لماذا يحتاج انتزاع الالكترون الثاني من ذرة الليثيوم؟

يُعتبر عنصر الليثيوم من المواد الرئيسيّة المُستخدمة في صناعة البطاريات، ويبلغ العدد الذريّ لليثيوم 3، أي أنّه يحوي على ثلاثة إلكترونات، ولكن لماذا نحتاج إلى انتزاع أحد إلكترونات ذرّة الليثيوم عند استخدامه في الصناعات؟

3 إجابات

الليثيوم عنصرٌ كيميائيٌّ يُرمز له Li، ويمتلك الرقم الذري 3، ولكن، وعلى الرغم من النجاح الذي حققه نموذج بور والميكانيك الكمومية لشرودنغر فيشر، حول السمات الرئيسية لطيف الهيدروجين، والأنظمة الذرية الأخرى ذات الإلكترون الواحد على الطبقة الأخيرة، إلّا أنها حتى الآن لم تقدم تفسيرًا مُرضيًا يتعلق بالخصائص الكيميائية للذرات، لتأين العديد من إلكترونات الذرات فبقي موضوع تأين العناصر غامضًا.

من المثير للاهتمام الاكتشاف الذي لاحظه  Uhlenbeck و Goudsmit عام 1925م، حول دوران الإلكترون، فأظهروا أنّ السرعة الطرفية لدوران الإلكترون أكبر من سرعة الضوء، ممّا يوضّح التفاعل الكهرومغناطيسي لإلكترونين متعاكسين في الدوران، لذا كان الاستنتاج التالي “تفاعلات اللف المغزلي للإلكترونات، وكذلك النوكليونات، تخلق بنىً جزيئية ونووية ذرية”، مما أزال بعض الغموض المحيط بتأين العناصر، في ظل هذه الحالة، قد نستخدم هذه الصورة في الليثيوم بما في ذلك التكوين الإلكتروني لليثيوم: 1s22s1.

حيث يمتلك الليثيوم ثلاثة إلكتروناتٍ، سيذهب الإلكترونان الأولان إلى المدار 1s ، لأنّ المدار الأول يمكنه حمل إلكترونين فقط، فيذهب الإلكترون المتبقي لليثيوم إلى المدار 2s ، لذلك سيكون التكوين الالكتروني لليثيوم 1s22s1. تشكل طريقة التكوين هذه، أسلوبًا أسهل للعلماء لكتابة و ترتيب الإلكترونات حول نواة الذرة، وهذا يسهل فهم والتنبؤ بكيفية تفاعل الذرات لتكوين روابط كيميائية.

أكمل القراءة

العدد الذري لليثيوم هو 3 أي أن توزيع الإلكترونات ضمن الذرة هو 2 في الحزمة الأولى و 1 في الحزمة الثانية. الليثيوم هو أحد عناصر المجموعة الأولى من المعادن القلوية ذات الفعالية الكيميائية العالية مما يجعل من الصعب العثور عليه كعنصر خام في الطبيعة بنتيجة إلكترون الحزمة الثانية الذي من السهل تقديمه لتشكيل الروابط الشاردية. يتفاعل الليثيوم الصافي مع الماء لتشكيل هيدروكسيد الليثيوم وإطلاق غاز الهيدروجين. التفاعل هذا بطيء بالمقارنة مع عناصر المجموعة الأولى الأخرى (نتيجة لكون الكترون التكافؤ عنده أقرب إلى النواة مما يجعل الطاقة اللازمة لانتزاعه أعلى بالمقارنة مع العناصر الأخرى الأثقل منه) إلا أنه يصدر الكمية الأكبر من الحرارة. 

يتفاعل الليثيوم أيضاً عند تعرضه للهواء ليشكل هيدروكسيد الليثيوم بنتيجة الرطوبة الموجودة في الهواء بالإضافة إلى نترات الليثيوم Li3N من تفاعله مع النيتروجين وكربونات الليثيوم Li2CO3 من وجود ثاني أكسيد الكربون. تغطي هذه المركبات الليثيوم الصافي ذو اللون الفضي الفاتح بطبقة من السواد. يشتعل الليثيوم بوجود الأكسجين ليعطي أكسيد الليثيوم وناراً حمراء اللون. 

يستخدم الليثيوم في الصناعات ضمن البطاريات وفي المفاعلات النووية كعنصر تبريد نتيجةً لحرارته الخاصة الأعلى بين كل العناصر الصلبة (يتم استخدامه بمعزل عن الهواء والماء). إن اقتلاع الإلكترون الثاني من ذرة الليثيوم صعبُ للغاية بنتيجة استقرار شاردة اليثيوم الموجبة والطاقة العالية التي يتطلبها انتزاع الإلكترون الثاني لقربه من النواة واستقراره ضمن غلاف التكافؤ الأول.  

حركة شاردة الليثيوم ضمن البطارية تكافؤ مرور التيار الكهربائي ضمنها وانتقالها بين القطبين هو ما ينجم عنه التوتر فرق الكمون بين قطبي البطارية.

أكمل القراءة

الليثيوم هو أحد العناصر الكيميائية ويُرمز له بـ(Li) وعدده الذري 3 يقع في المجموعة الأولى في الجدول الدوري وهو أول الفلزات القلوية، ويعتبر فلز ذو لون أبيض فضي يكون لين وخفيف بشكل كبير، لا يتواجد بالطبيعة بشكل حر؛ وذلك بسبب نشاطه الكيميائي الكبير.

تحتوي ذرة الليثيوم على ثلاث إلكترونات يتم إنتزاع الإلكترون الثاني بصعوبة أكبر من إنتزاع الإلكترون الأول، ونحتاج إلى طاقة أكبر للقيام بذلك، وذلك بسبب وجود الإلكترون الثاني في مستوى الطاقة الأول، مما يعني أنه أقرب إلى النواة، فهذا يؤدي إلى الحاجة إلى طاقة أكبر من الألكترون الأول لانتزاعه، وذلك بسبب أن قوة التجاذب بين النواة والإلكترون أكبر في هذا المستوى، وإن شحنة ذرة الليثيوم الكليّة هي موجب واحد فهذا يؤدي في طبيعة الحال إلى صعوبة في انتزاع الإلكترون الثاني.

ويستخدم الليثيوم في صناعات عديدة، أهمها صناعة البطاريات القابلة للشحن، حيث يتكون القطب الموجب (المهبط) من عنصر الليثيوم أما القطب السالب (المصعد) يتكون عادةً من الغرافيت، وتتحرك الأيونات فيها من المصعد إلى المهبط عبر وسيط هو كهرل غير مائي، وذلك أثناء إستخدام البطارية، أما عند الشحن فيعمل المصدر الخارجي على تمرير التيار الكهربائي ويوصل القطب السالب إلى المصعد والقطب الموجب إلى المهبط فتتوجه أيونات الليثيوم إلى المصعد وتستقر هناك.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "لماذا يحتاج انتزاع الالكترون الثاني من ذرة الليثيوم؟"؟