ليثيوم

الليثيوم, ₀₀Li

Lithium floating in oil
الليثيوم
المظهر	أبيض-فضي
الوزن الذري العياري Ar°(Li)
الليثيوم في الجدول الدوري
H ↑ Li ↓ Na الهليوم ← الليثيوم → البريليوم
الرقم الذري (Z)	3
المجموعة	1
الدورة	period 2
المستوى الفرعي	s-block
التوزيع الإلكتروني	[He] 2s1
الإلكترونات بالغلاف	2, 1
الخصائص الطبيعية
الطور at د.ح.ض.ق	صلبة
نقطة الانصهار	453.65 K ​(180.50 °س، ​356.90 °F)
نقطة الغليان	1603 K ​(1330 °س، ​2426 °ف)
الكثافة (بالقرب من د.ح.غ.)	0.534 ج/سم³
حين يكون سائلاً (عند ن.إ.)	0.512 ج/سم³
النقطة الحرجة	3220 K, 67 MPa (تم استقراؤه)
حرارة الانصهار	3.00 kJ/mol
حرارة التبخر	136 kJ/mol
السعة الحرارية المولية	24.860 J/(mol·K)
ضغط البخار P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k at T (K) 797 885 995 1144 1337 1610
الخصائص الذرية
حالات الأكسدة	+1 ​(أكسيد قاعدي قوي)
الكهرسلبية	مقياس پاولنگ: 0.98
طاقات التأين	الأول: 520.2 kJ/mol الثاني: 7298.1 kJ/mol الثالث: 11815.0 kJ/mol
نصف القطر الذري	empirical: 152 pm
نصف قطر التكافؤ	128±7 pm
نصف قطر ڤان در ڤالز	182 pm
الخطوط الطيفية
خصائص أخرى
البنية البلورية	​body-centered cubic (bcc)
سرعة الصوت قضيب رفيع	6000 م/ث (عند 20 °س)
قضيب رفيع	84.8 W/(m·K)
التمدد الحراري	46 µm/(m⋅K) (عند 25 °س)
المقاومة الكهربائية	92.8 nΩ⋅m (at 20 °C)
الترتيب المغناطيسي	مغناطيسية مسايرة
معامل يونگ	4.9 GPa
معامل القص	4.2 GPa
معاير الحجم	11 GPa
صلادة موز	0.6
صلادة برينل	5 MPa
رقم كاس	7439-93-2
التاريخ
الاكتشاف	يوهان أوگوست أرفوِدسون (1817)
أول عزل	وليام توماس براند (1821)
نظائر الالليثيوم

الليثيوم Lithium، هو عنصر كيميائي رمزه Li وعدده الذري 3. يقع الليثيوم في الجدول الدوري ضمن عناصر الدورة الثانية وفي المجموعة الأولى كأوّل الفلزات القلوية. الليثيوم النقي عبارة عن فلزّ ذو لون أبيض فضّي، وهو ليّن وخفيف، حيث أنّه الفلزّ الأقلّ كثافة بين العناصر الكيميائيّة الصلبة وذلك في الظروف القياسيّة من الضغط ودرجة الحرارة.

نتيجة النشاط الكيميائي الكبير لعنصر الليثيوم فهو لا يوجد في الطبيعة بصورته الحرة، لذلك يحفظ عادةً ضمن وسط من زيت معدني. عند درجة حرارة الغرفة وفي وسط جاف تماماً يبقى الليثيوم لفترة طويلة نسبياً قبل أن يتحول إلى نتريد الليثيوم نتيجة تفاعله مع نيتروجين الهواء. وفي الوسط الرطب يتشكّل على سطح الليثيوم النقي طبقة رماديّة من هيدروكسيد الليثيوم. كغيره من الفلزّات القلويّة يتفاعل الليثيوم بعنف مع الماء.

يوجد الليثيوم بآثار قليلة على شكل أملاح في المياه المعدنيّة وكذلك في جسم الإنسان، مع ضرورة الإشارة إلى أنّه لا ينتمي إلى فئة المغذّيات الضرورية الأساسية، إذ لا توجد له أهميّة حيويّة. بالمقابل، فإنّ لبعض أملاح الليثيوم مثل الكربونات أثر طبي وتستخدم ضمن العلاج بالليثيوم لاضطرابات عصبيّة نفسيّة مثل الهوس والاكتئاب والاضطراب ثنائي القطب. لليثيوم العديد من التطبيقات التقنيّة المهمّة، أشهرها دخوله في صناعة بطاريات الليثيوم المختلفة التي تستعمل لمرة واحدة بالإضافة إلى بطارية ليثيوم-أيون القابلة للشحن.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 الخصائص

المقالة الرئيسية: فلز قلوي

 الذرية والفيزيائية

حبيبات ليثيوم مغطّاة بهيدروكسيد الليثيوم الأبيض (يسار)
وقطع من الليثيوم مغطّاة بطبقة رقيقة من نتريد الليثيوم الأسود (يمين)

يطفو الليثيوم في الزيت.

يتميّز الليثيوم بأنّ كثافته منخفضة، إذ أنّه هو الأخف وزناً من جميع العناصر الأخرى الصلبة في درجة حرارة الغرفة، حيث تصل كثافته إلى 0.534 غ/سم³ هذه الكثافة المنخفضة لليثيوم مقاربة لكثافة خشب الصنوير، وهي أقلّ بحوالي 60% من العنصر التالي من حيث ترتيب الكثافة (البوتاسيوم والذي كثافته 0.862 غ/سم³)، حتّى أنّها أقلّ من كثافة النيتروجين السائل (0.808 غ/سم³). يمكن لليثيوم أن يطفو في الزيوت الهيدروكرونيّة، وهو مع الصوديوم والبوتاسيوم أحد ثلاثة فلزّات، والتي يمكن أن تطفو على سطح الماء. بالإضافة إلى ذلك، فإنّ الليثيوم طري جداً، بحيث يمكن قطعه بسكّين، ويكون مقطعه ذو لون أبيض فضي، والذي يتحوّل مباشرةً إلى اللون الرمادي نتيجة الأكسدة. تبلغ نقطة انصهار الليثيوم حوالي 180°س، وهي، رغم انخفاضها بالنسبة للفلزّات الصلبة، فإنّها بذلك أعلى نقطة انصهار بين الفلزّات القلويّة.

إنّ معامل التمدّد الحراري لليثيوم هو حوالي ضعف قيمته بالنسبة للألومنيوم وحوالي أربعة أضعاف للحديد. إنّ لليثيوم أعلى قيمة سعة حراريّة نوعيّة لأيّ عنصر صلب، حيث تبلغ قيمتها 3.58 كيلوجول لكل كيلوغرام-كلفن. يصبح لليثيوم موصليّة فائقة دون 400 ميكروكلفن عند الضغط النظامي، وعند ضغوط مرتفعة (أكثر من 20 غيغاباسكال) فإنّ الموصليّة الفائقة يُحصل عليها بدرجات حرارة حوالي 9 كلفن. مثل باقي الفلزات فإنّ الليثيوم له ناقليّة كهربائيّة جيّدة، وهي تعادل 18% من ناقليّة النحاس.

