الليثيوم: خصائص العنصر واستخداماته
الوصف
الليثيوم معدن ناعم أبيض فضي اللون معروف بخصائصه الكيميائية والفيزيائية الفريدة. ويلعب دورًا مهمًا في العديد من التطبيقات الصناعية، خاصةً في البطاريات.
مقدمة عن العنصر
الليثيوم عنصر كيميائييرمز له بالرمز Li والرقم الذري 3. وهو جزء من مجموعة الفلزات القلوية وهو أخف فلز في الجدول الدوري. اكتُشف الليثيوم لأول مرة في عام 1817 على يد يوهان أوجست أرففيدسون، ومنذ ذلك الحين جعلته خواصه الفريدة من نوعه عنصرًا لا غنى عنه في مختلف الصناعات، خاصة في تقنيات تخزين الطاقة.
وصف الخواص الكيميائية
يتميز الليثيوم بالعديد من الخواص الكيميائية البارزة:
- التفاعلية: الليثيوم شديد التفاعل، خاصةً مع الماء. فهو يكوّن هيدروكسيد الليثيوم (LiOH) وغاز الهيدروجين عندما يتفاعل مع الماء.
- الطبيعة القلوية: كونه فلزًا قلويًا، يفقد الليثيوم إلكترونه الخارجي الوحيد بسهولة، مكونًا أيون Li+في التفاعلات الكيميائية المختلفة.
- القابلية للاشتعال: يحترق الليثيوم بلهب أحمر مميز وهو سريع الاشتعال في شكله المعدني.
- المركبات: تُعد مركبات الليثيوم مثل كربونات الليثيوم (Li2CO3) وكلوريد الليثيوم (LiCl) مهمة في تطبيقات مختلفة، بما في ذلك في إنتاج البطاريات وكأدوية لتعديل المزاج.
جدول بيانات الخواص الفيزيائية
|
الخاصية |
القيمة |
|
العدد الذري |
3 |
|
الوزن الذري |
6.94 جم/مول |
|
درجة الانصهار |
180.54 °C |
|
درجة الغليان |
1590 °C |
|
الكثافة |
0.534 جم/سم مكعب |
|
المظهر |
معدن أبيض فضي اللون |
|
الصلابة |
ناعم |
|
الموصلية الكهربائية |
عالية |
|
الموصلية الحرارية |
عالية |
لمزيد من المعلومات، يرجى مراجعةStanford Advanced Materials (SAM).
الاستخدامات الشائعة
يستخدم الليثيوم على نطاق واسع في العديد من الصناعات الهامة:
- البطاريات: يشيع استخدام بطاريات الليثيوم أيون وبطاريات الليثيوم بوليمر الليثيوم في الأجهزة الإلكترونية والمركبات الكهربائية وأنظمة تخزين الطاقة المتجددة نظراً لكثافة الطاقة العالية التي تتمتع بها.
- السبائك: يستخدم الليثيوم في السبائك المعدنية خفيفة الوزن، خاصة في صناعات الطيران، لتقليل الوزن مع الحفاظ على القوة.
- التطبيقات الطبية: تُستخدم مركبات الليثيوم مثل كربونات الليثيوم لعلاج الاضطراب ثنائي القطب واضطرابات المزاج الأخرى.
- الزجاج المقاوم للحرارة: يضاف الليثيوم إلى الزجاج والسيراميك لتحسين مقاومته للحرارة والصدمات الحرارية.
- شحم التشحيم: يُستخدم الشحوم القائمة على الليثيوم على نطاق واسع في الصناعات التي توجد فيها درجات حرارة وضغوط عالية.
طرق التحضير
يتم الحصول على الليثيوم في المقام الأول من خلال طريقتين:
- التحليل الكهربائي لأملاح الليثيوم: يتم استخراج معدن الليثيوم عن طريق التحليل الكهربائي لكلوريد الليثيوم (LiCl) أو أملاح فلوريد الليثيوم (LiF).
- التعدين: يُستخرج الليثيوم أيضاً من مصادر معدنية مثل السبودومين، الذي تتم معالجته لإنتاج مركبات الليثيوم.
المنتجات الصناعية ذات الصلة
ترتبط العديد من المنتجات الصناعية بالليثيوم ومركباته:
- بطاريات الليثيوم: وهي ضرورية في قطاعي الإلكترونيات الحديثة والسيارات الكهربائية.
- كربونات الليثيوم: مكون رئيسي في إنتاج البطاريات القابلة لإعادة الشحن وفي علاج الاضطراب ثنائي القطب.
- هيدروكسيد الليثيوم: يستخدم في إنتاج شحوم التشحيم وفي تصنيع البطاريات.
- كلوريد الليثيوم: يُستخدم في التطبيقات الصناعية مثل أنظمة تكييف الهواء وكمجفف.
الأسئلة المتداولة
ما هي الاستخدامات الرئيسية لليثيوم؟
يُستخدم الليثيوم في المقام الأول في البطاريات القابلة لإعادة الشحن، والسبائك، وشحوم التشحيم، ولأغراض طبية، مثل علاج الاضطراب ثنائي القطب.
كيف يتم استخلاص الليثيوم؟
يُستخرج الليثيوم من خلال التحليل الكهربائي لأملاح الليثيوم أو من المعادن مثل السبودومين، الذي تتم معالجته لإنتاج مركبات الليثيوم.
ما هي الخصائص الفيزيائية لليثيوم؟
الليثيوم معدن ناعم أبيض فضي اللون ذو موصلية كهربائية وحرارية عالية. تبلغ درجة انصهاره 180.54 درجة مئوية ودرجة غليانه 1590 درجة مئوية.
هل الليثيوم تفاعلي؟
نعم، الليثيوم تفاعلي للغاية، خاصةً مع الماء، ويشكل هيدروكسيد الليثيوم وغاز الهيدروجين عند ملامسته للماء.
فيما تُستخدم بطاريات الليثيوم أيون؟
تُستخدم بطاريات الليثيوم أيون في مجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك تشغيل الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والمركبات الكهربائية وتوفير تخزين الطاقة لأنظمة الطاقة المتجددة.
