الليثيوم Lithium
العنصر الثالث في ترتيب الجدول الدوري للعناصر
* الليثيوم هو عنصر كيميائي قلوي , رمزه Li وعدده الذري 3 حيث يمتلك 3 بروتون و 4 نترونات في نواته , وكتلة الذرية 6.941 غ , وكثافته 0.534 غ / سم 3 , أكاسيده شديدة القاعدية . يقع الليثيوم في الجدول الدوري ضمن عناصر الدورة الثانية وفي المجموعة الأولى كأوّل العناصر القلويّة . الليثيوم النقي هو معدن ذو لون أبيض فضّي ، ليّن وخفيف ، حيث أنّه الأقلّ كثافة بين العناصر الكيميائيّة الصلبة وذلك في الظروف القياسيّة من الضغط والحرارة .
* لا يوجد في الطبيعة بصورته الحرّة نتيجة نشاطه الكيميائي الكبير ، لذلك يحفظ عادةً ضمن وسط من زيت معدني . عند درجة حرارة الغرفة وفي وسط جاف تماماً يتفاعل مع نيتروجين الهواء متحولاُ إلى نتريد الليثيوم Li3N. وهو كغيره من المعادن القلويّة يتفاعل بعنف مع الماء مطلقا الهيدروجين ومشكلاً هيدروكسيد الليثيوم . 2Li + 2H2O = 2LiOH + H2
* أوّل تطبيق لليثيوم كان استخدامه في إنتاج صابون الليثيوم الذي استخدم في تشحيم محرّكات الطائرات في الحرب العالميّة الثانيّة . لأنّ لصابون الليثيوم نقطة انصهار عالية مقارنةً مع صوابين الفلزّات القلويّة الأخرى .
* لليثيوم العديد من التطبيقات الهامّة أهمها دخوله في صناعة بطاريات الليثيوم المختلفة .
* عام 1800 اكتشف البرازيلي جوزيه بونيفاسيو دي أندرادا فلزّ البيتاليت (LiAlSi4O10) . وفي عام 1817 إكتشف الكيميائي يوهان آوغست أرفيدسون وجود عنصر جديد في فلزّ البيتاليت أثناء إجراء تجاربه عليه في مختبر بيرسيليوس وهو الذي دعاه بالهيليوم . ثم أظهر أرفيدسون فيما بعد وجود نفس العنصر في فلزات أخرى مثل الإسبودومين والليبيدوليت .
في عام 1818، كان العالم كريستيان غميلين أوّل من لاحظ أنّ أملاح الليثيوم تعطي لوناً أحمر زاهي للهب .
* أوّل تطبيق لليثيوم كان استخدامه في إنتاج صابون الليثيوم الذي إستخدم في تشحيم محرّكات الطائرات في الحرب العالميّة الثانيّة . لأنّ لصابون الليثيوم نقطة انصهار عالية مقارنةً مع صوابين الفلزّات القلويّة الأخرى .
* تمتلك تشيلي أكبر احتياطي من الليثيوم ، تليها أستراليا والأرجنتين والصين وكندا وروسيا والولايات المتحدة الأمريكية و ولاية غزني في أفغانستان .
* تُحضّر مركبات الليثيوم بدأً من كربونات الليثيوم التي يمكن تحضيرها من محاليله الملحيّة ( غالباً كلوريد الليثيوم ) بإضافة كربونات الصوديوم . فنحصل على راسب من كربونات الليثيوم , الشكل الصلب الشائع المعروض في السوق العالمية .
LiCl + Na2CO3 ⟶ Li2CO3 ↓ + 2NaCl
* ويتم الحصول على معدن الليثيوم بعملية تحليل كهربائي لمصهور كلوريد الليثيوم .
* خواصه الكيميائية :
1 – كبقية المعادن القلويّة فإنّ لليثيوم إلكترون تكافؤ وحيد ، والذي يمكن بسهولة التخلّي عنه والتحوّل إلى كاتيون .