إنّ الليثيوم كباقي الفلزّات القلويّة له بنية بلّوريّة مكعّبة مركزية الجسم، له الزمرة الفراغيّة m3m وثابت الشبكة البلّوريّة له يبلغ 351 بيكومتر. عند 4.2 كلفن، فإنّ الليثيوم لديه بنية حسب النظام البلوري الثلاثي، وعند درجات حرارة أعلى من ذلك يتحول إلى نظام بلّوري مكعّب الوجه، ومنه إلى نظام بلّوري مكعّب مركزي الجسم. أظهرت دراسة أنّه يمكن الحصول على عدة أشكال متآصلة من الليثيوم عند ضغوط مرتفعة. على الرغم من أن المغنيسيوم يتبلور في النظام البلّوري السداسي فإنّ الليثيوم يمكن أن تحدث له بلورة مشتركة مع المغنيسيوم بحيث تحصل خليطة للفلزّين.

يبدي أيون الليثيوم أعلى حرارة إماهة من بين الفلزّات القلويّة الأخرى (−520 كيلوجول/مول)، بذلك فإنّ أيون الليثيوم في الماء يتميّه بالكامل، ويجذب إليه جزيئات الماء. يشكّل أيون الليثيوم كرتي إماهة حوله، واحدة داخليّة مكوّنة من أربع جزيئات ماء، والتي تكون ذرات الأكسجين فيها مرتبطة بشكل قوي بأيون الليثيوم، ومن كرة إماهة خارجيّة، والتي تتشكّل عن طريق جسور هيدروجينيّة بين جزيئات ماء إضافيّة وبين كرة الإماهة الداخليّة ⁺Li[H₂O]₄، بالتالي يكون نصف القطر الأيوني للأيون المميّه كبير، وذلك بشكل أكبر حتى من أيونات الفلزّات القلويّة الثقيلة مثل الروبيديوم والسيزيوم.

إنّ الليثيوم في الحالة الغازية يكون ليس فقط على شكل أحادي الذرة، إنّما أيضاً على شكل ثنائي الذرة يدعى ثنائي الليثيوم Li₂. تكون الرابطة المتشكّلة ذات صفة مدار ذري من النمط s، والتي تكون ذات طاقة منخفضة ملائمة. يبلغ طول الرابطة في ثنائي الليثيوم 267.3 بيكومتر، وله طاقة ارتباط مقدارها 101 كيلوجول/مول. يظهر الليثيوم في حالته الغازية خواص مغناطيسية حديدية وذلك تحت شروط خاصة معينة.

 الخصائص الكيميائية والمركبات

كبقية الفلزّات القلويّة فإنّ الليثيوم لديه إلكترون تكافؤ وحيد، والذي يمكن بسهولة التخلّي عنه والتحوّل إلى كاتيون. لذلك، فإنّ الليثيوم نشيط كيميائيّاً مقارنةً مع باقي العناصر الكيميائيّة، رغم أنّه أقلّ الفلزّات القلويّة من حيث النشاط الكيميائي، بسبب قرب الإلكترون التكافؤي لليثيوم من النواة، إذ أنّه كلّما كبر قطر الذرّة كلّما سهل التخلّي عن الإلكترون التكافؤي في المدار الأخير.

يتفاعل الشكل الفلزّي النقي منه مع الماء بشكل ناشر للحرارة، بحيث يتحرر غاز الهيدروجين ويتشكّل هيدروكسيد الليثيوم في المحلول. إنّ لليثيوم خاصّيّة تميّزه عن باقي الفلزّات القلويّة وهي تفاعله مع النيتروجين الجزيئي ليشكّل نتريد الليثيوم، وذلك حتّى في درجة حرارة الغرفة.

$\mathrm {6\ Li\ +N_{2}\ {\xrightarrow {20\,^{\circ }C}}\ 2\ Li_{3}N}$

تعود هذه الخاصّيّة إلى ارتفاع كثافة الشحنة لأيونات ⁺Li، وبالتالي نتيجة طاقة الشبكة البلّوريّة العالية لنتريد الليثيوم. بذلك يعدّ الليثيوم الفلزّ الوحيد الذي يتفاعل مع النيتروجين في الشروط العاديّة.

لمنع تفاعل الليثيوم مع الوسط المحيط الرطب ينبغي حفظه بطبقة من الهيدروكربونات مثل الفازلين، في حين أنّ باقي الفلزّات القلويّة تحفظ في الكيروسين وفي زيت البرافين، وذلك لانخفاض كثافة الليثيوم وصعوبة غمره في السوائل الهيدروكربونية. يشتعل الليثيوم النقي ويحترق عند تعرضه لأكسجين الهواء وعند التماس مع الماء أو الرطوبة.

يتفاعل فلز الليثيوم مع غاز الهيدروجين عند درجات حرارة مرتفعة ليشكّل هيدريد الليثيوم.

تلوّن اللهب باللون الأحمر القرمزي بسبب وجود أملاح الليثيوم

يبلغ الكمون النظامي لليثيوم −3.04 فولت، وهو بذلك له أقلّ كمون بين عناصر الجدول الدوري.

إنّ القطر الأيوني لأيون الليثيوم ⁺Li وأيون المغنيسيوم ²⁺Mg متقاربين، لذلك فإنّ هناك تشابه كبير في الخواص. هذا التشابه في الخواص بين عنصرين ينتميان لمجموعتين متجاورتين في الجدول الدوري تدعى باسم العلاقة القطريّة. على هذا الأساس، فإنّ الليثيوم مثل المغنيسيوم، وعلى العكس من الصوديوم، يشكّل مركّبات عضويّة فلزّيّة. من الخصائص الأخرى المتشابهة بين الليثيوم والمغنيسيوم تشكيل النتريد عند التفاعل مع النيتروجين، وتشكيل الأكسيد وفوق الأكسيد عند الاحتراق في الأكسجين، بالإضافة إلى خصائص الانحلاليّة المتشابهة وعدم الثباتيّة الحراريّة لأملاح الكربونات والنتريدات.

 الكشف عن الليثيوم

بشكل عام، تعطي أملاح الليثيوم عند تعريضها للهب لوناً أحمر قرمزي، ولكن عند حرقها بالكامل فإنّ اللهب يصبح ذو لون فضي. تستخدم هذه الخاصّة في اختبار اللهب للكشف عن الليثيوم. تقع الخطوط الطيفيّة الرئيسيّة المميّزة لليثيوم عند طول موجة مقداره 670.776 و 670.791 نانومتر، في حين أنّ بعض الخطوط الطيفيّة الصغيرة تقع عند 610.3 نانومتر. تستخدم هذه البيانات لتحليل الليثيوم باستخدام القياس الضوئي.

من الصعب الكشف عن الليثيوم بشكل كمّي باستخدام طرق التحليل الكيميائي التقليديّة الرطبة، حيث أنّ معظم أملاح الليثيوم سهلة الانحلال. إحدى الوسائل للقيام بذلك هو إجراء عمليّة ترسيب لملح فوسفات الليثيوم، وذلك من خلال إضافة فوسفات ثنائي الصوديوم Na₂HPO₄ في وسط قلوي من محلول هيدروكسيد الصوديوم إلى العيّنة المراد تحليلها. بإجراء عملية تسخين يترسّب ملح أبيض من فوسفات الليثيوم في حال وجود أيونات ⁺Li حسب المعادلة:

$\mathrm {3\,Li^{+}+HPO_{4}^{2-}+OH^{-}\rightarrow Li_{3}PO_{4}\downarrow +H_{2}O}$

 المركبات الكيميائية

إنّ الليثيوم مركّب نشط كيميائيّاً ويشكّل العديد من المركّبات الكيميائيّة مع اللا فلزات، حيث يكون له دائماً حالة الأكسدة +I. لهذه المركبات غالباً صفة أيونيّة، ولكن توجد هنالك صفة تساهميّة للرابطة في بعض مركّبات الليثيوم الأخرى وذلك على العكس من باقي الفلزّات القلويّة. فلذلك وعلى العكس من أملاح الصوديوم أو البوتاسيوم الموافقة، فإنّ العديد من أملاح الليثيوم تنحل بشكل جيد في المذيبات العضويّة مثل الأسيتون أو الإيثانول.

