describió una relación negativa entre los niveles en los depósitos de agua municipales de litio y tasa de suicidio. Esto es, cuanta mayor cantidad de litio en los depósitos, menor era la tasa de suicidio local, y viceversa. Otro realizado en Japón también describió una correlación igualmente negativa entre la cantidad en el agua corriente de litio y tasa de suicidio en la prefectura de Oita.

Aunque los anteriores estudios fueron criticados por no controlar variables que pudieran estar interviniendo en esta aparente relación negativa entre litio y tasa de suicidio, otro estudio realizado en Austria aportó más luz a esta curiosa relación. Esta vez se controlaron variables que ya habían mostrado tener relación en la tasa de suicidio: la densidad de población, el nivel de servicios de salud mental existente, el nivel socioeconómico y, también, la proporción de cristianos católicos.

Para el estudio se tomaron más de 6000 muestras de agua de 99 distritos austriacos. Los resultados mostraron una correlación negativa elevada entre niveles de litio y tasa de suicidio local, es decir, mayores niveles de litio indicaban menores niveles de suicidio, esta vez sin interferencia de otras posibles relaciones como el nivel socioeconómico o el nivel de servicios de salud mental. Tras análisis estadísticos, aunque la relación no era total, se pudo establecer que los niveles de litio en el agua eran un buen predictivo de la tasa de suicidio.

Gráfico que muestra la relación negativa entre niveles de litio y tasa de suicidio. A menores niveles de litio (izquierda, eje x) mayor tasa de suicidio (arriba, eje y) Extraído del estudio de Kapusta et al.

A pesar de la correlación intensa encontrada, no podemos establecer con este tipo de estudios una relación causal entre nivel de litio y tasa de suicidio. No podemos afirmar que una población se “suicide menos”, invariablemente, porque haya más litio en sus aguas o en los alimentos que consume. Pero la relación entre litio y tasa de suicidio existe y es un predictor a tener en cuenta. Sobretodo dan pie y abren interesantes caminos para seguir explorando la siempre sorprendente química de nuestro cerebro.[4]

Alimentos ricos en Litio

Podemos encontrar el oligoelemento Litio en prácticamente todos los alimentos; estos son los más importantes:

  • Origen animal: El pescado, Vísceras (riñones e hígado).
  • Origen vegetal: Berros, Cereales integrales, Frutos del bosque (moras,grosellas, fresas, etc.), Germinados (alfalfa ysoja), Legumbres, Nabos, Papas, Pimientos, Tomates.
  • Especias: Jengibre, Romero, Tomillo.

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