عنصر لیتیوم

مقدمه ای بر لیتیوم

لیتیوم به عنوان سومین عنصر در جدول تناوبی عناصر که درست زیر هیدروژن و در سمت چپ بریلیم قرار دارد، جای خود را می گیرد. این اولین فلز روی میز است (به استثنای هیدروژن فلزی کمیاب) و نام آن از کلمه یونانی “lithos” به معنای “سنگ” گرفته شده است. بسیاری از فن‌آوری‌های مدرن از لیتیوم استفاده می‌کنند و ثابت شده است که برای توسعه اقتصاد قرن بیست و یکم حیاتی است.

ده حقیقت جالب در مورد لیتیوم

• قیچی می تواند این عنصر نرم را برش دهد
• لیتیوم به سرعت با اکسیژن موجود در هوا واکنش می دهد و خاکستری تیره یا سیاه می شود
• گریس حاوی لیتیوم در دمای بالا غلیظ می ماند، در حالی که سایر گریس ها مایع می شوند. این باعث می شود برای لوازم جانبی خودرو مفید باشد
• 7Up سودا تا سال 1950 حاوی لیتیوم سیترات بود که یک داروی تثبیت کننده خلق و خو بود.
• در باتری، لیتیوم 3+ ولت بیشتر از هر فلز دیگری تولید می کند
• لیتیوم بسیار سبک وزن است و برای قطعات خودرو مفید است
• لیتیوم در شرایط استاندارد کم چگالی ترین فلز است
• هیچ رسوب طبیعی لیتیوم خالص وجود ندارد
• نمک های لیتیوم دارای اثر ضد افسردگی قوی هستند
• محصولات آلومینیومی اغلب با لیتیوم برای کاهش وزن برش داده می شوند
• ⁶لی و ⁷لی دو ایزوتوپ لیتیوم هستند

در جدول تناوبی

در زیر هیدروژن و پس از هلیوم، لیتیوم با نماد اتمی Li و عدد اتمی 3 در گروه 1 جدول تناوبی قرار دارد. متعلق به یک خانواده عنصری به نام فلزات قلیایی است که شامل سدیم و پتاسیم است. مانند آن عناصر خواهر و برادر، لی فقط یک الکترون ظرفیت دارد.

الکترونگاتیوی آن در مقیاس پالینگ 0.98 است. یک پیکربندی الکترونی معمولی برای Li 1s است₂2 ثانیه_1.

در بدن انسان

تغذیه انسان به لیتیوم به عنوان یک ماده معدنی کمیاب نیاز ندارد، اما در طول 70 سال گذشته در کاربردهای دارویی مختلف مورد استفاده قرار گرفته است. از سال 1949، نمک هایی مانند کربنات لیتیوم به یک ماده فعال در درمان اختلالات دوقطبی و همچنین اسکیزوفرنی تبدیل شد که نتایج متفاوتی به همراه داشت.

آلیاژهای لیتیوم

رایج ترین آلیاژ آلیاژ آلومینیوم-لیتیوم است که کاربردهای صنعتی متعددی دارد. آلیاژهای آلومینیوم-لیتیوم در قاب وسایل نقلیه مانند هواپیماها، قطارها و خودروها کاربرد دارند. از آنجایی که لیتیوم کمترین چگالی فلز است، برای ایجاد قطعات سبک وزن بسیار کاربردی است. خودروهای سبک تر می توانند راندمان سوخت را بهتر به حداکثر برسانند. ترکیب دیگر، اکسید لیتیوم، به تولید شیشه سرامیک کمک می کند.

کاربردها در دنیای مدرن

برجسته ترین کاربرد لیتیوم امروزه در مورد الکترونیک، به ویژه باتری های لیتیوم یونی است. این باتری ها توسعه خود را در اوایل دهه 1980 مشاهده کردند. یک الکترود منفی مبتنی بر کربن و یک الکترود مثبت مبتنی بر اکسید فلز این باتری ها را تشکیل می دهند. هر الکترود بسته به جهت جریان از طریق سلول می تواند بین آند یا کاتد عمل کند. باتری های لیتیوم یون انقلابی در الکتروشیمی هستند. آنها نسبت به باتری های سنتی دوام بیشتری دارند، سریعتر شارژ می شوند و انرژی بیشتری دارند. تقریباً تمام دستگاه‌های الکترونیکی قابل حمل و همچنین ابزارهای برقی و اتومبیل‌های الکتریکی از این باتری‌های مدرن استفاده می‌کنند.

لیتیوم کی و چگونه کشف شد؟

در حدود دهه 1800، شیمیدان برزیلی خوزه بانیفاسیو دی آندرادا، ماده معدنی پتالیت را در معدنی در سوئد کشف کرد. پتالیت به عنوان اولین ماده معدنی حاوی لیتیوم شناخته شد. با این حال، عنصر لیتیوم به درستی جدا نشد تا اینکه 17 سال بعد، شیمیدان سوئدی، یوهان آگوست آرفودسون، آنالیز شیمیایی روی سنگ پتالیت انجام داد. او مشاهده کرد که این عنصر جدید ترکیباتی مشابه سدیم و پتاسیم را تشکیل می دهد و به قرارگیری نهایی آن در جدول تناوبی اشاره می کند.

