أكسيد الليثيوم – Li2O

في الكيمياء إن مركب أكسيد الليثيوم (lithium oxide) عبارة عن مركب غير عضوي، وهو عبارة عن مادة صلبة بيضاء اللون، ويمتلك أكسيد الليثيوم الصيغة الكيميائية التالية: (Li2O) وهو عبارة عن أحد أبسط الأكاسيد الأيونية وهو متساوي إلكترونيًا مع الماء (H2O)، حيث ستعطي ذرتان من الليثيوم إلكترونًا واحدًا لذرة الأكسجين، وتؤدي إلى تشكل الرابطة الأيونية بين الليثيوم والأكسجين.

أكسيد الليثيوم

• إن مركب أكسيد الليثيوم متآكل للغاية، ويتفاعل مع الماء من أجل صنع مركب هيدروكسيد الليثيوم، وهو مادة سامة بسبب قلويتها القوية (كونها قاعدة) وهو مصدر ليثيوم مستقر حراريًا غير قابل للذوبان بدرجة كبيرة، وأكسيد الليثيوم مادة صلبة بيضاء تعرف أيضًا باسم الليثيا ويتم إنتاجها عندما يحترق معدن الليثيوم في وجود الأكسجين.

• يستعمل هذا المركب في تدفق في طلاء السيراميك ويخلق البلوز مع النحاس والوردي مع الكوبالت، ويتفاعل أكسيد الليثيوم مع الماء والبخار من أجل تكوين هيدروكسيد الليثيوم ويجب أن يتم فصله عنهما، كما ويتم التحقيق في استخدامه من أجل تقييم مطياف الانبعاث غير المدمر ومراقبة التدهور داخل أنظمة طلاء الحاجز الحراري، ويمكن إضافته كمشوب مشترك مع الإيتريا في الطبقة العليا من سيراميك الزركونيا دون حدوث انخفاض كبير في عمر الخدمة المتوقع للطلاء.

• لا توجد استخدامات صناعية حالية تستهلك كميات كبيرة من أكسيد الليثيوم، ويتفاعل أكسيد الليثيوم مع الماء لأنه يذوب من أجل تشكيل محلول من هيدروكسيد الليثيوم، وأكسيد الليثيوم هو عبارة عن قاعدة قوية ويتفاعل بشكل نموذجي مع الغازات والسوائل الحمضية من أجل تكوين أملاح الليثيوم، وعند درجات الحرارة المرتفعة فإنه يتفاعل أيضًا مع العديد من الأكاسيد غير المعدنية الصلبة (مثل SiO2 ،B2O3) وأكاسيد المعادن (مثل A12O3 ،Fe2O3، إلخ)، علما أن تفاعلات درجات الحرارة العالية هي أساس عمل أكسيد الليثيوم وهيدروكسيد الليثيوم وكربونات الليثيوم.

تحضير أكسيد الليثيوم

• يتم تحضير مركب أكسيد الليثيوم من خلال عملية تسخين معدن الليثيوم في الأكسجين الجاف فوق 100 درجة مئوية كما في المعادلة الكيميائية التالية:

4Li + O2 → 2Li2O

• وهناك طريقة أخرى للتحضير إذ تنتج أكسيد الليثيوم النقي تتضمن التحلل الحراري لبيروكسيد الليثيوم كما في المعادلة التالية عند درجة حرارة مقدارها 450 درجة مئوية:

2Li2O2 → 2Li2O + O2

• أيضًا فأنه يتم إنتاج الأكسيد عن طريق تسخين هيدروكسيد الليثيوم النقي عند 800 درجة مئوية في فراغ كما في المعادلة الكيميائية التالية:

2LiOH → Li2O + H2O

معلومات عامة عن أكسيد الليثيوم

• إن مركب أكسيد الليثيوم يعد مصدر مستقر حرارياً غير قابل للذوبان بدرجة عالية من الليثيوم مناسب من أجل عملية صنع كلا من الزجاج والسيراميك والبصريات، وهو يتشكل عندما يحترق معدن الليثيوم في وجود الأكسجين، وعلاوة على ذلك فإن هذه المركبات (مركبات الأكاسيد) ليست موصلة للكهرباء.

• إن صيغته الكيميائية هي [Li2O] والكتلة المولية له 29.88 جم لكل مول، علما أنه يعتمد مركب أكسيد الليثيوم في حالته الصلبة على هيكل مضاد للفلوريت ويمكننا أن نقوم بربط هيكل الفلوريت مع بديل أيون الليثيوم الموجب لأنيونات الفلورايد وأنيونات الأكسيد كبديل لأنيون الكالسيوم، وبالإضافة إلى ذلك فإن جزيء الطور الغازي يكون خطيًا بطول رابطة يتوافق مع الرابطة الأيونية القوية، كما وتتنبأ نظرية تنافر الأزواج الإلكترونية لإلكترونات التكافؤ (VSEPR) بشكل منحني مشابه لجزيء الماء (H2O).