يشكّل الليثيوم الهاليدات الموافقة: فلوريد LiF وكلوريد LiCl وبروميد LiBr ويوديد الليثيوم LiI. بالإضافة إلى ذلك، يشكّل الليثيوم العديد من المركّبات اللاعضوية مثل الكبريتيد (Li₂S) والأكسيد الفائق (LiO₂) والكربيد (Li₂C₂). من مركّبات الليثيوم الأخرى البورات Li₂B₄O₇ والأميد LiNH₂ والكربونات Li₂CO₃ والنترات LiNO₃. عند درجات حرارة مرتفعة يتفاعل الهيدروجين والليثيوم ليشكّل الهيدريدات البسيطة مثل هيدريد الليثيوم LiH، والمعقّدة مثل البورهيدريد LiBH₄ وهيدريد ألومنيوم الليثيوم LiAlH₄. إنّ صابون الليثيوم هو عبارة عن ملح الليثيوم للأحماض الدهنية وله استخدامات في التشحيم.

بالمقابل، يشكّل الليثيوم عدّة مركّبات فلزيّة عضويّة تكون الرابطة فيها بين الليثيوم والكربون عبارة عن رابطة تساهميّة مستقطبة بحيث يحصل فيها على كربانيون. تكون المركّبات الناتجة عبارة عن كواشف كيميائيّة ذات صفات قاعديّة ومحبّة للنواة قويّة. يميل أيون الليثيوم في هذه المركّبات العضويّة إلى التجمّع على شكل عناقيد وتكتّلات ذات تناظر عال، والتي هي صفة في الكاتيونات القلويّة. من مركّبات الليثيوم العضويّة المعروفة هناك ن-بوتيل الليثيوم ورابعي بوتيل الليثيوم وميثيل الليثيوم بالإضافة إلى فينيل الليثيوم. تعدّ أميدات الليثيوم من النمط LiNR₂ طائفة أخرى من مركّبات الليثيوم العضويّة، يُعرف منها ثنائي إيزوبروبيل أميد الليثيوم (LDA) ومضاعف (ثلاثي ميثيل سيليل) أميد الليثيوم (LHMDS).

 النظائر

المقالة الرئيسية: نظائر الليثيوم

يتوافر الليثيوم طبيعيّاً على شكل نظيرين مستقرّين، وهما ليثيوم-6 ⁶Li وليثيوم-7 ⁷Li، علماً أن النظير ليثيوم-7 هو الأكثر من حيث الوفرة الطبيعية (92.5%). إنّ طاقة الارتباط النوويّة لكل نوية بالنسبة للنظيرين الطبيعيّين منخفضة مقارنةً مع العنصرين المجاورين الأخف والأثقل، أي الهيدروجين والبيريليوم، ممّا يعني أنّ الليثيوم هو الوحيد من بين العناصر الخفيفة المستقرّة الذي يمكن أن يعطي طاقة صافية نتيجة الاندماج النووي.

هنالك سبعة نظائر مشعّة لليثيوم، أكثرها ثباتاً هو النظير ليثيوم-8 ⁸Li، والذي له عمر نصف مقداره 838 ميلي ثانية وليثيوم-9 ⁹Li بعمر نصف 178 ميلي ثانية. إنّ باقي النظائر المشعّة لها أعمار نصف أقل من 8.6 ميلي ثانية، أقلّها هو النظير ليثيوم-4 ⁴Li والذي عمر النصف له يبلغ 7.6 × 10⁻²³ ثانية.

يعدّ النظير ليثيوم-7 ⁷Li أحد النويدات الابتدائيّة التي تشكّلت في تخليق الانفجار العظيم النووي. تنتج كمّيّات صغيرة من النظيرين ليثيوم-6 وليثيوم-7 في النجوم، لكنّها تستهلك في عمليّة تدعى احتراق الليثيوم فور إنتاجها. تنتج كمّيّات صغيرة أخرى من النظيرين ليثيوم-6 وليثيوم-7 من أثر الرياح الشمسيّة والأشعة الكونيّة على العناصر الأثقل، ومن الاضمحلال الإشعاعي لنوى نظيري البيريليوم بيريليوم-7 ⁷Be وبيريليوم-10 ¹⁰Be. ينتج النظير ليثيوم-7 ⁷Li أيضاً في النجوم الكربونيّة.

يتجزّأ نظيري الليثيوم الطبيعيين تدريجياً من خلال عدّة عمليّات طبيعيّة، من ضمنها تشكّل المعادن (ترسيب كيميائي) والاستقلاب والتبادل الأيوني. تحلّ أيونات الليثيوم محل أيونات المغنيسيوم والحديد في معادن الغضار التي لها بنية ثمانيّة السطوح، حيث تفضّل نوى ليثيوم-6 ⁶Li على ليثيوم-7 ⁷Li، ممّا يؤدي إلى تخصيب النظير الأخف في هذه المعادن وفي الصخور التي تحويها.

كان إنتاج الأسلحة النوويّة أحد المصادر الرئيسيّة لعمليّة تجزئة النظائر الاصطناعيّة، حيث كان يحتفظ بالنظير الأخفّ ليثيوم-6 لتطبيقات صناعيّة وعسكريّة إلى حدٍّ أثّر على نسبة التوزّع الطبيعيّة بين النظيرين ⁶Li إلى ⁷Li. أدّت هذه الظاهرة إلى حدوث عدم يقين في تقييس الوزن الذري لليثيوم، حيث أنّ قيمة الوزن الذري تعتمد على التوزّع الطبيعي للنظائر في مصادر الليثيوم المعدنيّة المتوفّرة تجاريّاً.

ينتج نظير الليثيوم ⁷Li يكمّيّات صغيرة في المحطّات النوويّة من تفاعل النظير بورون-10 ¹⁰B مع النيوترونات حسب التفاعل النووي:

$\mathrm {\,_{\ 5}^{10}B+n\rightarrow \,_{3}^{7}Li+\,_{2}^{4}He+\gamma }$

إنّ النظير ليثيوم-7 عيارة عن بوزون، في حين أنّ النظير ليثيوم-6 عبارة عن فرميون. جرى مؤخّراً التوصّل إلى تحضير جزيئات من النظير ليثيوم-6 في حالة الميوعة الفائقة.

يمكن فصل نظائر الليثيوم عن بعضها باستخدام تقنية فصل النظائر بالليزر للبخار الذري.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 التواجد

Lithium is about as common as chlorine in the Earth's upper continental crust, on a per-atom basis.

 في الكون

المقالة الرئيسية: تخليق نووي

Nova Centauri 2013 هي أول ما عُثِر فيه على دليل وجود ليثيوم.

حسب النظريّات الكونيّة الحديثة، فإنّ الليثيوم بنظيريه الثابتين ليثيوم-6 و ليثيوم-7 كان أحد ثلاث عناصر تشكّلت بعد الانفجار العظيم. رغم ذلك، فإنّ نسبة الليثيوم في الكون أقلّ من عنصري الهيدروجين والهيليوم، وذلك مثل العناصر الخفيفة الأخرى كالبيريليوم والبورون، وذلك نتيجة انخفاض الحرارة اللازمة لإفنائه، ولعدم توفّر عمليّات تخليق جديدة له.