لیتیوم در کجای کیهان وجود دارد؟

اخیر تحقیقات ناسا نشان می دهد که بیشتر لیتیوم موجود در زمین از ستاره های دور سرچشمه می گیرد. به طور خاص، از یک رویداد ستاره ای که به عنوان نواختر کلاسیک شناخته می شود، یا زمانی که یک ستاره کوچک تحت گرانش یک ستاره بزرگتر فرو می ریزد. محققان دانشگاه ایالتی آریزونا با کمک مالی ناسا نشان دادند که بیشتر لیتیوم موجود در جهان از واکنش‌های هسته‌ای که این نواخته‌ها را نیرو می‌دهند منشأ می‌گیرد. تخمین زده می شود که تقریباً 97 درصد از لیتیوم روی زمین به این انفجارهای عظیم بین ستاره ای بازمی گردد!

روی زمین، لیتیوم در سنگ‌ها، آب و بافت‌های بیولوژیکی وجود دارد. تقریباً 0.003٪ در پوسته زمین وجود دارد.

ترکیبات، واکنش‌ها، حالت‌های اکسیداسیون، جداسازی

خواص شیمیایی

لیتیوم تنها فلزی است که با نیتروژن موجود در هوا واکنش داده و نیترید تشکیل می دهد. در هوا، با اکسیژن واکنش می دهد و فلز را به رنگ خاکستری کدر تبدیل می کند. وقتی لیتیوم در آب شناور می‌شود، واکنش نشان می‌دهد و اکسیژن آب را می‌دزدد و حباب‌های هیدروژن را در این فرآیند آزاد می‌کند.

ترکیبات لیتیوم

لیتیوم دارای حالت بار/اکسیداسیون +1 است. طبیعتاً تمایل به تشکیل ترکیباتی با آنیونهای با بار 1- دارد. با این حال، زمانی که اتم‌های لیتیوم متعددی وجود دارد، می‌تواند ترکیباتی را با انواع دیگر آنیون‌ها تشکیل دهد، تا زمانی که بار کل ترکیب به صفر برسد.

لیتیوم بی کربنات (LiHCO₃)

ترکیب فعال در داروهایی که برای درمان اختلالات دوقطبی، مسائل شیدایی و افسردگی استفاده می شود. برای چندین دهه به عنوان یک تقویت کننده خلق و خو مورد مطالعه قرار گرفته است.

لیتیوم هیدرید (LiH)

LiH به عنوان یک ترکیب پیش ساز برای سنتز بیشتر ترکیبات لیتیوم عمل می کند. این شکل از هیدروژن به تثبیت و ذخیره سوخت موشک کمک می کند.

لیتیوم فسفات (Li₃PO₄)

به عنوان یک الکترولیت در ایجاد باتری های با کارایی بالا عمل می کند.

اکسید لیتیوم (Li₂O)

به عنوان شار در لعاب های سرامیکی استفاده می شود. هنگامی که با مس استفاده می شود، می تواند رنگ آبی ایجاد کند.

لیتیوم کرومات (Li₂CrO₄)

کاربردهای متنوعی دارد، از جمله باتری، نگهدارنده چوب و بازدارنده خوردگی فلز.

لیتیوم کلرید (LiCl)

LiCl بسیار محلول در آب است و یکی از مرطوب ترین مواد شناخته شده است، به این معنی که به راحتی رطوبت / رطوبت هوا را جذب می کند. این باعث می شود در ساخت کولر گازی بسیار ارزشمند باشد.

لیتیوم بروماید (LiBr)

مشابه LiCl پسر عموی خود، LiBr بسیار مرطوب است، اما کاملاً محلول در آب نیست. سیستم های خشک کن صنعتی در مقیاس بزرگ از این ترکیب استفاده می کنند.

لیتیوم استئارات (C₁₈اچ₃₅LiO₂)

این ترکیب که به عنوان صابون طبقه بندی می شود، یک روان کننده مکانیکی همه منظوره عالی است، به ویژه در دماهای بالاتر موثر است.

فسفید لیتیوم (Li₃پ)

این ترکیب به عنوان یک نیمه رسانا در لیزرها و سایر الکترونیک با فرکانس بالا و توان بالا استفاده می شود.

جداسازی لیتیوم

کربنات لیتیوم اغلب از آب نمک در اعماق دریاچه های نمک استخراج می شود. سپس با یون‌هایی که آب نمک را تصفیه می‌کنند، مخلوط می‌شود، سپس می‌گذارند تا تبخیر شود، اغلب برای ماه‌ها در یک زمان. لیتیوم جدا شده به خودی خود بسیار مفید نیست، بنابراین معمولاً به کلرید لیتیوم تقطیر می شود که سپس در صنعت استفاده می شود.

خواص فیزیکی لیتیوم

لیتیوم یک فلز نرم سفید مایل به نقره ای با قابلیت چکش خواری مشابه سدیم است.

• نماد: لی
• نقطه ذوب (سلسیوس): 180.5
• نقطه جوش (سانتیگراد): 1342
• چگالی (gx سانتی متر³): 0.534
• جرم اتمی: 6.94 u
• الکترونگاتیوی (مقیاس پالینگ): 0.98
• طبقه بندی: فلز قلیایی
• فراوانی پوسته: 0.0017٪
• پیکربندی الکترون: 1 ثانیه₂2 ثانیه₁
• ایزوتوپ های کلیدی: Li-6، Li-7
• یافت می شود: به طور طبیعی در مواد معدنی لپیدولیت، اسپودومن
• سمیت: وقتی در بدن در سطوح شمالی 2.0 mEq/L وجود داشته باشد

از کجا می توانم لیتیوم عنصری بخرم؟

شما می توانید این عنصر پر جنب و جوش را در آمازون، Ebay یا از طریق فروشگاه های آنلاین عناصر مانند Luciteria خریداری کنید. هر گرم آن حدود 3 تا 12 دلار است. روغن معدنی عنصر را در بسته بندی احاطه می کند.