لیتیم
لیتیم عنصر شیمیایی است با نشان Li و عدد اتمی 3 که در جدول تناوبی به همراه فلزات قلیایی در گروه 1 قرار دارد. این عنصر در حالت خالص فلزی نرم و به رنگ سفید خاکستری می باشد که به سرعت در معرض آب و آزمایش‌های مربوط به هوا اکسید شده و کدر می گردد. لیتیم سبک ترین عنصر جامد بوده و عمدتا در آلیاژهای انتقال حرارت، در باطری ها به کار رفته و در بعضی از تثبیت کننده های حالت "mood stabilizers " مورد استفاده قرار می گیرد.
خصوصیات قابل توجه
لیتیم سبک ترین فلزات و دارای چگالی به اندازه نصف چگالی آب است. این عنصر همانند همه فلزات قلیایی به راحتی در آب واکنش کرده و به سبب فعالیتش هرگز در طبیعت به صورت آزاد یافت نمی شود با این وجود هنوز هم واکنش پذیری آن از سدیم کمتر است. وقتی لیتیم روی شعله قرار گیرد رنگ زرشکی جالبی تولید می کند اما اگر به شدت سوخته شود شعله هایی سفید درخشان ایجاد می کند. هنچنین لیتیم، عنصری تک ظرفیتی است.
کاربردها
لیتیم به علت گرمای ویژه اش ( بالاتر از تمامی جامدات) در موارد انتقال حرارت مورد استفاده قرار می گیرد.به علت خاصیت electrochemical زیادش ، ماده مهمی در آند باطری ها محسوب می شود. سایر کاربردها:
نمک های لیتیم مثل کربنات لیتیم ( Li2CO3) و سیترات لیتیم تثبیت کننده های حالت هستند که در درمان بیماری های متضاد نقش دارند.
لیتیم کلرید و لیتیم برمید به شدت رطوبت را جذب می کنند لذا در خشک کننده ها به کرات کاربرد دارند.
استارات لیتیم یک ماده لیز کننده کلی در دمای بالا و برای تمامی مقاصد به شمار می رود.
لیتیم عاملی آلیاژ ساز است که در تولید ترکیبات آلی مورد استفاده قرار گرفته و نیز دارای کاربردهای اتمی می باشد.
گاهی اوقات از لیتیم در ساخت شیشه و سرامیک استفاده می گردد مانند شیشه های 200 اینچی تلســـــکوپ در Mt. Palomar.
در فضاپیماها و زیردریایی برای خارج کردن دی اکسید کربن ازهوا از هیدروکسید لیتیم استفاده می شود.
از آلیاژ این فلز با آلومینیم ، کادمیم ، مس و منگنز در ساخت قطعات هواپیماهای بلند پرواز استفاده می گردد.
تاریخچه
لیتیم را ( واژه یونانی lithos به معنی سنگ) Johann Arfvedson در سال 1817 کشف کرد. Arfvedson این عنصر جدید را هنگامی که در سوئد مشغول تجزیه و تحلیل بود با مواد معدنی اسپادومین و لپدولیت دریک کانی پتالیت کشف نمود. Christian Gmelin در سال 1818 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 شدند.
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 1923 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 حالی که سایر فلزات قلیایی اولین بار در بافت های گیاهی دیده شدند.
پیدایش
لیتیم بسیار پراکنده است اما به علت واکنش پذیری زیادی که دارد در طبیعت به صورت آزاد وجود ندارد و همیشه به صورت ترکیب با یک یا چند عنصر یا ترکیب دیگر دیده می شود. این فلز بخش کوچکی ازکلیه سنگ های آذرین را تشکیل داده و نیز در بسیاری از شوراب های طبیعی وجود دارد.
تولید لیتیم از پایان جنگ جهانی دوم به شدت افزایش یافت. این فلز در سنگ های آذرین از سایر ناصر جدا می شود و از آب چشمه های معدنی هم بدست می آید. لپدولیت ، اسپادومین، پتالیت و امبلی گونیت مهم ترین مواد معدنی حاوی لیتیم هستند.
در آمریکا لیتیم را از شوراب های واقع در Searles Lake خشکیده در کالیفرنیا ، مناطقی از Nevada و نقاط دیگر بازیافت می کنند.این فلز که همانند سدیم، پتاسیم وسایر اعضاء گروه فلزات قلیایی ظاهری سیمگون دارد ، با روش الکترولیز از یک مخلوط لیتیم و کلرید پتاسیم گداخته تولید می شود.
جداسازی آن به صورت زیر است:
کاتد: *Li+* + e → Li
آند: -Cl-* → 1/2 Cl2 (gas) + e
ایزوتوپ ها
لیتیم به طور طبیعی متشکل از 2 ایزوتوپ پایدار Li-7 و Li-6 است که Li-7 فراوان تر است ( وفور طبیعی 5/92%).6 رادیوایزوتوپ هم برای آن وجود دارد که پایدار ترین آن ها Li-8 با نیمه عمر 838 هزارم ثانیه و Li-9 با نیمه عمر 3/178 هزارم ثانیه می باشد. مابقی ایزوتوپ های رادیواکتیو نیمه عمرهایی کمتر از 5/8 هزارم ثانیه داشته یا ناشناخته اند.
ایزوتوپ های لیتیم از نظر وزن اتمی بین amu027/4 ( Li-4) تا amu0438/11 (Li-11) قرار دارند. حالت فروپاشی اولیه قبل از فراوان ترین ایزوتوپ ( Li-7) ارسال پروتون ( با یک مورد فروپاشی آلفا) و حالت اولیه بعد از آن ارسال بـا می باشد ( با تعدادی ارسال نوترون). محصول فروپاشی اولیه قبل از Li-7 ، ایزوتوپ های عنصر 2 ( هلیم) و محصول اولیه بعد از آن ایزوتوپ های عنصر 4 (برلیم) است.
لیتیم 7 یکی از عناصر primordial است (تولید شده در نوکلئوسنتز انفجار بزرگ). ایزوتوپ های لیتیم طی یک سری فرآیندهای طبیعی مختلف از جمله تشکیل مواد معدنی (رسوب شیمیایی)، متابولیسم، جابه جایی یونی، (در برخی از خاک های معدنی که Li-6 به Li-7 ترجیح داده شده است در مکان های octahedral لیتیم جایگزین منیزیم و آهن می شود) ، hyperfiltration و دگرگونی صخره ها ، به طور اساسی شکسته می شوند.
هشدارها
لیتیم همانند فلزات قلیایی دیگر در حالت خالص شدیداً آتش زا و در معرض آزمایش‌های مربوط به 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 آن را درهیدروکربن مایع قابل اشتعالی مانند نفت نگهداری نمود. لیتیم هیچ گونه نقش بیولوژیکی نداشته و تا حدی سمی محسوب می شود.
