دانشچی پورتال جامع تحقیق و مقاله، مطالب علمی و هنری ، وبگردی و…
همه چیز درباره لیتیم (Li)
لیتیم، (به انگلیسی : Lithium )با علامت اختصاری Li و عدد اتمی ۳، عنصری از جدول تناوبی در دسته فلزهای قلیایی است که در ادامه بیشتر با آن آشنا می شوید. با دانشچی همراه باشید.
لیتیم (گرفته شده از واژهٔ یونانی lithos به معنی سنگ) با نماد شیمیایی Li یک فلز قلیایی نقرهای-سفید و نرم با عدد اتمی ۳ است. لیتیم در شرایط استاندارد دما و فشار سبک ترین فلز و کم چگالی ترین عنصر جامد است. مانند دیگر فلزهای قلیایی، لیتیم هم بسیار واکنشپذیر و آتشگیر است به همین دلیل بیشتر آن را زیر روغن صنعتی و یا نفت نگاه میدارند. اگر بر روی آن برشی پدید آید بخش بریده شده دارای جلای فلزی خواهد بود اما به دلیل واکنشپذیری زیاد آن خیلی زود با رطوبت هوا واکنش میدهد، هوا باعث خوردگی آن میشود و به رنگ نقرهای تیره مایل به خاکستری و سپس سیاه در میآید.
به دلیل واکنشپذیری بالای لیتیم، هرگز نمیتوان آن را بهصورت عنصر آزاد در طبیعت پیدا کرد بلکه همواره در بخشی از یک ترکیب شیمیایی که بیشتر یونی است، پیدا میشود. لیتیم در تعدادی از کانیهای پگماتیتی یافت میشود اما از آنجایی که در آب حل میشود بهصورت یون در آب اقیانوسها و به صورت نمک در آبها و رس دیده میشود.
شناسنامه لیتیم
نماد: Li
عدد اتمی: ۳
عدد جرمی: ۶٫۹۴۱ u ± ۰٫۰۰۲ u
تعداد الکترونها در هر لایه: ۲,۱
نقطه ذوب: ۱۸۰٫۵ °C
تاریخچه لیتیم
تاریخچه لیتیم را “Johann Arfvedson” در سال ۱۸۱۷ کشف کرد. “Arfvedson” این عنصر جدید را هنگامیکه در سوئد مشغول تجزیه و تحلیل بود، با مواد معدنی اسپادومین و لپدولیت دریک کانی پتالیت کشف نمود. “Christian Gmelin” در سال ۱۸۱۸، اولین کسی بود که شاهد قرمزرنگ شدن نمک لیتیم در شعله آتش بود. اما هر دوی این افراد، در جداسازی این عنصر از نمکش ناکام ماند.
این عنصر را برای اولین بار “W.T. Brande” و “Humphrey Davy” با استفاده از الکترولیز اکسید لیتیم جدا کردند. تولید تجاری فلز لیتیم در سال ۱۹۲۳ بوسیله شرکت آلمانی Metallgesellschaft AG و با استفاده از الکترولیز کلرید لیتیم و کلرید پتاسیم مذاب محقق گشت. ظاهراً نام لیتیم به این علت انتخاب شد که این عنصر در یک ماده معدنی کشف شد، در حالیکه سایر فلزات قلیایی اولین بار در بافتهای گیاهی دیده شدهاند. اطلاعات کلی لیتیم، عنصر شیمیایی است، با نشان Li و عدد اتمی ۳ که در جدول تناوبی به همراه فلزات قلیایی در گروه ۱ قرار دارد.
ویژگی های لیتیم
لیتیم ، سبکترین فلزات و دارای چگالی به اندازه نصف چگالی آب است. این عنصر همانند همه فلزات قلیایی بهراحتی در آب واکنش داده ، به سبب فعالیتش هرگز در طبیعت بصورت آزاد یافت نمیشود. با این وجود، هنوز هم واکنشپذیری آن از سدیم کمتر است. وقتی لیتیم روی شعله قرار گیرد، رنگ زرشکی جالبی تولید میکند، اما اگر به شدت بسوزد، شعلههایی سفید درخشان ایجاد میکند. هنچنین لیتیم ، عنصری تکظرفیتی است.
کاربرد های لیتیم
لیتیم یکی از اجزاء مهم در باتریهای قابل شارژ است که در تلفنهای همراه، رایانههای دستی و اتومبیلهای برقی مورد استفاده قرار میگیرد.
آلیاژی از لیتیم آلومینیوم هم اکنون در صنایع هواپیما سازی بکار گرفته میشود که سبک، قابل انعطاف و همزمان محکم و مقاوم است.
لیتیم نیروی کششی زیادی دارد و بخاطر کمی وزن خود گزینه بسیار مناسبی برای باتریهای کموزن و پرانژری میباشد.
لیتیم همراه با سرب آلیاژی را تولید میکند که در ساختن بلبرینگ چرخهای قطار بکار گرفته میشود، لیتیوم حتی در صنایع داروسازی مورد مصرف دارد.
با این همه در مورد مصرف لیتیم هم در صنایع و همچنین در داروسازی توجه به یک نکته بسیار مهم میباشد . مرز میان سودمند بودن این ماده و سمی بودنش برای انسان و محیط زیست بسیار بسیار نازک و شکننده است.
لیتیم، به علت گرمای ویژهاش (بالاتر از تمامی جامدات) در انتقال حرارت مورد استفاده قرار میگیرد. به علت خاصیت electrochemical ،ماده مهمی درآید باطریها محسوب میشود،
سایر کاربردها:
- نمکهای لیتیم، مثل کربنات لیتیم (Li2co3) و سیترات لیتیم، تثبیت کنندههای حالت هستند که در درمان بیماریهای متضاد نقش دارند.
