كربونات الليثيوم – Li2CO3

في الكيمياء إن مركب كربونات الليثيوم (lithium carbonate) أو كابوليث أو دوراليث أو كربونات الديليتيوم هو عبارة عن ملح غير عضوي، يمتلك الصيغة الكيميائية التالية: (Li2CO3) تستخدمه الصناعة الكيميائية من أجل عملية أكسدة المعادن ومن قبل صناعة الأدوية في معالجة القطبية الثنائية، وهو مدرج في القائمة النموذجية لمنظمة الصحة العالمية (WHO) لأهم الأدوية الأساسية اللازمة لنظام صحي أساسي.

كربونات الليثيوم

• إن الصيغة الكيميائية لمادة كربونات الليثيوم هي (Li2CO3) وكتلتها المولية 73.89 غرام لكل مول، ويتكون الجزيء من كاتيون الليثيوم وأنيون كربونات (CO3 -2) وهيكلها البلوري أحادي الميل، وتوجد كربونات الليثيوم في الخامات معًا معادن أخرى، ويمكن استخراجه بسهولة لأنه غير قابل للذوبان في الماء، وبالتالي يتم استخدام الماء الساخن من أجل عزل المركبات الكيميائية الأخرى الموجودة في الخامات.

• التحضير: من الممكن أن يتم إنتاج كربونات الليثيوم من خلال التخليق الكيميائي، ومع ذلك فإنه يتم استخراجه بشكل شائع من المعادن، وتوجد بعض الطرق الكيميائية لإنتاج كربونات الليثيوم: ولكن أكثرها انتشارًا هو التفاعل بين هيدروكسيد الليثيوم أو كلوريد الليثيوم وكربونات الصوديوم في الماء والذي ينتج راسبًا من كربونات الليثيوم كما في المعادلة التالية:

2LiOH + Na₂CO₃ → Li₂CO₃ + 2 NaOH

2LiCl + Na₂CO₃ → Li₂CO₃ + 2 NaCl

• الخصائص الفيزيائية: إن مادة كربونات الليثيوم عبارة عن مسحوق أبيض عديم الرائحة، وكثافته 2.11 غرام لكل مل مكعب، ودرجة انصهار كربونات الليثيوم 724 درجة مئوية ونقطة غليانه 1310 درجة مئوية، كما وإنه غير قابل للذوبان في الماء الساخن والأسيتون والأمونيا والإيثانول، وهو ضعيف الذوبان في الماء البارد (تقل قابليته للذوبان في الماء مع زيادة درجة الحرارة)، وهو قابل للذوبان في حامض الخليك.

• الخواص الكيميائية: إن مركب كربونات الليثيوم هو ملح الليثيوم الأكثر استخدامًا ويتم تسويقه على نطاق واسع من أجل المعالجة ثنائية القطبية، والليثيوم هو من أكثر الأيونات شبهاً بالصوديوم من حيث الحجم والشحنة، وبالتالي فهو منافس للصوديوم في التبادل عبر الغشاء في الخلايا العصبية وبالتالي يمكن أن يتأثر بإطلاق الناقلات العصبية، يمكن أيضًا استخدام كربونات الليثيوم لرفع الكريات البيض المحيطية.

• الآثار الصحية / مخاطر السلامة: يمكن أن تكون كربونات الليثيوم شديدة السمية عند تناولها بكميات كبيرة، وقد يسبب أيضًا آثارًا جانبية وأمراض أخرى مثل مرض السكري الكاذب كلوي المنشأ، كما وإنه غير قابل للاشتعال.

معلومات عامة عن كربونات الليثيوم واستخداماته

• إن كربونات الليثيوم هي ملح كربونات الليثيوم وهو معدن قلوي ناعم وله أنشطة مضادة للشيخوخة وتكوين الدم، ويتداخل الليثيوم مع تبادل الصوديوم عبر الغشاء في الخلايا العصبية عن طريق التأثير على الصوديوم أدينوسين ثلاثي الفوسفاتاز المحفز بالبوتاسيوم (Na +،K + -ATPase).

• تظهر كربونات الليثيوم على شكل مسحوق أبيض، وهي عبارة عن مهيج قوي عند إذابتها في الماء، وهي ملح ليثيوم وملح كربونات، لها دور كدواء مضاد للجراثيم، وتستخدم كربونات الليثيوم بشكل أساسي في صناعة الأدوية في علاجات الذهان الهوسي الاكتئابي، كما يتم استخدامه في الصناعة الكيميائية في إنتاج مركبات الليثيوم الأخرى وخاصة أملاح الليثيوم مثل كلوريد الليثيوم وبروميد الليثيوم.