وجد أنّ النجوم الأقدم تستهلك الليثيوم وتنقله إلى داخلها حيث تفنيه. يالمقابل، فإنّه في النجوم الأحدث تحدث عملية تحوّل لليثيوم إلى ذرّتي هيليوم نتيجة الاصطدام مع پروتون عند درجات حرارة تتجاوز 2.4 مليون درجة سلسيوس. ولكن رغم ذلك، فإنّ الليثيوم في النجوم الأحدث له وفرة أكبر منه في النجوم الأقدم، وذلك لأسباب لا يزال البحث مستمّراً لإيجاد تفسير لهذه الظاهرة.

يوجد الليثيوم أيضاً في الأقزام البنيّة، والتي هي عبارة عن نجوم هزيلة ذات حرارة أقلّ من أقرانها، وذلك على العكس من نجوم الأقزام الحمراء الأكثر سخونة، والتي تقوم بإفناء الليثيوم. بناءً على ذلك، يمكن إجراء ما يدعى اختبار الليثيوم للتمييز بين الاثنين، خاصّة أنّ كليهما أقلّ حجماً من الشمس. وجد أيضاً أن بعض النجوم البرتقاليّة تحوي تراكيز عالية من الليثيوم.

 الأرض

الاحتياطيات المعروفة في أرجاء العالم في 2018 يقدّرها المسح الجيولوجي الأمريكي (USGS) أنها 16 مليون طن، إلا أن تقديراً دقيقياً لاحتياطيات الليثيوم في العالم هو أمر صعب. أحد أسباب ذلك هو أن معظم طرق تصنيف الليثيوم مُطوّرة لاحتياطيات الخام الصلبة، بينما المحلول الملحي هو مائع يصعب التعامل معه بنفس طرق التصنيف بسبب تفاوت التركيز وتأثير الضخ. ويُقدّر أن العالم يحتوي 15 مليون طن من احتياطيات الليثيوم، بينما 65 مليون طن من مصادر معروفة هي تقدير معقول. وثمة إجمالي قدره 75% من كل شيء can typically be found in the ten largest deposits of the world. وتثير دراسة أخرى إلى أن 83% من الموارد الجيولوجية لليثيوم تقع في ستة ودائع من المحلول الملحي، اثنين من ودائع الپگماتيت، واثنين الودائع الرسوبية.

أعلى ثلاثة بلدان منتجة للثيوم من 2016، كما أفاد المسح الجيولوجي الأمريكي، هي أستراليا، تشيلي والأرجنتين. يشكل تقاع شيلي، بوليڤيا والأرجنتين المنطقة المعروفة بمثلث الليثيوم. يُعرف مثلث الليثيوم باحتوائه على كميات كبيرة من المسطحات الملحية وتشمل سالار دى أويوني في بوليڤيا، سالار دى أتاكاما في تشيلي، وسالار دى أريزارو في الأرجنتين. يعتقد أن مثلث الليثيوم يحتوي على أكثر من 75% من احتياطيات الليثيوم المعروفة. توجد ودائع في أمريكا الجنوبية، على امتداد سلسلة الأنديز الجبلية. تعتبر تشيلي منتجاً رائداً لليثيوم، تليها الأرجنتين. تجمع البلدان الليثيوم من أحواض المياه المالحة. تبعاً للمسح الجيولوجي الأمريكي، فإن صحراء أويوني البوليڤية تحتوي على 5.4 مليون طن من الليثيوم. نصف احتيطيات العالم المعروفة من الليثيوم تقع في بوليڤيا على امتداد المنحدر الشرقي الأوسط لجبال الأنديز. في عام 2009، تفاوضت بوليڤيا مع الشركات اليابانية والفرنسية والكورية لبدء الاستخراج.

انتاج مناجم الليثيوم (2017)، والاحتياطيات والمصادر بالطن، حسب USGS

البلد	الانتاج	الاحتياطيات	المصادر
الأرجنتين	5.500	2.000.000	9.800.000
أستراليا	18.700	2.700.000	5.000.000
النمسا	-	-	50.000
بوليڤيا	-	-	9.000.000
البرازيل	200	48.000	180.000
كندا	480	180.000	1.900.000
تشيلي	14.100	7.500.000	8.400.000
التشيك	-	-	840.000
الكونغو الديمقراطية	-	-	1.000.000
مالي	-	-	200.000
المكسيك	-	-	180.000
الصين	3.000	3.200.000	7.000.000
الپرتغال	400	60.000	100.000
روسيا	-	-	1.000.000
صربيا	-	-	1.000.000
إسپانيا	-	-	400.000
الولايات المتحدة	870	35.000	6.800.000
زيمبابوي	1.000	23.000	500.000
الإجمالي العالمي	43.000	16.000.000	53.000.000+

في الولايات المتحدة، يسترد الليثيوم من برك المياه المالحة في نـِڤادا. يقدر أن الودائع التي اكتشفت في روك سپرنگز أپلفت في وايومنگ عام 2013 تحتوي على 228.000 طن من الليثيوم. وقُدر أن الودائع الإضافية في نفس التشكيل الجيولوجي تحتوي على 18 مليون طن.

تختلف الآراء حول النمو المحتمل. خلصت دراسة عُقدت في 2008 إلى أن "إنتاج كربونات الليثيوم القابلة للتحقيق ستكون واقعية بدرجة كافية لجزء صغير فقط من متطلبات السوق العالمي المستقبلية من المركبات الهجينة والمركبات الكهربائية"، وأن "الإنتاج الضخم لكربونات الليثيوم ليس جيداً من الناحية البيئية، وسوف يتسبب في أضرار بيئية لا يمكن إصلاحها للنظم الإيكولوجية التي ينبغي حمايتها، وأن دفع بطارية الليثيوم-أيون لا يتوافق مع مفهوم السيارة الخضراء".

تبعاً لدراسة أجراها مختبر لورنس بركلي الوطني وجامعة كاليفورنيا، بركلي عام 2011، فإنه لا ينبغي أن تكون قاعدة احتياطي الليثيوم المقدرة حالياً عاملاً محدداً لإنتاج البطاريات على نطاق واسع للسيارات الكهربائية لأنه بالاحتياطيات الحالية يمكن تصنيع 1 بليون من البطاريات التي تعتمد على الليثيوم بقدرة 40 ك.و/س - حوالي 10 كگ من الليثيوم لكل سيارة. وتشير دراسة أخرى عقدتها جامعة مشيگن وشركة فورد للسيارات عام 2011 إلى أن الموارد كافية لدعم الطلب العالمي حتى عام 2100، وتشمل الليثيوم اللازم لاستخدامات النقل المحتملة واسعة النطاق. قدرت الدراسة أن الاحتياطيات العالمية تبلغ 39 مليون طن، وأن إجمالي الطلب على الليثيوم خلال فترة تسعين عاماً يبلغ ما بين 12-20 مليون طن سنوياً، اعتماداً على السيناريوهات المتعلقة بالنمو الاقتصادي ومعدلات إعادة التدوير.

وفي 9 يونيو 2014، ذكرت صحيفة Financialist أن الطلب على الليثيوم ينمو بأكثر من 12% في السنة. وحسب كريدي سويس، فهذا المعدل يتعدى المتاح المتوقـَّع بنحو 25%. وقارنت المطبوعة وضع الليثيوم في 2014 بوضع النفط، حيث "حفزت الأسعار العالية للنفط على الاستثمار في التنقيب المُكلـِّف في المياه العميقة وفي تقنيات استخلاص النفط من رمال القطران"، أي أن سعر الليثيوم سيواصل الارتفاع حتى تلاحظ الأسواق أن تحقيق إجمالي الانتاج الذي يلبي الطب يتم بأسعار باهظة، مما سيشجع المستثمرين على تمويل الأبحاث في تقنيات جديدة.

