Sun. Jul 5th, 2020

LUCA

Online Science portal by KSSP

ലിഥിയം-ഒരു ദിവസം ഒരു മൂലകം

ലൂക്ക – ആവര്‍ത്തനപ്പട്ടികയുടെ 150ാംവാര്‍ഷികത്തിന്റെ ഭാഗമായുള്ള ഒരു ദിവസം ഒരു മൂലകം (One day One Element) പംക്തി തുടരുന്നു. മൂന്നാം  ദിവസമായ ഇന്ന് ലിഥിയത്തെ പരിചയപ്പെടാം.
[author title=”ഡോ.പ്രീത ബി” image=”https://luca.co.in/wp-content/uploads/2019/08/preetha-b.png”]ഗവ കോളേജ് മടപ്പള്ളി[/author]

ലൂക്ക – ആവര്‍ത്തനപ്പട്ടികയുടെ 150ാംവാര്‍ഷികത്തിന്റെ ഭാഗമായുള്ള ഒരു ദിവസം ഒരു മൂലകം (One day One Element) പംക്തി തുടരുന്നു. മൂന്നാം  ദിവസമായ ഇന്ന് ലിഥിയത്തെ പരിചയപ്പെടാം.

[dropcap][/dropcap]വർത്തനപ്പട്ടികയിലെ ഒന്നാം ഗ്രൂപ്പിലെ ലിഥിയം (Li), സോഡിയം (Na), പൊട്ടാസ്യം(K),റൂബിഡിയം (Rb),സീസിയം(Cs), ഫ്രാൻസിയം(Fr) എന്നീ മൂലകങ്ങൾ ക്ഷാരലോഹങ്ങൾ അഥവാ ആൽക്കലി ലോഹങ്ങൾ എന്ന് അറിയപ്പെടുന്നു. ലോഹങ്ങൾ വെള്ളവുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുമ്പോൾ ക്ഷാര ഹൈഡ്രോക്സൈഡുകൾ ഉണ്ടാകുന്നതു കൊണ്ടാണ് ഇങ്ങനെ അറിയപ്പെടുന്നത്

ഹൈഡ്രജൻ ഒന്നാം ഗ്രൂപ്പിലാണെങ്കിലും വളരെ അപൂർവമായേ ക്ഷാര ലോഹങ്ങളുടെ സ്വഭാവങ്ങൾ കാണിക്കാറുള്ളൂ. ആവർത്തനപ്പട്ടികയിൽ ഗ്രൂപ്പുകൾ ക്രമാവർത്തന പ്രവണത കാണിക്കുന്നതിന് ഉത്തമ ഉദാഹരണമാണ് ക്ഷാരലോഹങ്ങൾ

ഇരുപത്തിയൊന്നാം നൂറ്റാണ്ടിലെ ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ട ലോഹങ്ങളിലൊന്നാണ് ലിഥിയം. കല്ല് എന്നർഥമുള്ള ഗ്രീക്ക് വാക്ക് ലിത്തോസ്എന്നതിൽ നിന്നാണ് പേര്  ഉരുത്തിരിഞ്ഞത്. പെറ്റാലൈറ്റ് എന്ന കല്ലിൽ നിന്നുമാണ് ലിഥിയം കണ്ടെത്തിയത് എന്നതാണ് ഇതിനു കാരണം. മഹാവിസ്ഫോടനത്തിന്റെ ആദ്യ മൂന്നു മിനിറ്റിനുള്ളിൽ നിർമ്മിക്കപ്പെട്ട നാലു മൂലകങ്ങളിൽ ഒന്നാണ് ലിഥിയവും എന്നാണ് കരുതപ്പെടുന്നത്. ഭാരം ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ ഖരമൂലകമാണ് ഇത്.

ലിഥിയം വെള്ളി നിറത്തിലുള്ള മൃദുവായ ലോഹമാണ്. ക്രിയാശീലം കൂടുതലായതിനാൽ ലോഹ രൂപത്തിൽ ഇത് പ്രകൃതിയിൽ ലഭ്യമല്ല. ലിഥിയം -6, ലിഥിയം -7 എന്നിവയാണ് ഇതിൻറെ സ്ഥിരതയുള്ള 2 ഐസോടോപ്പുകൾ. രണ്ടാമത്തേത് ആണ് കൂടുതലായി കാണുന്നത് – ഏകദേശം 92.5 ശതമാനം.