2 – إنّ لليثيوم خاصّيّة تميّزه عن باقي الفلزّات القلويّة وهي تفاعله مع النيتروجين الجزيئي ليشكّل نتريد الليثيوم ، وذلك حتّى في درجة حرارة الغرفة . Li + N2 → 2Li3N6
3 – يشتعل الليثيوم النقي ويحترق عند تعرضه لأكسجين الهواء وعند التماس مع الماء أو الرطوبة Li + 2H2O = 2LiOH + H22
4 – يشكّل الليثيوم الهاليدات الموافقة : فلوريد LiF وكلوريد LiCl وبروميد LiBr ويوديد الليثيوم LiI . كما يشكّل العديد من المركّبات اللاعضوية مثل الكبريتيد (Li2S) والبير أوكسيد (LiO2) والكربيد (Li2C2) . والبورات Li2B4O7 والأميد LiNH2 والكربونات Li2CO3 والنترات LiNO3 .
* الاستخدامات :
1 – يدخل في تركيب الزجاج والخزف والمينا : حيث يعمل على تخفيض درجة انصهار ولزوجة المواد الداخلة في العمليّة ، كما يؤدي إلى تزجيج الخزف بخواص فيزيائيّة محسّنة ، من ضمنها انخفاض قيمة معامل التمدّد الحراري .
2 – يدخل في صناعة بطاريّات الليثيوم ، وذلك لكون قيمة كمون المسرى بالنسبة لليثيوم مرتفعة. فعلى سبيل المثال : فإنّ بطارية الليثيوم تولّد 3 فولت ، مقابل 2.1 فولت لبطارية الرصاص أو 1.5 فولت لبطارية زنك – كربون .
3 – شحوم التزليق : يدخل الليثيوم كما ذكرنا في تركيب شحوم التزليق .
4 – السبائك المعدنية : يدخل الليثيوم في سبائك مع الألومنيوم والكادميوم والنحاس والمنغنيز تستخدم في صناعة أجزاء الطائرات .
5 – العلاج الطبي :
يعدّ العلاج بالليثيوم أحد الوسائل لعلاج الاضطراب الفصامي العاطفي والاضطراب الاكتئابي،
6 – تطبيقات نوويّة :
أ – يستخدم النظير ليثيوم-6 كمصدر لإنتاج التريتيوم وكمادّة لاصطياد النيوترون في الاندماج النووي . بالمقابل ، فإنّ النظير ليثيوم-7 له أهمّيّة لاستخدامه كمادّة تبريد في المفاعلات النوويّة .
ب – استخدم دويتيريد الليثيوم LiD، وهو مركّب يحلّ فيه الديوتيريوم ( الهيدروجين الثقيل ) مكان الهيدروجين في هيدريد الليثيوم كوقود في النسخ الأولى من القنبلة الهيدروجينيّة .
7 – الألعاب النارية : نظراً للون القرمزي الذي يمنح الليثيوم للهب عند احتراقه ، فإنّ مركّبات الليثيوم تستخدم في صناعة الألعاب النارية والمواد المتوهجة
8- معالجة الهواء وتنقيته : تستخدم أملاح فوق أكسيد الليثيوم في الأماكن المغلقة مثل المركبات الفضائيّة والغوّاصات من أجل إزالة غاز ثنائي أكسيد الكربون من جانب , وتحرير غاز الأكسجين من جانب آخر, حسب التفاعل :
2Li2O2 + 2CO2 ⟶ 2Li2CO3 + O2
9 – تطبيقات حربية : يجري الآن إستخدام مركبات هيدريد الليثيوم المعقّدة , مثل هيدريد ألومنيوم الليثيوم [Li[AlH4 كمواد ذات طاقة عالية تضاف إلى وقود الصواريخ الصلب .
* لبعض أملاح الليثيوم مثل الكربونات أثر طبي وتستخدم ضمن لعلاج الاضطرابات العصبيّة نفسيّة مثل الهوس والاكتئاب .