وفي 16 يوليو 2018 عـُثـِر على 2.5 مليون طن من مصادر الليثيوم عالية الجودة و 124 مليون رطل من مصادر اليورانيوم في ركيزة فالتشاني للصخور الصلبة في منطقة پونو، پيرو.

انظر أيضاً: معادن الليثيوم

منجم سالار دو أويوني في بوليفيا الذي يستخرج منه الليثيوم

على الرغم من أنّ الليثيوم واسع الانتشار على الأرض، إلّا أنّه لا يوجد بصورته الحرّة نتيجة نشاطه الكيميائي الكبير. يوجد الليثيوم على شكل أملاح في مياه البحار بنسبة تركيز ثابتة تتراوح بين 0.14 إلى 0.25 جزء في المليون (ppm)، بحيث أنّ الكمّيّة الكلّيّة تقدّر بحوالي 230 بليون طن. يمكن أن تزيد هذه النسبة بالقرب من المنافس الحراريّة المائيّة إلى حوالي 7 أجزاء في المليون.

على الرغم من وفرته النسبية، فإنّ الليثيوم غالباً ما يوجد بتراكيز ضئيلة، إن كان في المحاليل الملحية المركزة أو في معادنه، ممّا يصعّب من مهمة الحصول عليه. تقدّر نسبة الليثيوم في القشرة الأرضية بحوالي 20 إلى 70 جزء في المليون وزناً. وهو بذلك يوجد في القشرة الأرضية بنسية أقلّ من الزنك والنحاس والتنغستن، ولكن بنسبة أكبر من الكوبالت والقصدير والرصاص. يدخل الليثيوم في تركيب الصخور الناريّة، ويكون أكثر تركيزاً في الغرانيت، بالإضافة إلى صخور البيگماتيت الجرانيتيّة، والتي توفّر كمّيّة معتبرة من المعادن الحاوية على الليثيوم مثل الإسبودومين والبيتاليت. يُحصل أيضاً على الليثيوم من الليبيدوليت، والأمبليغونيت، ومؤخّراً من وحل الهكتوريت. عند نسبة مقدارها 20 مغ لكل كيلوجرام واحد، فإنّ الليثيوم يقع ترتيبه في المركز الخامس والعشرين من حيث ترتيب العناصر في القشرة الأرضيّة.

يتوفّر الليثيوم بكمّيّات جيّدة في منجم سالار دو أويوني في بوليفيا، وذلك بكمّيّات تقدّر بحوالي 5.4 مليون طن. حسب تقديرات الماسح الجيولوجي الأمريكي عام 2010، فإنّ تشيلي تملك أكبر احتياطي من الليثيوم، والذي يقدّر بحوالي 7.5 مليون طن. تعدّ أستراليا والأرجنتين والصين من الدول التي تحوي كمّيّات وفيرة من هذا الفلزّ. كما تعد كندا وروسيا والولايات المتحدة الأمريكية من الدول الحاوية على كمّيّات من خامات الليثيوم. في عام 2010، جرت عمليّات كشف جيولوجيّة في بحيرات ملحيّة جافّة غربي أفغانستان، بالإضافة إلى موقع في ولاية غزني الأفغانيّة، حيث يقدّر وجود كمّيّات معتبرة من فلز الليثيوم.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 في الأحياء

يوجد الليثيوم بكمّيّات نزيرة في العديد من النباتات واللافقاريات بتراكيز تتراوح بين 69 إلى 5760 جزء في البليون، في حين أن تركيزه في الفقاريات أقلّ من ذلك، حيث أن التركيز فبها يتراوح بين 21 إلى 763 جزء في البليون. بشكل عام، فإن الأحياء البحرية تحوي نسبة أكثر من الليثيوم مقارنة مع الأحياء على اليابسة. لا يعرف للآن إن كان لليثيوم دوراً حيوياً في هذه الكائنات، إلاّ أنّ الدراسات الغذائيّة عند الثدييات أظهرت أهميّته بالنسبة للصحّة، بحيث ظهرت اقتراحات بجعل الليثيوم لهذه الكائنات أحد العناصر النادرة الأساسيّة، وقدرّت الكمية المنصح بإعطائها بحوالي 1 مغ في اليوم. يوجد الليثيوم طبيعيّاً في مياه الشرب وفي بعض المغذّيات، مثل اللحم والسمك والبيض ومشتقات الحليب. على سبيل المثال، فإنّ كل 100 جرام لحم حيواني تحوي 100 ميكروجرام ليثيوم. أظهرت دراسة في اليابان عام 2011 احتماليّة وجود علاقة بين طول عمر عيّنة من الأشخاص مع وجود نسبة طبيعيّة من الليثيوم في مياه الشرب.

 التاريخ

 الاكتشاف وأصل التسمية

يوهان أوگوست أرفوِدسون مكتشف الليثيوم عام 1817.

عام 1800 اكتشف البرازيلي خوسيه بونيفاسيو دي أندرادا معدن البيتاليت (LiAlSi₄O₁₀) في منجم في جزيرة أوتو السويدية. إلّا أنّ تركيب هذا المعدن لم يُعرف حتّى عام 1817 عندما قام الكيميائي يوهان أوگوست أرفويدسون باكتشاف وجود عنصر جديد في المعدن أثناء إجراء تجاربه عليه في مختبر برزليوس. على الرغم من أنّ عنصر الليثيوم يشكل مركبات مشابهة للصوديوم والپوتاسيوم، إلّا أنّ الكربونات والهيدروكسيد عند الليثيوم لها انحلالية أقل في الماء وهي أكثر قلوية. سمّى برزليوس المادة القلوية المترسبة باسم ليثيون lithion، وذلك من الكلمة الإغريقية λιθoς (ليثوس) والتي تعني الحجر، وذلك للإشارة إلى المعدن الصلب، كما سمى الفلز المكتشف ليثيوم. أظهر أرفوِدسون فيما بعد وجود نفس الفلز في معادن أخرى مثل الإسبودومين والليبيدوليت.

في عام 1818، كان العالم كريستيان گميلين أول من لاحظ أنّ أملاح الليثيوم تعطي لوناً أحمر زاهي للهب. على الرغم من الاكتشافات التي تمّ التوصل لها، إلاّ أنّ كلاً من أرفوِدسون وگميلين لم يتمكـَّنا من عزل عنصر الليثيوم النقي من أملاحه. ولم يحدث ذلك إلا عام 1821، عندما تمكن وليام توماس بريند من الحصول على الليثيوم النقي بإجراء عملية تحليل كهربائي لأكسيد الليثيوم، وهي العمليّة نفسها التي قام بها همفري ديڤي للحصول على الفلزّات القلوية كالصوديوم والبوتاسيوم من أملاحها. قام بريند أيضاً بوصف أملاح نقية لليثيوم مثل الكلوريد وقدر بأن الليثيا (أكسيد الليثيوم) يحوي حوالي 55% من الفلز، معتبراً بذلك أن الوزن الذري لليثيوم هو حوالي 9.8 گ/مول، في حين أنه فعلياً 6.94 گ/مول. بنفس الأسلوب، تمكّن روبرت بنسن وأوگوستس ماتيسن سنة 1855 من إنتاج كميات كبيرة من الليثيوم تكفي لدراسة خواصه وذلك بإجراء عملية تحليل كهربائي لكلوريد الليثيوم. هذه العملية فتحت الباب للإنتاج التجاري من الليثيوم، عندما قامت الشركة الألمانية للمعادن Metallgesellschaft AG عام 1923 بإنتاج الليثيوم من التحليل الكهربائي لمزيج من كلوريد الليثيوم وكلوريد البوتاسيوم.

