از آنجایی که فلزات نقش بسیار موثری در زندگی بشر دارد، شناخت سبک ترین فلز یا سنگین ترین آن ها بسیار حائز اهمیت می باشد.
سبک ترین فلز جهان را بشناسیم
در دنیای فلزات عنوان سبک ترین فلز در اختیار لیتیم می باشد. لیتیم فلزی قلیایی به رنگ سفید و نقره ای است. عدد اتمی لیتیم 3 بوده و در حالت استاندارد دما و فشار به عنوان سبک ترین فلز و طبیعتاً کم چگالی ترین عنصر محسوب می شود. لیتیم بسیار فعال بوده و این مشخصه باعث گردیده که به شکل آزاد در طبیعت یافت نشود.
لیتیم در سال ۱۸۱۷ توسط شیمیدانی سوئدی کشف شده است. معادن حاوی سنگ لیتیم معمولاً در مناطقی از آفریقا و آمریکای جنوبی یافت می گردد.
از آن جایی که این فلز بسیار واکنش پذیر و آتش گیر است، آن را در روغن صنعتی و نفت قرار می دهند. واکنش پذیری بالای لیتیم باعث شده که همیشه به عنوان بخشی از ترکیبات شیمیایی که معمولاً یونی نیز هستند، به شمار رود.
نکته ی جالب در مورد لیتیم این است که این فلز به سرعت در آب حل می شود، به همین دلیل در آب اقیانوس ها وجود داشته و به شکل نمک و رس یافت می گردد.
لیتیم با عنوان سبک ترین فلز دنیا در موارد مختلف از جمله شیشه و سرامیک هایی که در برابر گرما از خود پایداری نشان می دهد و همچنین در آلیاژهایی که در فضا پیماها به کار می روند نیز مورد استفاده قرار می گیرد. دلیل این استفاده نیز مقاومت بالای آن نسبت به وزنش می باشد.
در ظاهر امر اینطور به نظر می رسد که همه ی جانداران از جمله انسان، حیوانات و گیاهان از مصرف لیتیم بی نیاز می باشند، در واقع این طور نبوده و وجود لیتیم در انواع نمک ها باعث حضور هر چند کم رنگ سبک ترین فلز دنیا در اندام های سایر جانداران شده است.
لیتیم بر روی اعصاب انسان تاثیر گذار بوده و حتی به عنوان دارو در درمان اختلالات دو قطبی نیز استفاده می شود.
مشخصه های لیتیم، سبک ترین فلز دنیا
همان طور که قبلا اشاره شد فلز لیتیم در سال ۱۸۱۷ توسط Arfvedson کشف شد. او زمانی به کشف این ماده دست یافت که مشغول تجزیه و تحلیل مواد بود. عملیات جداسازی لیتیم برای اولین بار با استفاده از روش الکترولیز اکسیدی صورت پذیرفت.
در گذشته دانشمندان معمولاً فلزهای قلیایی را در بافت گیاهان کشف می کردند، اما این بار لیتیم یا سبک ترین فلز دنیا در مواد معدنی کشف شده و از این رو نام لیتیم را برای آن برگزیدند. این فلز در حالت عادی به شکل بسیار نرم و با رنگ نقره ای یا سفید و خاکستری می باشد. لیتیم در تماس با هوا به سرعت اکسید شده و کدر می گردد.
یکی دیگر از ویژگی های مهم و ویژه ی لیتیم این است که دارای چگالی معادل نصف چگالی آب می باشد. لیتیم مانند همه عناصر یا فلزات قلیایی نسبت به آب واکنش نشان داده و در آن حل می شوند. همین فعالیت و واکنش پذیری بسیار بالا باعث شده که در طبیعت به شکل آزاد یافت نگردد.
در صورتی که لیتیم بر روی شعله های آتش گرفته شود، شعله هایی با رنگ زرشکی بسیار زیبایی را ایجاد می کند. چنانچه شدت گرما بالا برود لیتیم با شعله های سفید و درخشان خواهد سوخت.
کاربرد های مختلف لیتیم، سبک ترین فلز
لیتیم دارای بالاترین میزان گرمای ویژه در بین تمامی عناصر بوده و از این جهت از آن در ساخت آند باطری ها استفاده می شود.
لیتیم در درمان بیماری های دو قطبی نیز کاربرد داشته که این عمل به کمک نمک‌های لیتیم، مثل کربنات لیتیم و سیترات لیتیم که به عنوان تثبیت کننده ی حالات است، انجام می گردد.
توانایی جذب رطوبت بالا توسط لیتیم کلرید و لیتیم برمید باعث شده که از این عنصر به کرات در خشک کننده ها استفاده شود.
لیتیم به عنوان عامل آلیاژ ساز در تولید ترکیبات آلی نیز نقش داشته و این موضوع باعث شده که در کاربرد های اتمی نقش موثری را ایفا نماید.
در ساخت شیشه های ۲۰۰ اینچی موجود در تلسکوپ زیر دریایی ها و فضا پیماها از این فلز استفاده می گردد.
یکی دیگر از کاربردهای آن خارج کردن هوا از دی اکسید کربن می باشد.