വായുവിലെ ഓക്സിജൻ, ജലാംശം, നൈട്രജൻ എന്നിവയുമായി പ്രവർത്തിച്ച് ചാരകറുത്ത നിറം കൈവരികയും ലിഥിയം ഓക്സൈഡ് (Li2O), ലിഥിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡ് (LiOH), ലിഥിയം നൈട്രൈഡ് (Li3N) എന്നീ സംയുക്തങ്ങൾ ഉണ്ടാവുകയും ചെയ്യുന്നു

 

1817 ജോഹാൻ ഓഗസ്റ്റ് ആർഫ്വെഡ്സൺ ആണ്  പെറ്റലൈറ്റ് ധാതു (LiAl (Si2O5)2)വിൽ  ലിഥിയം ഉള്ളതായി കണ്ടെത്തിയത്അതുകൊണ്ടുതന്നെ ഇത്  കണ്ടെത്തിയതിന്റെ  ഇരുന്നൂറാം വാർഷികമായ 2017 വർഷം ലിഥിയം ലോത്തെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം വളരെ ശ്രദ്ധേയമാണ്. രണ്ടാമതായി, ഓർഗാനോ ലിഥിയം സംയുക്തങ്ങൾ ആദ്യമായി 100 വർഷം മുമ്പ് 1917 ൽ ആണ് ഉണ്ടാക്കിയത്.

ലിഥിയം ഓക്സൈഡിന്റെ (Li2O) വൈദ്യുതവിശ്ലേഷണത്തിലൂടെ വില്യം തോമസ് ബ്രാൻഡെ, സർ ഹംഫ്രി ഡേവി എന്നിവരാണ് ഇത് ആദ്യമായി വേർതിരിച്ചത്. ഇന്ന്, ലിഥിയം ക്ലോറൈഡിന്റെ (LiCl) വൈദ്യുതവിശ്ലേഷണത്തിലൂടെ വലിയ അളവിൽ ലോഹം ലഭിക്കുന്നു.

വളരെ ക്രിയാ ശക്തിയുള്ള ക്ഷാരലോഹങ്ങൾ പ്രകൃതിയിൽ മൂലകരൂപത്തിൽ നിലനിൽക്കില്ല. ഇതിന്റെ ഫലമായി പരീക്ഷണശാലകളിൽ ലിഥിയത്തേയും സോഡിയത്തേയും ധാതു എണ്ണയിലാണ് സൂക്ഷിക്കുന്നത്. ആർഗോൺ പോലുള്ള നിഷ്ക്രിയ വാതകങ്ങൾ നിറച്ച ഗ്ലാസ്  ആമ്പ്യൂളുകളിലാണ് പൊട്ടാസ്യവും റൂബിഡിയവും സീസിയവും സൂക്ഷിക്കുന്നത്. ആൽക്കലി ലോഹങ്ങളുടെ ദ്രവണാങ്കവും സാന്ദ്രതയും വളരെ താഴ്ന്നതാണ്. ഇവയിൽ റുബീഡിയം അപകടകരമല്ലാത്ത ചെറിയ അളവിൽ റേഡിയോ ആക്റ്റീവാണ്

ലിഥിയത്തെക്കുറിച്ചുള്ള രസകരമായ വസ്തുതകൾ

  • ഇത് ഒരു ലോഹമാണെങ്കിലും, കത്തി ഉപയോഗിച്ച് മുറിക്കാൻ കഴിയുന്ന തരത്തിൽ ഇത് മൃദുവാണ്.
  • ഇത് വളരെ ഭാരം കുറഞ്ഞതിനാൽ  വെള്ളത്തിൽ പൊങ്ങിക്കിടക്കുന്നു. സാന്ദ്രത 0.53 g·cm–3
  •  ലിഥിയത്തിൻറെ  തീ അണയ്ക്കാൻ പ്രയാസമാണ്
  • മഹാവിസ്ഫോടനം വഴി ഹൈഡ്രജനും ഹീലിയത്തിനും ഒപ്പം വലിയ അളവിൽ ഉൽപാദിപ്പിക്കപ്പെട്ട മൂന്ന് മൂലകങ്ങളിൽ ഒന്നാണ് ലിഥിയം എന്നാണ് കരുതുന്നത്.
  • വെള്ളവുമായി പ്രവർത്തിക്കുന്നതിനാൽ ഇത് മിനറൽ ഓയിലിൽ സൂക്ഷിക്കേണ്ടതാണ്. ചർമ്മവുമായി  സമ്പർക്കത്തിൽ വന്നാൽ  പൊള്ളലേൽക്കാം. 
  • ലിഥിയം ശേഖരത്തിന് 2050 വരെ ലോക ആവശ്യം നിറവേറ്റാനാകും എന്നാണ് കരുതുന്നത് .
  • ലോകത്തെ ഏറ്റവും കൂടുതൽ ലിഥിയം കരുതൽ ഉള്ള രാജ്യമാണ് ചിലി.

