ما هو أخف المعادن

الليثيوم من أخف المعادن

إنّ من أخفّ المعادن المعروفة في الكون هو معدن الليثيوم؛ حيث يَبلغ عدده الذري 3 فقط؛ إذ تحتوي كل واحدةٍ من ذراته على ثلاثة بروتونات في نواتها. يُعدّ الليثيوم أوّل الفلزّات القلوية في ترتيب الفلزات، وهو يقع في المجموعة الأولى من الجدول الدوري، ولونه فضّي مائل للبياض، وهو ليّن جداً وخفيف إلى درجة بعيدة، وبالتالي يَنصهر على درجات حرارة مُنخفضة جداً، وتنتج العديد من مشتقّاته ومركّباته بكميّاتٍ كبيرة لخدمة أغراضٍ تجارية، وهو من أخفَّ العناصر ذات الحالة الصلبة في الجدول الدوري .

يعتقد عُلماء الفيزياء الكونيّة أن الليثيوم كان واحداً من العناصر الثلاث الأساسية التي كانت مُتواجدةً في الكون عند ولادته قبل 13.7 مليار سنة؛ حيث وقع وقتها ما يُعرف بالانفجار العظيم ، الذي أدّى إلى ملء الكون بكميّاتٍ كبيرةٍ من غازي الهيدروجين والهليوم الساخنين، إضافةً إلى نسبةٍ ضئيلةٍ من جزيئات الليثيوم.

إنتاج الليثيوم

يُمكن الحصول على الليثيوم من محلول الملح في الماء، كما أنّه يتواجدُ على هيئة أملاح طبيعيّة في الينابيع المعدنية ، كما أنّه يتواجد في مياه البحر بنسبة جزيء واحد لكل عشرة ملايين جزيء. يصعب وجود الليثيوم الحرّ في الطبيعة، وذلك لنشاطه الكيميائي الكبير؛ فهو سَريع التفاعل، وعند تعرّضه للهواء الجوّي سرعان ما يتفاعل مع النيتروجين الموجود في الهواء، فيتحوّل مُباشرةً إلى نتريد الليثيوم، أو يتفاعل مع المواد الأخرى، ويُشكّل الليثيوم ما نسبته 0.0007% فحسب من نسبة المعادن في القشرة الأرضية.

الليثيوم معدنٌ طبيعيّ موجود بكميّاتٍ ضَئيلة في النباتات ، ولهذا السبب فإنّه ينتقلُ منها بصورةٍ مُستمرّة إلى أجسام الحيوانات ومن ثمّ إلى جسم الإنسان أيضاً، وهو ليس سامّاً للكائنات الحيّة بصورةٍ خاصّة، إلا أنّ تناول كميّةٍ كبيرة جداً منه قد يُسبّب الوفاة، ومن الشائع إعطاء هذا المَعدن عمداً للمُصابين بالعَديد من الأمراض النفسية خُصوصاً؛ حيث أثبت نَجاحاً كبيراً بهذا الخصوص.

كانت هناك استفادةٌ تجاريّةٌ من الليثيوم، لكن حتّى تسعينيات القرن العشرين ظلَّ إنتاجه التجاريّ بكمياتٍ كبيرة مُقتصراً تقريباً على الولايات المتحدة الأمريكية؛ حيث كان يُستخرج من الرسوبيّات المعدنية ويباع، لكن مع بداية القرن الواحد والعشرين أصبحت العديد من البلدان قادرةً على المُنافسة بسوق إنتاج الليثيوم؛ حيث أصبحت مُعظم صادراته تأتي من دولٍ أهمّها أستراليا، وتشيلي، والبرتغال ، كما أنّ أراضي بوليفيا تحتوي وحدها نصف احتياطي العالم من هذا المعدن، إلا أنَّها لا تُنتِجه بكميّاتٍ كبيرة تُذكر، ومن الممكن أن يُضاف حمض الهيدروكلوريك إلى الليثيوم لإنتاج مُركّب ثانوي هو كلوريد الليثيوم.

تاريخ الليثيوم

يأتي اسم معدن الليثيوم من الكلمة الإغريقية "ليثوس"، التي تَعني "الحجر" أو "الصخر"، والسَّببُ في اشتقاق اسم المعدن من الكلمة أنّه موجود بكميّاتٍ صَغيرةْ جداً في جميع أنواع الصخور تقريباً. اكتشَفَ هذا العنصر العالِم السويدي يوهان أغسطس أرفيدسون في عام 1817 أثناء دراسته لمَعدن البيتالايت، وكان معدن البيتالايت قد اكتَشفه عالم طبيعة برازيلي يُدعى جوز بونيفاشيو (بالإنجليزية: Jozé Bonifácio) في تسعينيات القرن الثامن عشر، وهو يمتازُ بأنّ له لوناً يتراوحُ ما بين الأبيض والرمادي، وبأنه يُضيء بنور قرمزي شديد عندما يُرمى به في النيران، وقد أدرَكَ يوهان أرفيدسون سنة 1817 أنّ هذا المعدن كان يحتوي في داخله عُنصراً كيميائيّاً غير معروف سابقاً.

حاول أرفيدسون جاهداً فصل هذا العنصر عن باقي مكوّنات مَعدن البيتالايت، لكنّه فشل في ذلك، ولم يستطِع سوى فصل أحد الأملاح التي يمتزجُ بها الليثيوم، ومع ذلك فإنّ الاكتشاف يُنسب إليه، وفي الواقع كان أوّل عالم كيمياء نجح بعزل الليثيوم عن أيّ عنصرٍ كيميائي آخر هو البريطاني روبرت بنسن؛ فقد استطاع في سنة 1855 بثَّ تيار كهربائي في مزيج كلوريد الليثيوم لفصل جزيئات الكلور عن الليثيوم.

استعمالات معدن الليثيوم

الاستخدامات الصناعية

دخل الليثيوم في بعضِ الصّناعات الحديثة؛ فهو يدخل في صناعة بعض أنواع البطاريّات الجافة القرصية، مثل بطاريات الساعات، وتمتاز بطارية الليثيوم بأنّها ذات عمرٍ افتراضيّ قياسيّ جداً إذا ما قورنت بالبطاريات العادية؛ فهي قد تُعمِّر لحوالي أربعة أضعافٍ إلى عشرة أضعاف فترة البطاريّة العادية التي تكون مُصنَّعةً من الفولاذ.

في الحقيقة إنّ بطاريّات الليثيوم الأيونية هي اختراع حديث نسبياً ظهر في ثمانينيات القرن العشرين، وقد أصبحت مقبولةً على نطاقٍ واسع ومدروسةً جيّداً من حيث استعمالها في تشغيل الآلات الإلكترونية صغيرة الحجم. اشتهرت بطاريّات الليثيوم في بداية القرن الواحد والعشرين بقُدرتها على إشعال حرائق كارثيّة، وذلك عندما تُشحن بطاريّات أجهزة الحاسوب المحمولة المُكوّنة من هذا العنصر لفترةٍ أطول من اللازم، ولكن تمّ تغيير المُعادلة الكيميائيّة لبطاريات الليثيوم منذ ذلك الحين بحيث أصبحت أكثر أماناً.

إنّ عُنصر الليثيوم يدخل في إنتاج ما يُسمّى شحم الليثيوم أو صابون الليثيوم؛ فعند مَزجه بالزيت يُصبح قادراً على تشحيم كلّ أنواع الآلات ذات الحرارة المُرتفعة، بما في ذلك مُحرّكات الطائرات وآليات النقل والمواصلات الأخرى في مَطلع القرن العشرين، وأحد مُركّباته الثانوية وهو كلوريد الليثيوم يُستعمل أيضاً في امتصاص ثاني أكسيد الكربون داخل المكوكات والمراكب الفضائية، كما يُمكن خلط هذا المعدن مع الألمنيوم والنحاس والمنغنيز لصناعة مَزيجٍ قويّ التحمّل لهياكل الطائرات. تدخل مُركّبات الليثيوم أيضاً في صِناعة أنواع خاصّة من الزجاج والخزف ذي قوّة التحمل العالية.

الاستخدامات الطبية

يُمزج الليثيوم مع العديد من أنواع الإنزيمات، والفيتامينات، والهرمونات، والأدوية؛ وذلك لقُدرته على المُشاركة في العديد من التفاعلات الكيميائيّة في جسم الإنسان، ومن الرّائج استعماله في العلاج والمجالات الطبية. يُستعمل معدن الليثيوم بصورةٍ خاصّةٍ في علاج الأمراض العقلية، وخصوصاً الاضطراب ثنائي القطبية، والاكتئاب المُزمن، والشيزوفرينيا، كما يُمكن استخدامه في علاج أمراض الدم مثل فقر الدم وخلاياه، وكذلك مَشاكل الجِهاز الهضمي، وأحياناً الصّداع، وإدمان الكحول، وأمراض الكبد.