في عام 1917، تمكن العالم فيلهلم شلينك من اصطناع أول مركب عضوي لليثيوم وذلك من مركبات عضويّة للزئبق.

 تاريخ الإنتاج والتطبيقات

مر إنتاج واستخدام الليثيوم بمراحل عدة خلال التاريخ الحديث. ويذكر أن أوّل تطبيق لليثيوم كان استخدامه في إنتاج صابون الليثيوم الذي استخدم في تشحيم محرّكات الطائرات وتطبيقات مشابهة في الحرب العالميّة الثانيّة. ما ميّز استخدام هذه الصوابين في هذه التطبيقات أنّ صابون الليثيوم له نقطة انصهار عالية مقارنةً مع صوابين الفلزّات القلويّة الأخرى، كما أنّها ذات تأثير أكّال أقلّ مقارنةً مع الصوابين المعتمدة على الكالسيوم.

ازداد الطلب على إنتاج الليثيوم أثناء الحرب الباردة نتيجة سباق التسلح النووي. يُستخدم نظيرا الليثيوم ليثيوم-6 وليثيوم-7 في إنتاج التريتيوم، وذلك عندما تتعرّض للقذف من النيوترونات. كانت الولايات المتحدة الأمريكية المنتج الأول لليثيوم بين أواخر الخمسينات حتّى منتصف الثمانينات من القرن العشرين. كان حوالي 75% من الإنتاج عبارة عن ليثيوم-6 على شكل هيدروكسيد الليثيوم، والذي كانت كمّيّته تقدّر بحوالي 42 ألف طن. كان لهذه الكمية من ليثيوم-6 تأثير على نسبة نظائر الليثيوم في الطبيعة عند الحاجة إلى إجراء عمليّة تقييس لمعرفة الوزن الذري لليثيوم، وذلك في العديد من المركّبات ذات التطبيق الصناعي أو حتّى في الطبيعة، عند استخدام مثل هذه الأملاح في الإجراءات الكيميائيّة، حيث يمكن أن تُحدث تلوّث للمياه الجوفيّة.

استخدم الليثيوم فيما سبق لتخفيض درجة انصهار الزجاج ولتحسين سلوك الانصهار لأكسيد الألومنيوم في عملية هول-هيرو. كان هذان التطبيقان هما المسيطران على سوق الليثيوم حتّى منتصف التسعينات. انخفضت أسعار الليثيوم بعد انخفاض الطلب عليه بعد توقّف سباق التسلح النووي، وقيام الدول المنتجة ببيع الكمّيّات المخزّنة للسوق بأسعار مخفّضة. بعد ظهور استخدام الليثيوم في صناعة البطاريّات، ازداد الطلب عليه مجدّداً، حيث كان هذا المجال هو المسيطر على السوق عام 2007. بالإضافة إلى ذلك، طُوّرت طرق لإنتاج الليثيوم وذلك بالاستخراج من المحاليل المركّزة للأملاح، وظهرت شركات جديدة لتلبّي هذا الطلب.

 الإنتاج

صورة ستالية لسالار دل هومبر مويرتو، الأرجنتين (يسار)، وأويوني، بوليڤيا (يمين)، salt flats are rich in lithium. The lithium-rich brine is concentrated by pumping it into solar evaporation ponds (ظاهرة في يسار الصورة).

الإنتاج العالمي من الليثيوم

يُحصل على الليثيوم بفصله من معادنه مثل إسبودومين وبيتاليت وليبيدوليت وذلك عن باقي الفلزّات الأخرى الداخلة في تركيبها. كما يحصل على أملاحه من البحيرات الملحيّة ومن الينابيع المعدنيّة ومن الترسّبات الملحيّة.

يُحضّر الليثيوم من محاليله الملحيّة (غالباً على شكل كلوريد الليثيوم) بإجراء عمليّة تبخر للماء وبإضافة كربونات الصوديوم (الصودا). يوضع المزيج في أحواض وتعرّض لأشعة الشمس لرفع التركيز بحيث نحصل على راسب من كربونات الليثيوم.

$\mathrm {2\ LiCl\ +Na_{2}CO_{3}\ \longrightarrow \ Li_{2}CO_{3}\downarrow +\ 2\ NaCl}$

يعدّ كربونات الليثيوم الشكل الصلب الشائع الذي يحصل عليه من المناجم ويعرض في السوق العالمية. للحصول على الشكل الفلزّي من الليثيوم تجرى عملية تحليل كهربائي. في البداية يعالج ملح كربونات الليثيوم بحمض الهيدروكلوريك (حمض كلور الماء) حيث يتشكّل محلول كلوريد الليثيوم ويتحرّر غاز ثنائي أكسيد الكربون في العمليّة حسب المعادلة:

$\mathrm {Li_{2}CO_{3}+\ 2\ H_{3}O^{+}+\ 2\ Cl^{-}\longrightarrow \ 2\ Li^{+}+\ 2\ Cl^{-}+CO_{2}\uparrow +\ 3\ H_{2}O}$

ينبغي أن تصنع المنشآت التي تجرى فيها العملية من نوع خاص من الفولاذ أو من خلائط النيكل، حيث أن محاليل الكلوريد أكّالة. ينتج الليثيوم الفلزّي من التحليل الكهربائي لمصهور مزيج من 55% كلوريد الليثيوم و45% كلوريد البوتاسيوم عند درجة حرارة تبلغ حوالي 450 °س.

$\mathrm {Li^{+}+\mathrm {e} ^{-}\ {\xrightarrow[{Electolysis}]{450\,^{\circ }C}}\ Li}$

أو على الشكل التالي

$\mathrm {KCl+LiCl\ {\xrightarrow[{Electolysis}]{450\,^{\circ }C}}\ K+Li+Cl_{2}}$

يتجمّع الليثيوم السائل على سطح الكهرل حيث يفصل فيما بعد، وفي هذه الحالة لا ينفصل البوتاسيوم لأن له كمون مسرى أقل في مصهور الكلوريد. بالمقابل، يمكن لآثار من الصوديوم أن تنفصل مع الليثيوم، ممّا يجعله أكثر فعاليّة كيميائيّة، وهذا أمر محبّذ في حال استخدام الليثيوم في الاصطناع العضوي، لكنّه غير محبّذ في حال استخدام الليثيوم في صناعة البطاريّات.

قدّر الاحتياطي العالمي من الليثيوم من الماسح الجيولوجي الأمريكي عام 2008 بحوالي 13 مليون طن. تتوافر مناجم الليثيوم بكثرة في أمريكيا الجنوبيّة وذلك من البحيرات الملحيّة عبر جبال الأنديز، حيث تعدّ تشيلي البلد الأول في قائمة منتجي الليثيوم، تليها الأرجنتين. تعدّ بوليفيا، الواقعة على السفح الشرقي من جبال الأنديز، من الدول التي لديها احتياطي كبير من الليثيوم. في عام 2009، كانت بوليفيا تفاوض دولاً مثل اليابان وفرنسا للبدء في استخراج الليثيوم من صحراء أويوني، والتي تقدّر كمّيّة الليثيوم التي تحويها بحوالي 5.4 مليون طن. يُحصل على الليثيوم في الولايات المتّحدة أيضاً من البحيرات المالحة في نيفادا، ومؤخّراً تمّ اكتشاف مواقع جديدة في وايومنغ تقدّر إنتاجيّتها بحوالي 228 ألف طن، في حين أنّ الاحتياطي قدّر بحوالي 18 مليون طن.