 ലിഥിയം സ്രോതസ്സുകൾ

ലിഥിയത്തിന്റെ രണ്ട് പ്രധാന സ്രോതസ്സുകളാണ് ഖനികളും ഉപ്പുവെള്ളവും. ഇതിൽ രണ്ടാമത്തേതാണ് ലോകത്തെ ഭൂരിഭാഗം ലിഥിയത്തിൻറെ (87 ശതമാനം) സ്രോതസ്സ്.. ഉപ്പുവെള്ള സ്രോതസ്സുകളിൽ (തിളക്കമുള്ള തടാകങ്ങൾ സാലറുകൾ എന്നറിയപ്പെടുന്നു) ഏറ്റവും കൂടുതൽ ലിഥിയം അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു (ഒരു ദശലക്ഷത്തിൽ 1,000 മുതൽ 3,000 വരെ ഭാഗങ്ങൾ ). ബൊളീവിയ, അർജന്റീന, ചിലി എന്നിവിടങ്ങളിലാണ് ഏറ്റവും കൂടുതൽ ലിഥിയം സാന്ദ്രത ഉള്ള സാലറുകൾ ഉള്ളത്.

സാലറുകളിൽ നിന്ന്   ജലം ഉപരിതലത്തിലേക്കും നിരവധി ബാഷ്പീകരണ കുളങ്ങളിലേക്കും പമ്പ് ചെയ്യുന്നു. അവിടെ വച്ച്  ക്രമേണ വെള്ളം ബാഷ്പീകരിക്കപ്പെടുന്നു. അങ്ങനെ കിട്ടുന്ന ലിഥിയം ക്ലോറൈഡിനെ വൈദ്യുതവിശ്ലേഷണത്തിലൂടെ ലിഥിയം ലോഹമാക്കി മാറ്റാം.

ലിഥിയത്തിന്റെ സവിശേഷതകൾ

  • എല്ലാ ക്ഷാര ലോഹങ്ങളെയും പോലെ ഇതിന് ഒരു വാലൻസ് ഇലക്ട്രോൺ ഉണ്ട്. അത് അനുകൂല സാഹചര്യത്തിൽ  എളുപ്പത്തിൽ ഉപേക്ഷിച്ച്  സംയുക്തമായി മാറുന്നു. 
  • ലിഥിയത്തിന്റെ സിംഗിൾ വാലൻസ് ഇലക്ട്രോൺ ഇതിനെ വൈദ്യുതിയുടെ നല്ലൊരു ചാലകം ആക്കാൻ സഹായിക്കുന്നു.