- لیتیم کلرید و لیتیم برمید، به شدت رطوبت را جذب میکنند، لذا در خشک کنندهها به کرات کاربرد دارند.
- استارات لیتیم، یک ماده لیزکننده کلی در دمای بالا و برای تمامی مقاصد به شمار میرود.
- لیتیم، عاملی آلیاژ ساز است که در تولید ترکیبات آلی مورد استفاده قرار گرفته، نیز دارای کاربردهای اتمی میباشد.
- در فضاپیما و زیردریایی، برای خارج کردن دیاکسید کربن از هوا از هیدروکسید لیتیم استفاده میشود.
- از آلیاژ این فلز با آلومنیوم، کادمیم، مس و منگنز در ساخت قطعات هواپیماهای بلند پرواز استفاده میگردد.
ترکیب های لیتیم
لیتیم به سادگی با آب واکنش میدهد ولی انرژی بسیار کمتری نسبت به دیگری فلزهای قلیایی در این واکنش پدید میآید. محصولهای این واکنش گاز هیدروژن و هیدروکسید لیتیم در محلول آبی است. به دلیل واکنش بالای لیتیم با آب، همواره آن را زیر پوشش هیدروکربنهای گرانرو مانند وازلین نگه میدارند.
فلزهای قلیایی سنگین تر را میتوان در مواد با گرانروی پایینتر، مانند روغن صنعتی نگهداری کرد، لیتیم به اندازهٔ کافی سنگین نیست تا بتواند به طور کامل پایینتر از سطح این مایعها قرار گیرد. در هوای مرطوب لیتیم به سرغت اکسید میشود و یک لایهٔ سیاه بر روی آن ساخته میشود. این پوشش سیاه رنگ، هیدروکسید لیتیم (LiOH و LiOH·H۲O)، لیتیم نیتریت (Li۳N) و لیتیم کربنات (Li۲CO۳، نتیجهٔ یک واکنش دوم میان LiOH و CO۲) است.
هنگامی که لیتیم در برابر آتش قرار گیرد، ترکیبهای آن رنگ لاکی (قرمز سیر) از خود نشان میدهند اما درصورتی که این ماده آتش گیرد، شعله به رنگ نقرهای در خواهد آمد. هرگاه لیتیم در تماس با آب یا بخار آن، قرار گیرد شعلهور میشود و با اکسیژن میسوزد. لیتیم به خودی خود آتشگیر است و توان انفجار دارد بویژه هنگامی که در هوای آزاد و در تماس با آب قرار گیرد.
با این حال این ویژگی لیتیم نسبت به دیگر فلزهای قلیایی، از همه کمرنگ تر است. واکنش لیتیم با آب در دمای معمولی، به تندی صورت میگیرد اما آسیب رسان نیست و هیدروژن تولیدی به خودی خود آتش نمیگیرد. مانند دیگر فلزهای قلیایی، خاموش کردن آتش لیتیم کمی دشوار است و حتماً باید از گَردهای خاموش کننده آتش، ردهٔ D کمک گرفت (خاموشکنندههای دستی آتش را نگاه کنید). لیتیم تنها فلزی است که در دمای معمولی و شرایط معمولی با نیتروژن واکنش میدهد.
لیتیم یک سری همانندیهای قطری هم با منیزیم دارد. این دو فلز دارای شعاع اتمی و یونی یکسان اند. همانندیهای شیمیایی این دو عبارتند از: ساختن نیترید در اثر واکنش با N۲، ساختن اکسید (Li۲O)) و پراکسید (Li۲O۲) در هنگام سوختن با O۲، پدیدآوردن نمکهایی با ویژگی حل شدنی همانند و ناپایداری گرمایی کربنات و نیترید آنها. این فلز در دمای بالا با گاز هیدروژن واکنش میدهد و لیتیم هیدرید (LiH) را تولید میکند.
دیگر ترکیبهای دوتایی لیتیم عبارتند از هالیدها (LiF، LiCl، LiBr، LiI) و سولفید (Li۲S)، سوپراکسید (LiO۲)، کربید (Li۲C۲). همچنین شمار بسیاری ترکیبهای غیرآلی هم از این عنصر شناخته شدهاست که در آن لیتیم با یونها آمیخته میشود و نمکهای گوناگونی را پدیدمیآورد که از آن جمله میتوان به بوراتها، آمیدها، کربنات، نیترات، بوروهیدرید (LiBH۴) و… اشاره کرد.
چندین واکنشگر ناب آلی از لیتیم هم شناخته شدهاست که در آنها پیوند کووالانسی مستقیم میان کربن و لیتیم برقرار شده و کربانیون را ساختهاست. اینها بازها و هسته دوستهایی بسیار قوی اند. در بسیاری از ترکیبهای آلی لیتیم، یونهای لیتیم دوست دارند به صورت خوشههای با تقارن بالا روی هم انباشته شوند. میتوان گفت این ویژگی برای کاتیونهای قلیایی معمول است.
هشدار ها درباره لیتیم
لیتیم همانند فلزات قلیایی دیگر در حالت خالص، شدیداً آتشزا و در معرض هوا و مخصوصاً آب تا حدی انفجاری است. این فلز همچنین خورنده بوده، لذا باید توجه خاص داشت و از تماس آن با پوست بدن اجتناب کرد. در صورت ذخیره، باید آنرا در هیدروکربن مایع قابل اشتعالی مانند نفت نگهداری نمود. لیتیم، هیچگونه نقش بیولوژیکی نداشته، تا حدی سمی محسوب میشود.
پیشنهادی: ایزوتوپ ها را بیشتر بشناسید!عنصر لیتیم _ دانشچی
