عنصر الليثيوم، ما هو هذا المعدن وما هو تركيبه الذرى وما هى طريقة استخلاصه وأهم استخداماته؟
فى متابعتنا لسلسلة التعرف على عناصر الجدول الدورى الحديث على موقعنا الهندسة نتطرق فى هذا المقال للحديث عن عنصر الليثيوم، فنذكر ما هو هذا العنصر وما هو تركيبه الذرى، ونوضح طرق استخلاصه وأهم استخداماته، لذلك تابعوا معنا.
نبذة تعريفية
- الليثيوم ثالث عناصر الجدول الدوري ترتيباً وأول المعادن من حيث العدد الذرى وأحد الفلزات القلوية.
- هو أخف العناصر الصلبة تواجداً فى الطبيعة وأحد أكثر المعادن استخداماً فى صنع السبائك المعدنية.
- تم اكتشاف هذا العنصر على يد العالم Johan August Arfwedson سنة ١٨١٧م.
- يقع الليثيوم فى الجدول الدورى الحديث فى بداية الدور الثانية ويلى الهيدروجين مباشرة فى المجموعة (IA).
- له توصيلية كهربية عالية وكذلك له الخاصية المغناطيسية.
التركيب الذري لعنصر الليثيوم
- تحتوى ذرة عنصر الليثيوم على ثلاث بروتونات داخل النواة وأربع نيوترونات وكذلك تدور حول النواة ثلاث إلكترونات.
- الليثيوم له الوزن الذرى ٦,٩٦٧ جرام/ مول وينصهر عند درجة حرارة ١٨٠,٥ درجة مئوية.
- بسبب وجوده فى المجموعه (IA) فإنه يحتوى على إلكترون وحيد فى المستوى الفرعى 2S وتواجد إلكترون وحيد فى فى مستوى الطاقة الخارجى يسبب سهولة فقد هذا الإلكترون لكى يكون المستوى فارغ من الإلكترونات وهى حالة ذرية أكثر استقراراً، لذا فإن عنصر الليثيوم له عدد تأكسد +1 ويتواجد فى المركبات على هيئة أيون الليثيوم +Li.
لماذا يُعتبر عنصر الليثيوم من المعادن ؟
الليثيوم كما بينا يحتوى على إلكترون وحيد فى غلاف الطاقة الأخير يسهل بذلك خروج هذا الإلكترون ويؤدى إلى حدوث وفرة من الإلكترونات داخل الوحدات البنائية له مما يمنح العنصر القدرة على نقل التيار الكهربى والحرارة وكذلك يحصل على الخصائص الفيزيائية الخاصة بالمعادن كاللمعان والقابلية للسحب والطرق، أنا عن سبب صلابة العنصر فيرجع ذلك إلى وجود روابط فلزية قوية بين ذرات العنصر وكذلك وجود كثافة ذرية عالية داخل الوحدة البنائية للعنصر، وهذا الأمر ينطبق على كل المعادن الأخرى.
استخلاص عنصر الليثيوم
لا يمكن إيجاد الليثيوم كعنصر نقى فى الطبيعة بل ينتشر فى بعض أنواع الصخور والطين والمحلول الملحى،
هناك طريقتين أساسيتين تستخدمان فى عملية استخلاص الليثوم:
الطريقة الأولى : خلال مناجم الصخور، وهى طريقة منتشرة فى بعض دول العالم مثل استراليا التى تعد أكبر منتج لليثيوم فى العالم، ويتم ذلك عن طريق طحن الصخور التى تحتوى على خامات الليثيوم مثل خام ( إسبودومين ) و ( بيتاليت ) و ( ليبيدوليت )، ثم يتم إضافة الماء إلى ذلك المسحوق ليتكون ما يشبه العجينة، ثم توضع فى خزانات يدخل إليها الهواء من الخارج فيتم فصل الليثيوم عن باقى الأجزاء العالقة، ويتم تكرير الليثيوم ليصبح أكثر نقاءاً عن طريق تسخينه فى درجة حرارة ألف درجة مئوية ثم تُضاف إليه بعض المواد الكيميائية والماء.
الطريقة الثانية: لإنتاج الليثيوم يكون عن طريق المحاليل الملحية فى المياه الجوفية التى تكون تحت البحيرات الجافة، وتسمى خزانات المياه الجوفية تلك (salars) وفى هذه الطريقة يتم إنتاج الليثيوم عن طريق التبخر وزيادة التركيز، حيث يتم ضخ المحلول الملحى فى برك واسعة وترك المحلول ليجف ويزداد تركيز أيونات الليثيوم فيه.
فى هذه الطريقة يتحول كلوريد الليثيوم الذائب إلى كربونات الليثيوم عن طريق إضافة كربونات الصوديوم على المحلول، ثم يتم معالجة المحلول الناتج بحمض الهيدروكلوريك فتنتج أيونات الليثيوم، ويمكن تحويل أيونات الليثيوم إلى المعدن الخام عن طريق التحليل الكهربى.وطريقة المحاليل الملحية تلك لها بعض العيوب الخطيرة كاستخدامها لملايين اللترات من المياه لإتمام العملية، وهو ما قد يؤدى إلى الضرر خاصة فى ظل حاجة البشر المستمرة للماء.
أهمية وإستخدامات الليثيوم
لليثيوم أهمية بالغة فى التطبيقات الكيميائية، بل هو ما يُعلق العلماء عليه آمالهم ليكون طاقة المستقبل والبديل للمواد التى تسبب انبعاثات كربونية كبيرة، فبجانب استخدام الليثيوم فى عملية التعدين وصنع السبائك، وكذلك صنع الزجاج الحرارى والسيراميك وشحوم الليثيوم، يبقى أهم استخدام لليثيوم فى البطاريات.
إستخدام الليثيوم في البطاريات
تعد صناعة بطاريات الليثيوم أكثر الصناعات استهلاكاً لهذا العنصر حيث أن أكثر من ٥٠٪ من إنتاج الليثيوم العالمى يستخدم فى هذه الصناعة، وحيث أن بطاريات الليثيوم تستخدم فى الأجهزة الكهربية والمركبات وكذلك السيارات الكهربية فإن الطلب على هذا العنصر فى إزدياد دائم.
من ذلك نجد الأهمية الواضحة لعنصر الليثيوم خاصة فى عالم تصنيع البطاريات، ويبذل العلماء مجهوداً كبيراً لتحسين إنتاج ذلك المعدن وتفادى المخاطر التى قد تصحب إنتاجه، هذا هو نهاية مقالنا عن عنصر الليثيوم، تابعونا على موقعنا الهندسة لتتعرفو على المزيد من العناصر، كما يمكنكم متابعتنا على الفيسبوك لسهولة التصفح.
