3 Li ليثيوم 6.94
فلز قلوي s-block Period 2 Group 1

ليثيوم

Li · Element 3 · Alkali metals

The lightest metal, soft enough to cut with a knife and reactive enough to be stored under oil — the element that powers almost every rechargeable device you own.

الحالة عند 20°C صلب
الكتلة الذرية 6.94 u
ELECTRON CONFIGURATION [He] 2s¹

البنية

ذرة ليثيوم

ليست رسماً تخطيطياً لنقاط على حلقات — بل عينة مونت كارلو لكثافة الاحتمال الفعلية |ψ|² لكل مستوى فرعي مشغول. اسحب للتدوير. يشير اللونان الأزرق والبنفسجي إلى الإشارتين المتعاكستين للدالة الموجية، وهو ما يجعل الترابط ممكناً.

سحابة المدارات

القيم المقيسة

ورقة الخصائص

يوضح كل شريط موضع ليثيوم بين العناصر الـ118 جميعها بالنسبة إلى تلك الخاصية.

فيزيائية

الكثافة 0.534 g/cm³ 9%
نقطة الانصهار 453.7 K 24%
نقطة الغليان 1615 K 36%
الحرارة النوعية 3.582 J/g·K
التوصيل الحراري 84.8 W/m·K 77%

ذرية

نصف القطر الذري 152 pm 47%
نصف القطر التساهمي 128 pm
نصف قطر فان دير فالس 182 pm

إلكترونية

السالبية الكهربائية 0.98 8%
طاقة التأين 520.1 kJ/mol 8%
الألفة الإلكترونية 59.8 kJ/mol 52%

الوفرة

الوفرة في القشرة 20 mg/kg 73%

الهوية

الرمزLi
العدد الذري3
الكتلة الذرية6.94 u
الفئةفلز قلوي
المستوى الفرعيs
البنية البلوريةمكعب متمركز الجسم
حالات الأكسدة+1
الاكتشاف1817
اكتشفهJohan August Arfwedson

المصادر: الأوزان الذرية القياسية لـ IUPAC لعام 2021 · دليل CRC للكيمياء والفيزياء · NIST. القيم المعلّمة بـ ~ متوقعة وليست مقاسة.

الحجم، وفق مقياس

How big is a ليثيوم atom?

Radius 152 pm — that is 0.152 nm, so about 3289 million of them side by side would span a millimetre.

النطاق الحراري

Solid, liquid, gas — and when

ليثيوم is liquid over a 1161 K window, from 454 K to 1615 K.

موضعه

موضعه في الجدول

ليثيوم sits in period 2, group 1. Everything in group 1 shares the same outer-electron count, which is why they behave so similarly.

OTHER الفلزات القلوية

All الفلزات القلوية

القصة

ما هو ليثيوم، وكيف اكتشفناه

فلز البطاريات الثوري

ليثيوم، أخف فلز على الأرض، أحدث ثورة في التكنولوجيا والطب الحديثين. سُمّي بهذا الاسم نسبةً إلى الكلمة اليونانية "lithos" التي تعني الحجر، وقد اكتُشف هذا الفلز القلوي الأبيض الفضي لأول مرة عام 1817 على يد Johan August Arfwedson في معدن البيتاليت. وعلى الرغم من كونه صلبًا، فإن الليثيوم خفيف جدًا لدرجة أنه يطفو على الماء، لكنه يتفاعل بعنف عند التلامس.

خصائص فيزيائية فريدة

يتميز الليثيوم بخصائص استثنائية تميّزه عن الفلزات الأخرى. إذ تبلغ كثافته 0.534 g/cm³ فقط، ولذلك فهو نصف كثافة الماء. وله أعلى سعة حرارية نوعية بين جميع العناصر الصلبة، وأكبر مدى لدرجات الحرارة بين نقطتي الانصهار والغليان لأي عنصر. يتمتع الليثيوم الطازج بلمعان فلزي ساطع، لكنه يفقد لمعانه سريعًا في الهواء، مكوّنًا طبقة أكسيد رمادية.

التفاعلية الكيميائية

بصفته أول فلز قلوي، فإن الليثيوم شديد التفاعل، لكنه أقل تفاعلًا من عناصر المجموعة 1 الأخرى. يتفاعل مع الماء لإنتاج هيدروكسيد الليثيوم وغاز الهيدروجين: 2Li + 2H₂O → 2LiOH + H₂. وعلى خلاف الفلزات القلوية الأخرى، يكوّن الليثيوم نتريدًا مستقرًا (Li₃N) عند تعرضه لغاز النيتروجين، وغالبًا ما تُظهر مركباته طابعًا تساهميًا بسبب صغر حجم أيونات Li⁺ وارتفاع كثافة شحنتها.

الأهمية البيولوجية

يؤدي الليثيوم دورًا حاسمًا في الكيمياء العصبية والصحة النفسية. وقد استُخدمت أملاح الليثيوم لعلاج الاضطراب ثنائي القطب منذ عام 1949، مما يجعلها من أقدم الأدوية النفسية التي لا تزال مستخدمة. يعبر الفلز الحاجز الدموي الدماغي ويؤثر في وظيفة النواقل العصبية، ولا سيما مسارات السيروتونين والنورإبينفرين.

