المركب الأيوني المكون من الليثيوم والأكسجين

ما هو عنصر الليثيوم

الليثيوم عنصر كميائي صلب، وفلز قوي، عدده الذري 3، كتلته الذرية 6.941، وصيغته الكميائية (Li)، ويقع في المجموعة الأولىA1 بين عنصر الهيدروجين والصوديوم، الدورة الثانية من الجدول الدوري 

وتعود تسمية الليثيوم إلى الكميائي السويدي يوهان آوغست أرفيدسون (Johan August Arfvedson) الذي اكتشف عنصر الليثيوم عام 1817، واشتق اسمه من الكلمة اليونانية lithos وتعني الحجر.

ويُعد الليثيوم واحد من أفراد مجموعة المعادن القلوية الواقعة بالمجموعة الأولى من الجدول الدوري والتي تحتوي على الليثيوم بالإضافة إلى الصوديوم والبوتاسيوم والروبيديوم والسيزيوم، وتتشابه هذه المجموعة في كونها:

• فلزات نشطة كميائيًا.
• أحادية التكافؤ الكميائي، مما يعنى احتواء غلافها الذري الخارجي على إلكترون واحد.
• إمتلاك لهيب مميز في حالات الإثارة الإلكترونية.

إمتلاك لهيب مميز: تمتلك عناصر المجموعة الأولى لهيب مميز عند خضوعها لاختبار اللهب (Flame test) حيث يعطي:

• الليثيوم اللون القرمزي.
• الصوديوم اللون الأصفر
• البوتاسيوم اللون البنفسجي
• الروبيديوم اللون الأحمر البنفسجي.
• السيزيوم اللون الأزرق.

وتوضح الصورة القادمة اللون القرمزي المميز لعنصر الليثيوم عند خضوعه لاختبار اللهب المُميز للأيونات المعدنية مثل عناصر المجموعة الأولى بالجدول الدوري.

ويتميز الليثيوم بشكل خاص بعدد من الخصائص الفيزيائية المميزة له مثل كونه:

• مادة صلبة في درجة حرارة الغرفة.
• أخف العناصر الصلبة وزنًا.
• خفيف الوزن نظرًا لكثافته الضئيلة والتي تصل إلى 0.534 جم/سم³
• معدن ناعم وأبيض ولامع.
• ذو درجة انصهار منخفضة تصل إلى 180.5 درجة مئوية.
• واحد من العناصر المُستخدمة في انتاج سبائك جيدة وذلك عند خلطه مع الماغنسيوم والألومنيوم. [3]

كيف اعرف أن المركب أيوني

تسطيع تحديد الطبيعة الكميائية لروابط المركب من خلال معرفة قيمة فرق السالبية الكهربائية بين عناصره، حيث تتميز المركبات الأيونية بفرق في السالبية الكهربائية أكبر من 1.7

وتُعرّف المركبات الأيونية على أنها مركبات كميائية تجتمع عناصرها معًا عن طريق روابط أيونية تنشأ نتيجة فقد احدى العناصر لإلكترونات مستوى الطاقة الخارجي لها واكتساب العنصر الآخر لهذه الإلكترونات.

تقوم العناصر الكميائية بخلق الروابط الأيونية فيما بينها وذلك للوصول إلى أقرب غاز خامل عن طريق اكمال مستوى الطاقة الخارجي لها باثنين أو ثمان إلكترونات وهو تمام مستوى الطاقة للغازات النبيلة.

وتتميز المركبات الأيونية بعدد من الخصائص:

• تتميز المركبات الأيونية بالصلبة والقوة نظر لقوة الورابط الأيونية المٌعتمدة على قوة الجذب بين الأيونات السالبة والموجبة.
• تتميز بدرجة انصهار عالية نظرًا لقوة الروابط الأيونية، وكلما زادت قوة الربطة زادت نقطة غليان المركب.
• تميل إلى الذوبان في المذيبات القطبية مثل الماء أكثر من المذيبات غير القطبية مثل البنزين.
• لاتوصل الكهرباء في الحالة الصلبة ولكنها موصلات جيدة في الحالة المُنصهرة لضمان حركة الإلكترونات المُستمرة.
• تأخذ أشكال بلورية صلبة.

وبالتطبيق على أكسيد الليثيوم باعتباره مركب كميائي أيوني يمكننا ملاحظة مايأتي:

• يتكون أكسيد الليثيوم من عنصرين إحدهما معدن فلزي وهو الليثيوم والآخر لافلز وهو الأكسجين.
• يأخذ اكسيد الليثيوم شكل بلوري صلب.
• يفقد الليثيوم جميع الكترونات مستوى الطاقة الخارجي له (واحد إلكترون) للوصول إلى أقرب غاز خامل له وهو الهيليوم He وعدده الذري 2.
• يتحد الأكسجين في أكسيد الليثيوم بجزيئين من الليثيوم وذلك للعمل على توفير عدد الإلكترونات المُكمل لمستوي الطاقة الخارجي له.
• عند اتحاد الأكسجين مع عنصرين من الـليثيوم Li يصل الأكسجين إلى أقرب غاز خامل له وهو النيون وعدده الذري 10.
• فرق السالبية الكهربية بين كلا العنصرين أكبر من 2 مما يجعله مركبًا أيونيًا.

الفرق في السالبية الكهربية: تصل السالبية الكهربائية لعنصر الأكسجين إلى 3.5 بينما تصل السالبية الكهربائية لعنصر الليثيوم إلى 0.9

إذن الفرق في السالبية الكهربية = 3.5 – 0.9 = 2.6 > 1.7 = المركب المتكون أيوني. [4][5]

كيف يتم تحضير المركب الأيوني المكون من الليثيوم والأكسجين معمليًا

• حرق معدن الليثيوم في الهواء ونجمعه مع الأكسجين.
• التحلل الحراري لبيروكسيد الليثيوم (Li2O2) عند 450 درجة مئوية.

يتم تحضير أكسيد الليثيوم معمليًا عن طريق عمليتين:

حرق معدن الليثيوم: يمكن الحصول على أكسيد الليثيوم بحرق عنصر الليثيوم مع الأكسجين وتمثله المعادلة الكميائية التالية

4Li + O2 → 2Li2O

التحلل الحراري لبيروكسيد الليثيوم: يمكن الحصول على أكسيد الليثيوم عن طريق التحلل الحراري لبيروكسيد الليثيوم (Li2O2) عند 450 درجة مئوية وتمثله المعادلة التالية: [6]

2Li2O2 → 2Li2O + O2  (درجة الحرارة = 450 درجة سيليزية)