লিথিয়াম সালফেট

লিথিয়াম সালফেট একটি সাদা অজৈব লবণ যার রাসায়নিক সংকেত Li2SO4। এটি সালফিউরিক অ্যাসিডের লিথিয়াম লবণ।

বৈশিষ্ট্য

ভৌত ধর্ম 
লিথিয়াম সালফেট পানিতে দ্রবণীয়, যদিও অধিকাংশ যৌগের মতো তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে এর দ্রাব্যতা বৃদ্ধি পায় না। বিপরীতভাবে, ক্রমবর্ধমান তাপমাত্রার সাথে পানিতে এর দ্রবণীয়তা হ্রাস পায়, কারণ এটির দ্রবীভবন একটি তাপোৎপাদী প্রক্রিয়া। এই তুলনামূলকভাবে ব্যতিক্রম ধর্মী বৈশিষ্ট্যটিকে বিপরীতমুখী দ্রবণীয়তা বলা হয় যা আরো কয়েকটি অজৈব যৌগের ক্ষেত্রেও দেখা যায়। যেমন ক্যালসিয়াম হাইড্রোক্সাইড (পোর্টল্যান্ডাইট, হাইড্রেটেড সিমেন্ট পেস্টের একটি গুরুত্বপূর্ণ খনিজ পর্যায়), ক্যালসিয়াম সালফেটসমূহ (জিপসাম, ব্যাসানাইট এবং অ্যানহাইড্রাইট) এবং ল্যানথানয়েড সালফেটসমূহ। এদের বিয়োজন বিক্রিয়াগুলোও তাপোৎপাদী। পানিতে গ্যাসীয় পদার্থের দ্রবীভূত হওয়ার ক্ষেত্রে বিপরীতমুখী দ্রবণীয়তা একটি সাধারণ ঘটনা, কিন্তু কঠিন পদার্থের দ্রবীভূত হওয়ার ক্ষেত্রে এটি দুর্লভ। ক্যালসিয়াম কার্বনেটও বিপরীতমুখী দ্রবণীয়তা প্রদর্শন করে, তবে তা ক্যালকো-কার্বনেট সাম্যাবস্থায় দ্রবীভূত CO2 বিয়োজনের উপর নির্ভর করে।

লিথিয়াম সালফেট স্ফটিক পাইজোইলেকট্রিক প্রকৃতির হওয়ায়, আল্ট্রাসাউন্ড অ-ধ্বংসাত্মক পরীক্ষায় একে ব্যবহার করা হয় কারণ এরা উত্তম শব্দ শোষণকারী। তবে পানিতে দ্রবণীয়তার কারণে এসংক্রান্ত প্রয়োগে সমস্যার সম্মুখীন হতে হয়।

যেহেতু এটির হাইগ্রোস্কোপিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে, তাই লিথিয়াম সালফেটের সবচেয়ে সাধারণ রূপ হল লিথিয়াম সালফেট মনোহাইড্রেট। নিরুদিত লিথিয়াম সালফেটের ঘনত্ব 2.22 গ্রাম/সেমি 3 তবে নিরুদিত লিথিয়াম সালফেট ওজন করা কষ্টকর কারণ তা অবশ্যই শুষ্ক বায়ুতে করতে হয়।

লিথিয়াম সালফেটের পাইরোইলেকট্রিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে। যখন জলীয় লিথিয়াম সালফেট উত্তপ্ত হয়, তখন এর বিদ্যুৎ পরিবাহিতাও বৃদ্ধি পায়। লিথিয়াম সালফেটের ঘনমাত্রা এর পরিবাহিতাকে নিয়ন্ত্রণ করে; সর্বোত্তম পরিবাহিতা 2 M ঘনমাত্রায় অর্জিত হয়, এর চেয়ে বৃদ্ধি করা হলে পরিবাহিতা হ্রাস পায়।

যখন কঠিন লিথিয়াম সালফেট পানিতে দ্রবীভূত হয় তখন এর তাপোৎপাদী বিয়োজন বিক্রিয়া ঘটে। এটি সোডিয়াম সালফেট থেকে আলাদা যার বিয়োজন তাপশোষী প্রকৃতির। যাইহোক, এর বিয়োজন এনথালপি পরিমাপ করা কঠিন কারণ তা পানিতে যোগ করা লবণের পরিমাণের (মোল সংখ্যা) উপরও নির্ভর করে। অল্প পরিমাণে দ্রবীভূত লিথিয়াম সালফেট বড় পরিমাণের তুলনায় প্রতি মোলের বিয়োজনের ক্ষেত্রে অধিক তাপ উৎপন্ন করে।