الاستخدامات

فيما يُستخدم ليثيوم

تطبيقات ثورية

🔋 ثورة تخزين الطاقة

  • بطاريات أيونات الليثيوم: تحتوي Tesla Model S على 7,104 خلية من خلايا أيونات الليثيوم، تضم 63 kg من مركبات الليثيوم
  • الإلكترونيات الاستهلاكية: يعتمد كل هاتف ذكي وحاسوب محمول وجهاز لوحي على تقنية أيونات الليثيوم
  • بطاريات المركبات الكهربائية: تستخدم BMW i3 وNissan Leaf وChevy Bolt مهبطات من فوسفات حديد الليثيوم (LiFePO₄)
  • تخزين الطاقة في الشبكة: تخزن أنظمة Tesla Powerpack وMegapack الطاقة المتجددة باستخدام مصفوفات من بطاريات أيونات الليثيوم
  • بطاريات الليثيوم الأولية: تشغّل بطاريات فلز الليثيوم غير القابلة لإعادة الشحن أجهزة تنظيم ضربات القلب وكاشفات الدخان

💊 التطبيقات الطبية والصيدلانية

  • علاج الاضطراب ثنائي القطب: يُوصف كربونات الليثيوم (Li₂CO₃) وسيترات الليثيوم لأكثر من 1+ مليون مريض حول العالم
  • علاج الاكتئاب: العلاج التعزيزي باستخدام SSRIs لعلاج الاكتئاب المقاوم للعلاج
  • الوقاية من الصداع العنقودي: تقلل كربونات الليثيوم بجرعة 300-900mg يوميًا من التواتر والشدة
  • الوقاية من الانتحار: تُظهر الدراسات انخفاضًا بمقدار 13 ضعفًا في خطر الانتحار بين مستخدمي الليثيوم
  • الحماية العصبية: تشير الأبحاث إلى إمكانية استخدامه في علاج مرضي الزهايمر وباركنسون

🏭 التصنيع الصناعي

  • الزجاج والسيراميك: يخفض أكسيد الليثيوم (Li₂O) درجة الانصهار والتمدد الحراري في زجاج Pyrex وأدوات الطهي من Corning
  • إنتاج الألومنيوم: يحسّن تدفق فلوريد الليثيوم التوصيلية ويقلل استهلاك الطاقة بنسبة 10-15%
  • الشحوم المزلقة: ينتج ستيرات الليثيوم شحومًا مقاومة لدرجات الحرارة المرتفعة لتطبيقات الطائرات والسيارات
  • تنقية الهواء: يزيل هيدروكسيد الليثيوم (LiOH) ‏CO₂ في المركبات الفضائية والغواصات: LiOH + CO₂ → LiHCO₃
  • المطاط الصناعي: يبدأ بوتيل الليثيوم بلمرة المواد اللازمة للإطارات عالية الأداء والمطاط الصناعي

⚗️ تطبيقات كيميائية متقدمة

  • الاندماج النووي: ينتج ليثيوم-6 التريتيوم لمفاعلات الاندماج: ⁶Li + نيوترون → ³H + ⁴He
  • التخليق العضوي: تكوّن كواشف الليثيوم العضوية، مثل n-butyllithium، روابط كربون-كربون في تصنيع الأدوية
  • إزالة الرطوبة: يمتص كلوريد الليثيوم (LiCl) الرطوبة في أنظمة التجفيف الصناعية
  • علم الفلزات: تحسّن إضافات الليثيوم إلى سبائك الألومنيوم والمغنيسيوم المتانة ومقاومة التآكل

التعامل

السلامة

إرشادات شاملة للسلامة

⚠️ المخاطر الفيزيائية والكيميائية

فلز قابل للاشتعال - يتفاعل مع الماء

  • قابل للاشتعال تلقائيًا: يشتعل الليثيوم الدقيق تلقائيًا في الهواء
  • التفاعل مع الماء: 2Li + 2H₂O → 2LiOH + H₂ + حرارة (عنيف وقد يكون انفجاريًا)
  • توليد الهيدروجين: ينتج عن التفاعل غاز هيدروجين قابل للاشتعال
  • نواتج كاوية: يتكوّن هيدروكسيد الليثيوم القلوي بشدة (pH >12)

🛡️ حدود التعرض وفق OSHA

  • لا توجد قيمة PEL معتمدة لفلز الليثيوم (بسبب عدم كفاية بيانات السمية)
  • مركبات الليثيوم: لا توجد حدود محددة من OSHA؛ اتبع معايير تشغيل الفلزات العامة
  • المراقبة الطبية: مطلوبة للعاملين الذين يتعرضون بانتظام لمركبات الليثيوم
  • المدى العلاجي: مستويات الدم 0.6-1.2 mEq/L لعلاج الاضطراب ثنائي القطب
  • حد السمية: يمكن أن يسبب >1.5 mEq/L أعراضًا عصبية شديدة