خواص لیتیم با فلزات دیگر نظیر آلومینیم، مس، کادمیم و منگنز ترکیب شده و در صنایعی نظیر ساخت قطعات هواپیماها استفاده می گردد.
همان طور که اشاره شد لیتیم یا سبک ترین فلز دنیا به شکل آزاد در طبیعت وجود نداشته و معمولاً به صورت ترکیب با یک یا چند عنصر دیگر موجود می باشد.
این فلز قسمت کمی از سنگ های آذرین را تشکیل داده و معمولاً در شوراب های طبیعی وجود دارد.
لیتیم نیز مانند دیگر فلزهای قلیایی در لایه ظرفیت خود تنها یک الکترون داشته که تمایل دارد آن را از دست داده و به کاتیون تبدیل شود. به همین جهت از لیتیم به عنوان یک رسانای مناسب در جریان برق و گرما استفاده می کنند.
لیتیم بسیار نرم و انعطاف پذیر بوده و این قابلیت را داشته که با چاقو به راحتی بریده شود. خاصیت اکسید شدن بالای آن باعث شده که به سرعت لایه ی سفید-نقره ای آن در معرض هوا اکسید شده و تیره شود.
لیتیم در میان انواع فلزات دارای یکی از پایین ترین نقاط جوش یعنی ۱۸۰ درجه سانتی گراد است. اما نکته ی جالب اینکه در میان فلزهای قلیایی لیتیم بالاترین نقطه ی جوش را دارد.
معرفی سبک ترین فلزات جهان
سبک ترین فلز یا light metal به فلزاتی اطلاق می شود که چگالی نسبی آن ها کم باشد. بنابراین لفظ سبک ترین فلز معمولاً به آلیاژهایی مانند منیزیم و آلومینیم داده شده و علت این امر کاربرد زیاد آن در سازه ها و عملیاتی است که احتیاج به کاهش وزن وجود داشته باشد.
گفته می شود برای عنوان سبک ترین فلز ۱۴ گزینه بیان شده است که پرکاربرد ترین آن ها پس از آلومینیم و منیزیم، برلیم و تیتانیم می باشند.
آلومینیم به عنوان سومین عنصر فراوان در پوسته ی زمین به شمار می رود، همچنین منیزیم و تیتانیوم نیز در بین فراوانی فلزات رتبه هشتم و نهم را دارند.
کاربرد فلزات سبک
کاربرد فلزات سبک به طور کلی در صنایع به سه دسته تقسیم می شوند. معمولاً در ساخت صنعت حمل و نقل، لوازم الکترونیکی و تفریحی ورزشی از آنها استفاده می شود.
در سال های اخیر استفاده از فلزات سبک در انواع سازه ها رشد چشمگیری داشته است. استفاده از این فلزات باعث می شود که مقدار زیادی از وزن سازه ها کاهش پیدا کند.
از سبک ترین فلزات در ناوگان حمل و نقل و به ویژه هوا فضا بهره می گیرند. در ۵۰ سال اخیر کاربرد این فلزات را در صنایع هوایی شاهد بوده ایم. در ابتدا از فلزات سبک در صنعت هوایی استفاده می کردند اما با مرور زمان این فلزات در موارد گوناگون نیز مصرف شدند. معمولاً از آلومینیوم در صنایع خودروسازی استفاده کرده و سعی می شود آن را جایگزین آهن و چدن نمایند.
در بین سبک ترین فلزات، تیتانیم ارتباط بسیار خوبی با صنعت هوا فضا داشته و همچنین در فضاهایی که با دمای بالا سر و کار دارد نیز استفاده می شوند. یکی دیگر از کاربرد های تیتانیم که آن را در زمینه استفاده در صنعت شیمیایی محبوب کرده است، ویژگی مقاومت بالای آن در برابر خوردگی است و همین امر باعث شده تا مورد توجه صنایع شیمایی قرار بگیرد. تیتانیم در علوم دیگری مانند مهندسی پزشکی و فرآوری مواد غذایی مورد استفاده قرار می گیرد.
منیزیم که جزو دسته سبک ترین فلزات است با دارا بودن قابلیت استحکام به وزن بالا جایگزین مناسبی برای استیل در قطعات گوناگون محسوب می گردد. البته شکل پذیری و انعطاف منیزیم در دمای پایین در مقایسه با آلومینیم بسیار کمتر بوده و همین امر باعث محدودیت استفاده از آن نیز شده است.
برلیم در عین سختی بالا خاصیت الاستیک نیز دارد، این ویژگی سبب شده که از آن برای ساخت سیستم های هدایت داخلی استفاده گردد.
از برلیم به عنوان سبک ترین فلز استفاده های زیادی نیز می شود که ساخت شیلدهای حرارتی و قطعات تشکیل دهنده سازه های موشکی همچنین در پنجره های لوله های انتقال دهنده ی اشعه ی ایکس نیز کاربرد دارند.
سبک ترین فلزات معمولا برای کاربرد های مختلف به کار رفته و موجب پیشترفت جامعه ی بشری خواهد شد.
منبع: بازار فلز