• تعتبر كربونات الليثيوم أيضًا مادة خام لتصنيع الزجاج والبورسلين، كما يضاف إلى الخلايا الإلكتروليتية للتحليل الكهربائي للألمنيوم لأنه يساعد على زيادة كفاءة الخلية وهو مكون من العديد من أشباه الموصلات والمحفزات الكيميائية.

• إن الشكل التجاري الرئيسي لليثيوم هو كربونات الليثيوم (Li2CO3) المنتج من الخامات أو المحاليل الملحية من خلال عدد من العمليات المختلفة، وتؤدي إضافة حمض الهيدروكلوريك (HCl) إلى إنتاج كلوريد الليثيوم، وهو المركب المستعمل من أجل عملية إنتاج وتصنيع معدن الليثيوم من خلال عملية التحليل الكهربائي، وينتج معدن الليثيوم من خلال عملية التحليل الكهربائي لخليط من معدن الليثيوم ومركب كلوريد البوتاسيوم.

• قد تتذكر رؤية معدن الليثيوم كعنصر نقي في أيام المدرسة يتأرجح عبر سطح كوب من الماء، ولا تتوقع رؤية مثل هذا العنصر التفاعلي في الحياة اليومية، ولكننا في الواقع نواجهها عادة في شكل مادة كربونات الليثيوم، وهي عبارة عن مركب غير عضوي بسيط بالصيغة الكيميائية التالية: (Li2CO3) أو مشتقاته.

• لقد تم العثور على مادة كربونات الليثيوم بشكل طبيعي مثل معدن الزابويليت والذي تم العثور عليه لأول مرة في عام 1987 ميلادي بواسطة بحيرة زابوي التبتية ولكن هذا نادر إلى حد ما، ولحسن الحظ، من السهل جدًا الحصول على مركبات متاحة بسهولة أكبر، وعادةً من كلوريد الليثيوم الموجود في الينابيع المعدنية والمسابح لا سيما في تشيلي والأرجنتين، وقد لاحظ الكيميائي السويدي يوهان أوغست أرفويدسون الكربونات لأول مرة في عام 1817 ميلادي، من بين مجموعة من مركبات الليثيوم الأخرى التي اكتشفها.

• تتنوع استخدامات كربونات الليثيوم بشكل مدهش بالنسبة لمادة غير معروفة تمامًا، حيث أنه يوجد في كاشفات ثاني أكسيد الكربون ذات الحالة الصلبة، إذ يساهم وجوده على الكاثود في تفاعل كهروكيميائي عند وجود الغاز، وتم استخدامه في لوحة ألوان الألعاب النارية تقريبًا منذ اكتشافها لأنه وجد أن أملاح الليثيوم أنتجت لهبًا أحمر ساطعًا، وتلعب كربونات الليثيوم دورًا مهمًا في صناعة السيراميك والزجاج.

• تُستخدم كميات صغيرة من كربونات الليثيوم كتدفقات من أجل تقليل نقطة انصهار السيليكا خاصةً بالنسبة للزجاج المستخدم في أواني الفرن، وفي التزجيج المستخدم لإضفاء اللون واللمعان على السيراميك، ولا تعمل كربونات الليثيوم كملون مباشر بل أنها تستخدم من أجل زيادة حيوية المركبات الأخرى ولا سيما أكسيد الحديد، كما ويجد هذا المركب متعدد الاستخدامات طريقه أيضًا إلى المواد اللاصقة والأسمنت من أجل تقليل وقت التثبيت.

• على الرغم من أن مركب الليثيوم في الأقطاب الموجبة لبطاريات الليثيوم أيون المألوفة التي تشغل إلكترونياتنا المحمولة هو عادة أكسيد الليثيوم كوبالت، إلا أنه يتم تصنيعه من الكربونات، وتتضمن العملية طحن كربونات الليثيوم وكربونات الكوبالت معًا عند 900 درجة مئوية لمدة 60 ساعة تقريبًا – على الرغم من تطوير طرق درجات الحرارة المنخفضة.

• ذكر الليثيوم في محادثة عادية، ومن المرجح أن يتم طرح التطبيق الأكثر إثارة للجدل لكربونات الليثيوم: كدواء للاضطراب ثنائي القطب، ولقد وجدت كربونات الليثيوم طريقها إلى صندوق الدواء بعد أقل من ثلاثين عامًا من اكتشافه، وعندما أوصي به أولاً كطريقة للمساعدة في إذابة حصوات المثانة، وبعد ذلك لمجموعة من الأمراض من الصداع والنقرس إلى الروماتيزم، كما ويبدو أنه كان هناك القليل من الأدلة السريرية الجيدة لدعم العديد من هذه الاستخدامات – كان النشر الأولي أكثر قليلاً من الطب الشعبي في مظهر علمي.