Bataryalardan Bipolar İlaçlarına Her Yerde: Lityum

Lityum, Big Bang sonrasında oluşan ve periyodik tabloda üçüncü olan hafif bir elementtir. Kendisini başlıkta da yazdığı gibi genelde lityum iyon bataryalarından biliriz. Halbuki lityum pek çok sektörde kullanılır ve sandığımızdan daha çok bizimledir. Bu hafif ve diğer kardeşlerinden farklı olan alkali metalin hikâyesine gelin hep beraber bakalım.

Lityumun Özellikleri

Lityum 1A grubunda bulunan bir alkali metaldir ve periyodik tablonun üçüncü elementidir. Bazı fiziksel ve kimyasal özellikleri aşağıdaki tabloda verildiği gibidir:

Periyot	2
Blok	s
Fiziksel Hal(20 derecede)	Katı
Elektron Konfigürasyonu	[He] 2s1
Erime Noktası	453.65 K
Kaynama Noktası	1615 K
Yoğunluk	0.534 g/cm3
Atomik Kütle	6.94
Ana İzotop	Li7
Metalik yarıçap	152 pm

Lityum yumuşak, gümüşümsü beyaz ve hafif bir elementtir. Suyla tepkimeye girer. Ateşle yakıldığında kızıl bir alev verir. Organometalik bileşikler oluşturabilir ve diğer alkali metallerden karakter olarak biraz farklıdır. Kovalent bir karaktere sahiptir.

Lityum Nasıl Keşfedildi

Lityumun tarihi iki asırdan fazladır. 1790’larda Brezilyalı bir bilim adamı, şair ve devlet görevlisi olan José Bonefácio de Andrada e Silva İsveç’in Utö adasında iki yeni mineral keşfetti: petalit ve spodümen. Avrupa gezisi sırasında iki yeni mineral bulup lityumun keşfine giden yolu açacaktı. 1817’de Johan August Arfvedson (1792-1841) tarafından Stockholm’de lityum resmi olarak keşfedildi ve adlandırıldı. Petaliti analiz ettiği sırada içinde daha önce bilinmeyen bir metal olduğunu fark etmişti Arfvedson. Bu elemente, Yunancada taş manasına gelen lithos sözcüğünden esinlenerek lityum adını verdi. 1818’de keşfini resmi olarak duyurdu ve lityumun sodyuma benzeyen bir alkali metal olduğunu ilan etti. Bir süre sonra lityum içeren başka bir mineral daha buldu: lepidolit.

Lepidolit

Spodümen

Bir alkali metal olmasına karşın, sodyum ve potasyum gibi elektrolizle ayrıştırılıp elde edilemiyordu. Meslektaşı William Brande de ne kadar uğraşsa da lityumun fiziksel özelliklerini anlayacak kadar miktar elde edememişti. Bir diğer ünlü kimyager olan Humphry Davy ise ufak bir miktar lityum elde edebilmişti ama o da lityumun doğasını ve fiziksel özelliklerini anlamak için yetersizdi. 1855 yılına kadar kimse bunu başaramadı. 1855’te ise Alman kimyager Robert Bunsen ve Britanyalı A. Matthiessen birbirlerinden bağımsız bir biçimde lityumu izole etmeyi başardı. Bunu eriyik lityum klorürün elektrolizi ile başarmışlardı.

Keşfinden kısa bir süre sonra lityumun başka minerallerle beraber kaplıca sularında da olduğu bulundu. 1859 yılında ise bir spektroskop vasıtasıyla deniz suyunda tespit edildi.

Lityum Nerelerde Kullanılır

Lityum pek çok farklı sektörde değişik biçimlerde kullanılmaktadır.

• Lityum karbonat bipolar tedavisinde(manik depresyon)
• Lityum stearat otomotiv endüstrisinde yağlayıcı olarak
• Hafif olduğu için uçak kanatlarında ve uzay araçlarında
• Cam ve seramik üretiminde
• Hidrojen gazını depolamada
• En önemlisi bataryalarda ve pillerde kullanılır. Bunun sebebi hem hafif olması hem de elektrokimyasal potansiyelinin yüksek olmasıdır. Bütün elementler arasında en yükseği odur. İlaveten şarj edilebilirdir ve tepkime tersinirdir. Bütün bunlar onu bataryalar için ideal bir aday yapmıştır. Japon kimyager Akira Yoshino, güvenli ve stabil bir lityum-iyon bataryası üreterek yeni bir çağ açmış ve Nobel ödülü kazanmıştır.

Akira Yoshino Kaynak: Wikipedia

Eğlenceli Bilgi: Hidrojen bombalarında lityum-6 izotopu olarak bulunur ve hidrojen depolar. Hidrojen ise döteryum formundadır ve bu ikili nükleer füzyonla devasa bir enerji salabilir.

Eğlenceli Bilgi: 1929’da  Charles Leiper Grigg lityumlu bir limonlu soda tanıttı ve bunu içenlerin modunun yükseleceğini iddia etti.

Kozmik Element

Lityum, helyum ve hidrojenle beraber Büyük Patlama’dan sonra oluştu. Buna rağmen evrende nadir bulunur. Astronomlar tarafından kahverengi ve kırmızı cüceleri birbirinden ayırt etmede kullanılır. Kırmızı cüceler lityumu yok edebilecek kadar sıcaktır. Eğer spektrumda lityuma ait olan çizgi gözükürse bu, o cücenin bir kahverengi cüce olduğunu gösterir.

Kırmızı Cüce Kaynak: ThePlanets.org

Nasıl Üretilir

Spodümen, lepidolit ve petalit gibi minerallerden lityumu üretmek mümkündür. Güney Dakota’da ağırlığı on tonu aşan bir spodümen cevheri bile bulunmuştur. Ayrıca belli sularda tuz olarak bulunabilir ve güneşte kurutma yöntemiyle elde edilebilir. Lityumun ana üreticileri Amerika, Rusya, Çin, Avustralya, Zimbabve ve Brezilya olmasına rağmen Şili’deki sulardan büyük miktarda lityum gelmektedir. Günümüzde Şili en büyük üreticilerden biri haline gelmiştir.

Kaynakça

• Atkins, P., Overton, T., Rourke, J., Weller, M., & Armstrong, F. (2010). Inorganic chemistry (5th ed.). Oxford University Press.
• Emsley, J. (2011). Nature’s building blocks: An A-Z guide to the elements (2nd ed.). Oxford University Press.
• ILiA, & ILiA. (2024, September 2). A Brief History of Lithium – International Lithium Association. International Lithium Association – THE VOICE OF THE LITHIUM INDUSTRY. https://lithium.org/a-brief-history-of-lithium/