স্ফটিকের বৈশিষ্ট্য 
লিথিয়াম সালফেটের দুটি ভিন্ন স্ফটিক দশা রয়েছে। সাধারণ দশা-II আকারের ক্ষেত্রে, লিথিয়াম সালফেটের একটি স্ফেনয়েডাল মনোক্লিনিক ক্রিস্টাল সিস্টেম রয়েছে যার প্রান্তসমূহের দৈর্ঘ্য a = 8.23Å b = 4.95Å c = 8.47Å β = 107.98°। যখন লিথিয়াম সালফেট 130 ডিগ্রির অধিক তাপমাত্রায় উত্তপ্ত করা হয় তখন এটির জলীয় অপসারণ ঘটে, তবে এর স্ফটিকীয় গঠন বজায় থাকে, অর্থ্যাৎ নিরুদিত কেলাস গঠিত হয়। তবে অন্তত 575 ডিগ্রি সেলসিয়াস পর্যন্ত উত্তপ্ত করলে এটির দশা II থেকে দশা I-এ রূপান্তর ঘটে। এক্ষেত্রে স্ফটিক কাঠামোটি একটি মুখকেন্দ্রিক ঘনকাকার স্ফটিক সিস্টেমে পরিবর্তিত হয়, যার প্রান্ত দৈর্ঘ্য 7.07Å। এই পর্যায়ে পরিবর্তনের সময়, লিথিয়াম সালফেটের ঘনত্ব 2.22 থেকে 2.07 গ্রাম/সেমি3 এ পরিবর্তিত হয়।

ব্যবহারসমূহ 

লিথিয়াম সালফেট দ্বিপ্রান্তিক ব্যাধি চিকিৎসায় ব্যবহৃত হয় (চিকিৎসায় লিথিয়াম দেখুন)।

লিথিয়াম সালফেট আয়ন পরিবাহী কাঁচের সম্ভাব্য উপাদান হিসাবে গবেষণায় ব্যবহার করা হয়। স্বচ্ছ পরিবাহী ফিল্ম একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ গবেষণাধীন বিষয় কারণ এর দ্বারা নতুন প্রকৃতির সৌর প্যানেল এবং একটি নতুন শ্রেণীর ব্যাটারির সম্ভাব্যতা দেখা দিয়েছে। এই ব্যবহারে, উচ্চ লিথিয়াম উপাদান থাকা গুরুত্বপূর্ণ; এর মধ্যে সর্বাধিক পরিচিত লিথিয়াম বোরেট (Li₂O · B₂O₃), যার উৎপাদনে উচ্চ লিথিয়াম ঘনত্বের প্রয়োজন আবার একে নিরুদিত রাখাও কঠিন। তবে এই সিস্টেমে লিথিয়াম সালফেট যোগ করার মাধ্যমে একটি সহজলভ্য, স্থিতিশীল এবং উচ্চ লিথিয়াম ঘনত্বের কাঁচ তৈরি করা যায়। বর্তমানের স্বচ্ছ আয়নিক পরিবাহী ফিল্মগুলির বেশিরভাগই জৈব প্লাস্টিক দিয়ে তৈরি এবং একটি সস্তা স্থিতিশীল অজৈব কাঁচ তৈরি করা বর্তমানে বেশ কাঙ্ক্ষিত।

লিথিয়াম সালফেট পোর্টল্যান্ড সিমেন্টের ক্ষেত্রে উপাদান হিসাবে পরীক্ষা করে ইতিবাচক ফল পাওয়া গিয়েছে। লিথিয়াম সালফেট পানিযোজন বিক্রিয়াকে ত্বরান্বিত করে (সিমেন্ট দেখুন) যা স্থাপনার নিরাময়কাল হ্রাস করে। নিরাময়কাল হ্রাসের ক্ষেত্রে একটি উদ্বেগ হল চূড়ান্ত পণ্যের শক্তি, কিন্তু পরীক্ষায় দেখা যায় লিথিয়াম সালফেট যোগ করায় পোর্টল্যান্ড সিমেন্টের শক্তিতে কোনো লক্ষণীয় হ্রাস ঘটেনি।

লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি 
১০% লিথিয়াম ( · ) লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি তৈরিতে লিথিয়াম হাইড্রক্সাইড প্রস্তুতিতে সুবিধাজনক। লিথিয়াম সালফেট LiOH এর তুলনায় কম সক্রিয়, তাই এর সংরক্ষণ ও পরিবহন সহজতর।

শক্ত পাথুরে স্পোডুমিন এর কাচামাল তৈরিতে জলীয় মাধ্যমে পুনঃসংগ্রহ করার মাধ্যমে ৮৪-৮৮% লিথিয়াম পুনরুদ্ধার করা সম্ভব। বাষ্পীভবনের মাধ্যমে বিশুদ্ধ লিথিয়াম সালফেট পৃথকীকরবে প্রাথমিকভাবে লিথিয়াম সালফেট মনোহাইড্রেট ( · ) পাওয়া যায়।

তথ্যসূত্র

সালফেট