في عام 1998، كان سعر الكيلوجرام الواحد من الليثيوم حوالي 95 دولار أمريكي. بعد الأزمة العالمية عام 2008، قام مزوّدو الليثيوم الرئيسيّون مثل شركة Sociedad Química y Minera بتخفيض سعر ملح كربونات الليثيوم بمقدار 20%. إنّ الاستهلاك العالمي من الليثيوم في ازدياد نتيجة الطلب على بطاريّات الليثيوم بمعدّل 25% في السنة، لذلك فإنّه من المتوقّع أن يقفز هذا الاستهلاك العالمي من 150 ألف طن عام 2012 إلى 300 ألف طن سنوياً عام 2020.

من المصادر المحتملة لليثيوم استخدام الآبار الحراريّة الأرضيّة، حيث أن السوائل الراشحة من جوف الأرض تحمل نسب من الليثيوم، حيث أجريت عمليات استحصال عليه في هذه المواقع.

 الإستخدامات

تقديرات الاستخدامات العالمية لليثيوم في 2011

  السيراميك والزجاج (29%)

  البطاريات (27%)

  شحوم التزليق (12%)

  الصب المستمر (5%)

  المعالجة الهوائية (4%)

  الپوليمرات (3%)

  إنتاج الألومنيوم (2%)

  الأدوية (2%)

  أخرى (16%)

 الزجاج والخزف

يستخدم أكسيد الليثيوم بشكل واسع في مجال صناعة الزجاج كصهارة وذلك من أجل معالجة السيليكا، حيث تعمل على تخفيض درجة انصهار ولزوجة المواد الداخلة في العمليّة، كما تؤدي إلى تزجيج الخزف بخصائص فيزيائيّة محسّنة، من ضمنها انخفاض قيمة معامل التمدّد الحراري. يعدّ هذا التطبيق من أكبر استخدامات مركّبات الليثيوم. يستخدم مركّب كربونات الليثيوم كمادّة أوليّة لهذا التطبيق، حيث أنّه يعطي أكسيد الليثيوم إبّان التسخين.

 الإلكترونيّات

في مجال الإلكترونيّات جرى مؤخراً استخدام الليثيوم بشكل كبير في صناعة البطاريّات وذلك إمّا بدخوله في تركيب المحاليل الكهرلية أو في المساري، وذلك لكون قيمة كمون المسرى ونسبة الطاقة إلى الوزن بالنسبة لليثيوم مرتفعة. على سبيل المثال، فإنّ بطارية ليثيوم-أيون يمكن أن تولّد حوالي 3 فولت لكلّ خلية، مقابل 2.1 فولت لبطارية الرصاص أو 1.5 فولت لبطارية زنك-كربون. إنّ بطارية ليثيوم-أيون هي بطاريّات قابلة لإعادة الشحن وذات كثافة طاقة عالية، في حين أن بطارية الليثيوم بشكل عام هي بطاريّات تستخدم لمرة واحدة، يكون فيها الليثيوم أو أحد مركّباته كمصعد. من بطاريّات الليثيوم التي يمكن إعادة شحنها بطارية ليثيوم بوليمر وبطارية فوسفات حديد-ليثيوم.

 شحوم التزليق

من الاستعمالات التي يدخل الليثيوم فيها هو استخدامه في تركيب شحوم التزليق. إنّ هيدروكسيد الليثيوم عبارة عن قاعدة قويّة، عندما تسخّن مع دهن يحدث تفاعل تصبّن ونحصل على صابون الليثيوم. لهذا الصابون خاصّيّة تثخين الزيوت، ولذلك يستخدم في تصنيع شحوم التزليق.

 التعدين

يستخدم الليثيوم في مجال التعدين كمادة دافقة من أجل اللحام العادي وبالقصدير. كما يدخل في صناعة الخزف والمينا المزجج والزجاج. إنّ سبائك فلزّ الليثيوم مع الألومنيوم والكادميوم والنحاس والمنغنيز تستخدم في صناعة أجزاء الطائرات.

بطاريّة الليثيوم

 العلاج الطبي

يعدّ العلاج بالليثيوم أحد الوسائل لمعالجة مرض الاضطراب ثنائي القطب. كما أنّ أملاح الليثيوم مثل كربونات الليثيوم تستخدم من أجل علاج الاضطراب الفصامي العاطفي والاضطراب الاكتئابي، حيث أنّ أيون الليثيوم ⁺Li هو القسم الفعّال في هذه الأملاح. تجدر الإشارة أنّه على النساء الحوامل تجنّب استخدام هذه الأملاح في العلاج إذ وجد لها علاقة في حدوث تشوّهات قلبيّة للجنين.

تجري الأبحاث حول استخدام الليثيوم كأحد الوسائل لعلاج الصداع العنقودي.

 تطبيقات نوويّة

يستخدم النظير ليثيوم-6 كمصدر لإنتاج التريتيوم وكمادّة من أجل اصطياد النيوترون في الاندماج النووي. يحوي الليثيوم الطبيعي على 7.5% من النظير ليثيوم-6، والذي أنتجت كمّيّات كبيرة منه باستخدام تقنيّة فصل النظائر من أجل الاستخدام في صناعة الأسلحة النوويّة. بالمقابل، فإنّ النظير ليثيوم-7 له أهمّيّة لاستخدامه كمادّة تبريد في المفاعلات النوويّة.

استخدم ديوتيريد الليثيوم كوقود في اختبار القنبلة الهيدروجينيّة الأمريكيّة، والتي كان لها الاسم المستعار Castle Bravo.

استخدم دويتيريد الليثيوم (LiD، وهو مركّب يحلّ فيه الديوتيريوم مكان الهيدروجين في هيدريد الليثيوم) كوقود في النسخ الأولى من القنبلة الهيدروجينيّة. عند قذف الليثيوم بالنيوترونات فإنّ كلّ من النظيرين ⁶Li و ⁷Li ينتجان التريتيوم، والذي يتّحد مع الديوتيريوم في تفاعل اندماج نووي. لا يزال الليثيوم-6 له تطبيقات في مجال الأسلحة النوويّة.

يدرس مستقبلاً إمكانيّة استخدام الليثيوم لإنتاج التريتيوم من أجل توليد الطاقة بالاندماج وذلك في مفاعلات الاندماج بالحصر المغناطيسي. ينتج التريتيوم من تفاعل النيوترونات الموجودة في البلازما مع غطاء المفاعل الحاوي على الليثيوم حسب التفاعل:

$\mathrm {\,_{3}^{6}Li+n\rightarrow \,_{2}^{4}He+\,_{1}^{3}T}$

كما يستخدم الليثيوم كمصدر لجسيمات ألفا، وذلك من قذف نوى النظير ليثيوم-7 ⁷Li بالبروتونات المسرّعة، حيث يتشكّل بيريليوم-8 ⁸Be والذي يخضع بدوره إلى تفاعل انشطار ليعطي جسيمتي ألفا. كان هذا التفاعل من أوائل التفاعلات النوويّة المحضّرة اصطناعيّاً، والتي جرى تحضيرها لأوّل مرّة عام 1932 من قبل جون كوكروفت وإيرنست والتون.