🧤 معدات الوقاية الشخصية

  • حماية الجهاز التنفسي: قناع غبار معتمد من NIOSH عند التعامل مع مسحوق الليثيوم
  • حماية العينين: نظارات واقية من الرذاذ الكيميائي ودرع للوجه عند التعامل مع الأشكال التفاعلية
  • حماية الجلد: قفازات من النيوبرين أو مطاط البوتيل (لا يوفر PVC حماية فعالة من الليثيوم العضوي)
  • الملابس: ملابس مقاومة للحريق عند التعامل مع فلز الليثيوم
  • معدات الطوارئ: دش طوارئ ومحطات غسل العينين ضمن مسافة 25 قدمًا

📦 متطلبات التخزين والمناولة

  • فلز الليثيوم: يُخزّن تحت الزيت المعدني أو في جو خامل (آرغون/نيتروجين)
  • مركبات الليثيوم: تُخزّن في مكان جاف وبارد بعيدًا عن الأحماض والعوامل المؤكسدة
  • إخماد الحرائق: طفايات حرائق من الفئة D (مسحوق النحاس أو مسحوق الغرافيت أو الرمل)
  • يُمنع استخدام الماء: يزيد الماء من شدة حرائق الليثيوم ومن إنتاج الهيدروجين
  • الفصل: افصل الليثيوم عن الهالوجينات والأحماض والعوامل المؤكسدة القوية بمسافة >6 أمتار

🚨 إجراءات الاستجابة للطوارئ

حريق الليثيوم:

  • لا تستخدم الماء أو الرغوة أو CO₂؛ استخدم مواد الإطفاء من الفئة D فقط
  • اخمد الحريق بالرمل الجاف أو مسحوق الغرافيت أو طفاية حرائق الليثيوم المتخصصة
  • أخلِ المنطقة إذا كانت الكميات كبيرة
  • اترك الحرائق الصغيرة تخمد نفسها إذا لم يكن هناك خطر تعرض

ملامسة الجلد أو العينين:

  • انزع الملابس الملوثة فورًا
  • اغسل المناطق المتضررة بكميات غزيرة من الماء لمدة 15+ دقيقة
  • لا تحاول معادلة حروق هيدروكسيد الليثيوم القلوي
  • اطلب العناية الطبية فورًا عند ملامسة فلز الليثيوم

التعرض عن طريق الاستنشاق:

  • انقل المصاب إلى الهواء النقي فورًا
  • راقب ظهور تهيج تنفسي أو وذمة رئوية
  • وفّر أكسجينًا إضافيًا إذا كنت مدربًا وكان متاحًا
  • يلزم التقييم الطبي لأي تعرض ملحوظ

السمية الطبية:

  • العلامات المبكرة: غثيان، إسهال، رجفان، نعاس
  • السمية الشديدة: ارتباك، نوبات، تلف الكلى، اضطرابات نظم القلب
  • العلاج: أوقف الليثيوم، زد تناول السوائل، وراقب الشوارد
  • غسيل الدم: مطلوب في حالات التسمم الشديد (مستويات الدم >4.0 mEq/L)

⚠️ اعتبارات خاصة في مكان العمل

  • تصنيع البطاريات: طبّق مراقبة التعرض لسداسي فلوروفوسفات الليثيوم (LiPF₆)
  • المنشآت الطبية: راقب مستويات الدم بانتظام للعاملين الصحيين الذين يتعاملون مع أدوية الليثيوم
  • مختبرات الأبحاث: تدريب متخصص على مناولة كواشف الليثيوم العضوية
  • إدارة النفايات: تتطلب نفايات فلز الليثيوم التخلص منها بطريقة متخصصة؛ لا تتخلص منها أبدًا في النفايات العادية

إجابات سريعة

ليثيوم: أسئلة شائعة

What is ليثيوم?

ليثيوم (symbol Li) is element 3 on the periodic table, a فلز قلوي in period 2, group 1. The lightest metal, soft enough to cut with a knife and reactive enough to be stored under oil — the element that powers almost every rechargeable device you own. At room temperature it is a solid.

What is the electron configuration of ليثيوم?

ليثيوم's ground-state electron configuration is [He] 2s¹, giving 2 occupied shells holding 2, 1 electrons respectively.

What are the melting and boiling points of ليثيوم?

ليثيوم melts at 453.7 K (180.5 °C) and boils at 1615 K (1341.9 °C).

What is the atomic mass of ليثيوم?

The standard atomic weight of ليثيوم is 6.94 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.

How dense is ليثيوم?

ليثيوم has a density of 0.534 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of ليثيوم floats.

What is the electronegativity of ليثيوم?

ليثيوم has a Pauling electronegativity of 0.98. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). A value this low means it readily gives its outer electrons away, forming positive ions.

Who discovered ليثيوم, and when?

ليثيوم was discovered in 1817 by Johan August Arfwedson. It is named after greek lithos, "stone".

How common is ليثيوم on Earth?

ليثيوم makes up about 20 mg/kg of the Earth's crust — uncommon, but not rare.