ലിഥിയത്തിന്റെ ഉപയോഗങ്ങൾ 

  • ബാറ്ററികൾ ഉണ്ടാക്കുന്നതിന്ലിഥിയം ബാറ്ററികൾ അവയുടെ ദൈർഘ്യമേറിയ ആയുസ്സു കാരണം ഊർജ്ജ മേഖലയിൽ വളരെ ഉപയോഗപ്രദമാണ്. ഇലക്ട്രിക് വാഹനങ്ങൾക്കുള്ള  ഊർജ്ജ സംഭരണത്തിനും ക്യാമറകൾ, ലാപ്ടോപ്പ്, കമ്പ്യൂട്ടറുകൾ, മൊബൈൽ ഫോണുകൾ എന്നിവയ്ക്കും റീചാർജ് ചെയ്യാവുന്ന ലിഥിയം അയോൺ ബാറ്ററികൾ. ഉപയോഗിക്കുന്നു.
    • ആരോഗ്യമേഖലയിൽ ഡിമെൻഷ്യ, ഹൃദയ രോഗങ്ങൾ എന്നിവയ്ക്ക്  ലിഥിയം അടങ്ങിയ മരുന്നുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. കൂടാതെ പുതിയ മരുന്നുകൾ ഫലപ്രദമായി ഉല്പാദിപ്പിക്കുന്നതിന് ഫാർമസ്യൂട്ടിക്കൽ വ്യവസായം ലിഥിയം അടങ്ങിയ സംയുക്തങ്ങൾ പ്രയോജനപ്പെടുത്തുന്നു.
    • താപചാലന ഉപയോഗങ്ങൾക്ക്.
    • നിലവിലുള്ള ഏറ്റവും ഭാരം കുറഞ്ഞ ഖര മൂലകം ആയതിനാൽ വിമാനങ്ങളുടേയും മറ്റും നിർമ്മാണത്തിനു വേണ്ട സങ്കരലോഹങ്ങളുടെ നിർമ്മാണത്തിന്.
  • ഗ്ലാസ് ഉൽപന്നങ്ങളായ കണ്ടെയ്നറുകൾ, ബോട്ടിലുകൾ, ഫൈബർഗ്ലാസ്, ഫാർമസ്യൂട്ടിക്കൽ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കുള്ള ഗ്ലാസ്, ഷോക്ക്റെസിസ്റ്റന്റ് പാചക പാത്രങ്ങൾ, സീൽഡ്ബീം ഹെഡ് ലൈറ്റുകൾ തുടങ്ങി നിരവധി ഉൽപന്നങ്ങളുടെ നിർമ്മാണത്തിൽ ലിഥിയം ധാതുക്കൾ (പലപ്പോഴും  സ്പോഡുമെൻ) ഉപയോഗിക്കുന്നു

     ഗ്ലാസ്സുകളുടെ ഉൽപാദനത്തിൽ ലിഥിയത്തിന്റെ ഗുണങ്ങൾ

  • വിസ്കോസിറ്റി, ഉരുകൽ താപനില എന്നിവ കുറയ്ക്കുന്നു
  • ഊർജ്ജ ഉപഭോഗം കുറവാണ് (ഉരുകൽ താപനില കുറവായതിനാൽ)
  • ഗ്ലാസിന്റെ ഗുണനിലവാരം നഷ്ടപ്പെടുത്താതെ ഗ്ലാസ് ചൂളകളുടെ കാലദൈർഘ്യവും ഉൽപാദനക്ഷമതയും വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു.
  • ഗ്ലാസിന്റെ മെച്ചപ്പെട്ട ദൃഢത
  • ഉൽപ്പന്നങ്ങളുടെ മെച്ചപ്പെട്ട താപ ഷോക്ക്  പ്രതിരോധം
  • കുമിളകളുടെഅളവ് കുറച്ചുകൊണ്ട്  ഗുണനിലവാരം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു.

സെറാമിക്സ്  മേഖലയിൽ ലിഥിയത്തിന്റെ പങ്ക്

  • ബാത്ത്റൂം ഫർണിച്ചറുകൾക്കുള്ള പോർസലൈൻ ഇനാമലുകൾ, ഷോക്ക് റെസിസ്റ്റന്റ് സെറാമിക്സ്
  • ഫ്ലക്സിംഗ് പവർ വർദ്ധിപ്പിച്ച് സെറാമിക്സിന്റെ ഉരുകൽ താപനില കുറയ്ക്കുന്നു
  • പൈറോപ്ലാസ്റ്റിക് രൂപഭേദം കുറയ്ക്കുന്നു
  • ഗ്ലേസ് പാലിക്കൽ, ഗ്ലോസ്സ് പ്രോപ്പർട്ടികൾ, സ്റ്റെയിൻ റെസിസ്റ്റൻസ് എന്നിവ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു
  • പെട്ടെന്നുള്ള താപനില മാറ്റങ്ങളോടുള്ള മെച്ചപ്പെട്ട പ്രതിരോധം
ലിഥിയം ഗ്രീസ് – ലോഹത്തോട് നന്നായി പറ്റി നിൽക്കുന്നതിനാൽ മികച്ച ലൂബ്രിക്കന്റുകൾ ആണ്.