• الجدول التالي سيوضح نسب وجود العناصر في مركب أكسيد الليثيوم:

• إن مركب أكسيد الليثيوم يمتص ثاني أكسيد الكربون مكونًا كربونات الليثيوم كما في المعادلة الكيميائية التالية:

Li₂O + CO₂ → Li₂CO₃

• يتفاعل الأكسيد ببطء مع الماء مكونًا هيدروكسيد الليثيوم كما في المعادلة الكيميائية التالية:

Li₂O + H₂O → 2LiOH

استخدامات أكسيد الليثيوم

• يستخدم أكسيد الليثيوم في الزجاج الخزفي على صورة تدفق ولخلق الأزرق مع النحاس والوردي مع الكوبالت، وعلاوة على ذلك فإنه يتفاعل مع البخار أو الماء مكونًا هيدروكسيد الليثيوم ويجب عزله عنهما، ويتم استخدامه داخل طلاء الحاجز الحراري ويتم أيضًا التحقيق في استعماله من أجل تقييم مطياف الانبعاث غير المدمر ومراقبة التدهور.

• علاوة على ذلك فإنه يمكننا إضافته كمشوب مشترك مع الإيتريا (أكسيد الإيتريوم وهو مادة صلبة بيضاء ومستقرة للهواء) في المعطف الخفيف من السيراميك الزركوني، باستثناء الانخفاض الكبير في عمر الخدمة المتوقع للطلاء، وبالإضافة إلى ذلك في درجات الحرارة المرتفعة يصدر أكسيد الليثيوم نمطًا طيفيًا يمكن اكتشافه جدًا والذي يتوسع بقوة مع تدهور الغلاف.

• والجدير بالذكر أن تنفيذه سيسمح بالمراقبة في الموقع لمثل هذه الأنظمة مما يتيح وسيلة فعالة لحماية العمر حتى الفشل أو الصيانة اللازمة، ومع ذلك فإنه يمكننا الحصول على معدن الليثيوم من أكسيد الليثيوم من خلال عملية التحليل الكهربائي الذي يطلق الأكسجين كمنتج ثانوي، وأكسيد الليثيوم (Li2O) هو عبارة عن مادة مهمة لتطبيقات الاندماج على نطاق واسع من درجات الحرارة، وفي نطاق درجات الحرارة المنخفضة من 1 كلفن إلى 500 كلفن.

السلامة والمخاطر الصحية لأكسيد الليثيوم

• إن مركب أكسيد الليثيوم عبارة عن مادة أكالة للغاية وتتفاعل بعنف مع الماء من أجل عملية تكوين هيدروكسيد الليثيوم، وإذا تم استنشاق هذه المادة فإنه ينتج أبخرة سامة من الممكن أن تسبب تهيجا في الجهاز التنفسي، أما إذا لامست الجلد فإنها تسبب تهيجا في كلا من العين والأنف والجلد.

• إلى جانب ذلك فإنه يتم اعتبار أكسيد الليثيوم سامًا بسبب قلويته القوية، وإلى جانب ذلك فإنه من الممكن أن يؤدي التعرض الطويل لكلا من الجلد والعينين إلى حدوث حروق شديدة والعمى، كما أنه يمكن أن يضر بالجهاز العصبي المركزي، علما أن التأثير الأولي للتعرض يشمل التبول وتشنج الكلام والغثيان والخمول والنعاس والشعور بالدوار والعطش.

• لم يتم التحقق بدقة في كلا من الخواص الكيميائية والفيزيائية والسمية له والإبلاغ عنها، علما أن سمية مركبات الليثيوم هي دلالة على قابليتها للذوبان في الماء، وأيون الليثيوم يمتلك سمية في الجهاز العصبي المركزي، والآثار الأولية للتعرض لليثيوم هي رعشة في اليدين والغثيان والتبول والتلعثم في الكلام والخمول والنعاس والدوار بالإضافة إلى العطش وزيادة حجم البول.

• علما أن الآثار المترتبة على التعرض المستمر هي اللامبالاة وفقدان الشهية والتعب والخمول والضعف العضلي وحدوث التغيرات في تخطيط القلب، كما ويؤدي التعرض طويل الأمد إلى قصور الغدة الدرقية وزيادة عدد الكريات البيضاء ووذمة وزيادة الوزن وكثرة التبول (بسبب زيادة تناول الماء مما يؤدي إلى زيادة إنتاج البول)، وضعف الذاكرة والنوبات وتلف الكلى والصدمة بالإضافة إلى انخفاض ضغط الدم وعدم انتظام ضربات القلب والغيبوبة وبالتالي الموت.