يدخل مركّب فلوريد الليثيوم عندما يخصّب بالنظير ليثيوم-7 في تركيب المزيج الفلوريدي الملحي LiF-BeF₂ وذلك مع فلوريد البيريليوم، والمستخدم في مفاعلات الملح المنصهر. يعود اختيار فلوريد الليثيوم إلى الثباتيّة العالية للمركّب، ولكون المزيج LiF-BeF₂ ذو نقطة انصهار منخفضة. بالإضافة إلى ذلك، فإنّ كلّ من ⁷Li و Be و F تعدّ من النويدات التي لها مقطع نيوتروني منخفض بحيث أنّها لا تؤثّر على تفاعل الانشطار داخل المفاعل.

 تطبيقات كيميائيّة وصناعيّة مختلفة

 التقانة الناريّة

نظراً للون القرمزي الذي يمنح الليثيوم للهب عند احتراقه، فإنّ مركّبات الليثيوم تستخدم في صناعة الألعاب النارية والمواد المتوهجة.

 معالجة الهواء

إنّ كلوريد الليثيوم وبروميد الليثيوم عبارة عن مركّبات شرهة للماء تسحب الماء من الوسط المحيط حولها، لذلك تستخدم كمجفّفات للتيّارات الغازيّة. تستخدم أملاح هيدروكسيد الليثيوم وفوق أكسيد الليثيوم في الأماكن المغلقة مثل المركبات الفضائيّة والغوّاصات من أجل إزالة غاز ثنائي أكسيد الكربون ولتنقية الهواء. يمتصّ هيدروكسيد الليثيوم غاز CO₂ من الهواء حيث تتشكّل الكربونات. لا يقوم فوق أكسيد الليثيوم بامتصاص غاز ثنائي أكسيد الكربون فحسب، ولكنّه يحرّر غاز الأكسجين حسب التفاعل:

$\mathrm {2\ Li_{2}O_{2}+2\ CO_{2}\longrightarrow 2\ Li_{2}CO_{3}+O_{2}}$

تستخدم أملاح الليثيوم المذكورة بالإضافة إلى فوق كلورات الليثيوم في تركيب مولّدات الأكسجين الكيميائية التي تزوّد الغوّاصات بغاز الأكسجين.

 البصريّات

إنّ فلوريد الليثيوم عبارة عن مادّة شفّافة صافية والتي تستخدم في صناعة المواد البصريّة كالعدسات في أجهزة الأشعة تحت الحمراء وفوق البنفسجيّة. تتميّز هذه المادّة بأن قرينة الانكسار لها منخفضة، وأنّ لها أبعد مدى انتقال في مجال الأشعة فوق البنفسجية. يدخل فلوريد الليثيوم أيضاً في تركيب عدسات المقاريب.

يستخدم مسحوق فلوريد الليثيوم الناعم في مقياس الجرعة الحراري الضوئي (TLD)، حيث أنّه في حال تعرّض مادّة للإشعاع يحدث تراكم للعيوب البلوريّة، وعندما تسخّن البلّورة فإنّ هذه العيوب تحلّ عن طريق إطلاق إشعاع ذو لون مزرقّ تكون شدّته متناسبة مع جرعة الطاقة الممتصة، مما يمكّن من تعيينها كمّيّاً.

إنّ الصفات اللاخطية العالية لمركّب نيوبات الليثيوم تجعله مستخدماً في مجال البصريّات اللاخطية، وذلك على شكل متذبذب بلوري في الهواتف المحمولة وفي المضمّنات البصريّة.

 الكيمياء العضوية والبوليميرات

مركب ن-بوتيل الليثيوم، أحد مركبات الليثيوم العضويّة.

تستخدم مركّبات الليثيوم العضويّة، التي تحضّر من تفاعل فلزّ الليثيوم مع هاليدات الألكيل، بكثرة في مجال صناعة البوليميرات وفي اصطناع المركبات العضويّة المعقّدة. في صناعة البوليميرات، تستخدم مركبات ألكيل الليثيوم كحفازات وكبادئات جذريّة. كما تستخدم في تفاعلات البلمرة بالإضافة الأنيونيّة للأوليفينات البسيطة غير الحاوية على مجموعات وظيفيّة.

في مجال اصطناع الكيمياويات المعقّدة، تستخدم مركّبات الليثيوم العضويّة كمركّبات قاعديّة قويّة وككواشف لتحضير روابط كربون-كربون.

 تطبيقات عسكريّة

يستخدم فلز الليثيوم ومركبات الهيدريد المعقّدة مثل هيدريد ألومنيوم الليثيوم [Li[AlH₄ كمواد ذات طاقة عالية تضاف إلى وقود الصواريخ. كما يمكن لهيدريد الومنيوم الليثيوم أن يكون كوقود صلب.

إنّ طربيد مارك-50 Mark 50 Torpedo يعتمد على نظام الدفع بالطاقة الكيميائيّة المخزّنة (SCEPS)، بحيث يوجد خزّان صغير من سداسي فلوريد الكبريت والذي يرشّ على قطع من الليثيوم الصلب. إنّ التفاعل الناتج يولّد حرارة تنتج بخاراً، والذي يدفع الطربيد، وذلك في دورة رانكن مغلقة.

 احتياطات الأمان

ليثيوم

المخاطر
ن.م.ع. مخطط تصويري
ن.م.ع. كلمة الاشارة	Danger
ن.م.ع. عبارات المخاطر	H260, H314
ن.م.ع. العبارات الاحتياطية	P223, P231+P232, P280, P305+P351+P338, P370+P378, P422
NFPA 704 (معيـَّن النار)	2 3 2 W

إنّ استنشاق غبار الليثيوم أو مركّباته (والتي غالباً ما تكون قلوية) يسبّب تهييج في الأنف والحنجرة، وعند التعرّض لتراكيز مرتفعة يمكن أن يؤدي ذلك إلى تشكّل سائل في الرئة، والذي يمكن أن ينتهي بحدوث وذمة الرئة. يجب الانتباه إلى عدم تعرّض الجلد إلى الليثيوم الفلزّي حيث أنّه يشكّل هيدروكسيد الليثيوم المخرّش عند التعرّض للرطوبة، لذلك ينبغي حفظه في وسط من مادّة غير فعّالة مثل النافثا.

عند درجات حرارة مرتفعة تتجاوز 190 °س فإنّ الليثيوم الفلزّي يشكّل الأكسيد عند التماس مع الهواء. في وسط من الأكسجين فإنّ الليثيوم يشتعل تلقائيّاً بدءاً من 100 °س. في وسط من النيتروجين يتفاعل الليثيوم أوّلاً عند درجات حرارة مرتفعة ليشكّل النتريد. عند التماس مع مواد حاوية على الأكسجين أو الهالوجين فإنّ الليثيوم يمكن أن يتفاعل بشكل انفجاري.

في حال حدوث حرائق فإنّ الليثيوم يتفاعل مع مطفئات الحريق التقليدية كالماء أو ثنائي أكسيد الكربون أو النيتروجين وذلك بشكل ناشر للحرارة، لذلك ينبغي إطفاء حرائق الليثيوم باستخدام غازات خاملة مثل الأرگون أو بعض وسائل مكافحة حرائق الفلزّات بمطافئ حريق خاصّة Class D extinguishers الحاوية على مسحوق النحاس أو باستخدام الرمل أو الملح.

 انظر أيضاً

• ثنائي الليثيوم
• ليثيوم (طب)
• مركبات الليثيوم
• Lithium-based grease
• بطارية ليثيوم-هواء
• بطارية ليثيوم-أيون

 وصلات خارجية

• Lithium at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
• International Lithium Alliance
• USGS: Lithium Statistics and Information
• Lithium Supply & Markets 2009 IM Conference 2009 Sustainable lithium supplies through 2020 in the face of sustainable market growth
• University of Southampton, Mountbatten Centre for International Studies, Nuclear History Working Paper No5.