ലിഥിയം ഗ്രീസ്

ലിഥിയം ഗ്രീസുകൾ (ലിഥിയം 12-ഹൈഡ്രോക്സി സ്റ്റീയറേറ്റ് സോപ്പ് രീതിയിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു), ലോഹത്തോട് നന്നായി പറ്റി നിൽക്കുന്നതിനാൽ അവ മികച്ച  ലൂബ്രിക്കന്റുകൾ ആണ്. ഉയർന്ന അളവിൽ വെള്ളത്തിൽ ലയിക്കുന്നവയും കൂടുതൽ താപനില പരിധിയിൽ സ്ഥിരതയാർന്ന ഗുണങ്ങൾ ഉള്ളവയുമാണ്. ഗ്രീസുകൾ അടങ്ങിയ ലിഥിയം 1940 മുതൽ നിലവിലുണ്ട്, ലിഥിയം സംയുക്തങ്ങളുടെ ആദ്യത്തെ വലിയ തോതിലുള്ള വാണിജ്യ പ്രയോഗമാണിത്. ഗാർഹിക ഉൽപ്പന്നങ്ങളിലും ഓട്ടോമോട്ടീവ്, മിലിട്ടറി, എയ്റോസ്പേസ് വ്യവസായങ്ങളിൽ ആവശ്യപ്പെടുന്ന നിരവധി സേവന ആപ്ലിക്കേഷനുകളിലും ലിഥിയം ഗ്രീസ് സാധാരണയായി ലൂബ്രിക്കന്റായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. ലൂബ്രിക്കന്റ് മാർക്കറ്റിന്റെ 65% ലിഥിയം ഗ്രീസ് ആണ്.

ലോഹസംസ്കരണം

  • ലിഥിയം സംയുക്തങ്ങൾ ഫ്ലക്സ് ഉരുകുന്ന താപനില കുറയ്ക്കുന്നു.
  •  അലുമിനിയം വ്യവസായത്തിൽ  ലിഥിയം കാർബണേറ്റ്  ഉപയോഗിക്കുന്നു.
  • ലിഥിയം ഉരുകിയ ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ ദ്രവണാങ്കം കുറയ്ക്കുകയും സെല്ലിന്റെ വൈദ്യുതചാലകത  വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
  • പ്രോസസ്സിംഗ് ചെലവ്, പ്രത്യേകിച്ച് ഊർജ ഉപയോഗം കുറയ്ക്കുന്നു.
  • അലുമിനിയം / ലിഥിയം സങ്കരം ഉൽപാദിപ്പിക്കാനും 7% വരെ കാഠിന്യം വർദ്ധിപ്പിക്കാനും 30% വരെ ശക്തി വർദ്ധിപ്പിക്കാനും 5%  ഭാരം കുറയ്ക്കാനും ഉപയോഗിക്കാം.

ഈ പ്രധാന ഉപയോഗങ്ങൾക്ക് പുറമേ, വിവിധ വ്യാവസായിക ഉൽ‌പ്പന്നങ്ങളിലും പ്രക്രിയകളിലും ലിഥിയം അടങ്ങിയ ഉൽ‌പ്പന്നങ്ങളും വസ്തുക്കളും ഒഴിച്ചുകൂടാനാവാത്തതാണ്. എയർ കണ്ടീഷനിംഗ്, സിന്തറ്റിക് റബ്ബറിന്റെ ഉത്പാദനം, റബ്ബർ വൾക്കനൈസേഷൻ  തുടങ്ങിയവയ്ക്ക്  ലിഥിയം ആവശ്യമാണ്.

പ്രധാന വസ്തുതകള്‍  

ഗ്രൂപ്പ് 1 ഉരുകല്‍നില 453.65 K ​(180.50 °C, ​356.90 °F)
പീരിയഡ് 2 തിളനില 1603 K ​(1330 °C, ​2426 °F)
ബ്ലോക്ക്  s സാന്ദ്രത (g/cm³) 0.534 g/cm3 , ദ്രാവകം 0.512 g/cm3
അറ്റോമിക സംഖ്യ 3 ആറ്റോമിക ഭാരം 6.941
അവസ്ഥ  20°C ഖരം ഐസോടോപ്പുകള്‍   6Li 5% , 7Li 95%
ഇലെക്ട്രോണ്‍വിന്യാസം
[He] 2s1 ആല്‍ക്കലി ലോഹങ്ങള്‍

 

%d bloggers like this: