Lithium

Les caractéristiques
[ Il ] 2s 1 3Li _ tableau périodique
Général
nom , symbole , numéro atomique	Lithium, Li, 3
catégorie d'article	métaux alcalins
groupe , période , bloc	1 , 2 , p
Regards	blanc argenté/gris
Numero CAS	7439-93-2
Numéro CE	231-102-5
Carte d'information de l' ECHA	100.028.274
Fraction massique de la coquille terrestre	60  ppm [1] 27. Fréquence
Atomique [2]
masse atomique	6,94 (6,938-6,997) [3] [4] u
rayon atomique (calculé)	145 (167) h
rayon covalent	128h
Rayon de Van der Waals	182h
configuration électronique	[ Il ] 2s 1
1. Énergie d'ionisation	5 . 391 714 95(4) eV [5] ≈ 520 . 22kJ / mole [ 6]
2. Énergie d'ionisation	75 . 640 096 4(13) eV [5] ≈ 7 298 . 16 kJ/mol [6]
3. Énergie d'ionisation	122 . 454 358 1(8) eV [5] ≈ 11 815 . 05 kJ/mol [6]
Physique [2]
état physique	Fête
modifications	1
structure en cristal	corps cubique centré
densité	0,534 g/cm3 (20 °C ) [ 7 ]
Dureté de Mohs	0,6
magnétisme	paramagnétique ( χ m = 1,4 10 −5 ) [8]
point de fusion	453.69K ( 180.54 °C)
point d'ébullition	1603K [9] (1330°C)
volume molaire	13.02· 10−6 m3 · mol − 1
enthalpie de vaporisation	136 kJ/mol [9]
enthalpie de fusion	3 kJ mol −1
vitesse du son	6000 ms- 1 à 293,15 K
La capacité thermique spécifique	3482 [1] J kg −1 K −1
quitter le travail	2.9eV [ 10]
Conductivité électrique	10,6 10 6 A V −1 m −1
conductivité thermique	85 W m -1 K -1
Chimique [2]
états d'oxydation	+1
potentiel normal	−3.04v
électronégativité	0,98 ( échelle de Pauling )
isotopes
isotope NH t 1/2 ZA ZE (M eV ) ZP 6Li _ 7,4 % Écurie 7 Li 92,6  % Écurie
Pour plus d'isotopes, voir Liste des isotopes
Propriétés RMN
Numéro quantique de spin I γ en rad T −1 s −1_ _ Il  ( 1 H ) f L à B = 4,7 T en MHz 6Li _ 1 0 +3.936 * 10 7 [11] 8,5 10−3 [11] 0 29,45 [11] 7 Li 3/2 +10.398 * 10 7 [11] 0,294 [11] 0 77,77 [11]
consignes de sécurité
Étiquetage SGH des substances dangereuses du  règlement (CE) n° 1272/2008 (CLP) , [13] éventuellement étendu [12] Danger Phrases H et P H :260​‐​314 EUH :014 P :223​‐​280​‐​231+232​‐​305+351+338​‐​370+378​‐​422 [12]
Dans la mesure du possible et de la coutume, les unités SI sont utilisées. Sauf indication contraire, les données indiquées s'appliquent dans des conditions standard .

Le lithium (dérivé du grec ancien λίθος líthos , allemand 'pierre' ; prononciation [ ˈliːti̯ʊm ] ^{[14] [15] [16]} ou aussi [ ˈliːʦi̯ʊm ] ^[17] ) est un élément chimique avec le symbole Li et le numéro atomique 3. Il est un élément du 1er  groupe IUPAC , le groupe des métaux alcalins , et appartient à la deuxième période du tableau périodique des éléments. Le lithium est un métal léger et a la densité la plus faible dans des conditions standardéléments fixes.

En raison de sa grande réactivité, le lithium n'existe pas sous forme élémentaire dans la nature. A température ambiante , il n'est stable que longtemps dans de l'air complètement sec, mais réagit lentement pour former du nitrure de lithium (Li ₃ N). Dans l'air humide, une couche d' hydroxyde de lithium gris terne se forme rapidement à la surface . Comme tous les métaux alcalins, le lithium élémentaire réagit lorsqu'il entre en contact avec l'humidité de la peau, provoquant de graves brûlures et brûlures chimiques . De nombreux composés de lithium qui forment des ions lithium en solution aqueuse sont différents des composés de sodium et de potassium correspondantsmarquée comme nocive.

En tant qu'oligo-élément , le lithium est un composant courant de l'eau minérale sous la forme de ses sels . De petites quantités de lithium sont présentes dans l' organisme humain ; cependant, l'élément n'est pas essentiel et n'a pas de fonction biologique connue. Cependant, certains sels de lithium ont un effet médicinal et sont utilisés dans la thérapie au lithium pour les troubles affectifs bipolaires , la manie , la dépression et les céphalées en grappe (voir médicament ).

histoire

Johan August Arfwedson , découvreur du lithium

Pièces de lithium, pour protéger contre l'oxydation dans l'huile de paraffine

Le Suédois Johan August Arfwedson est considéré comme le découvreur du lithium , qui en 1817 a découvert la présence d'un élément étranger dans la pétalite (Li ^[4] Al ^[4] [Si ₄ O ₁₀ ]) et peu après également dans le spodumène (LiAl[ Si ₂ O ₆ ]) et de la lépidolite (K(Li,Al) ₃ [(Al,Si) ₄ O ₁₀ ](F,OH) ₂ ) lors de l' analyse des découvertes minérales de l'île d' Utö en Suède . Son professeur universitaire Jöns Jakob Berzelius a proposé Lithion, une dérivation du grec ancien λίθος líthos , l'allemand 'pierre' , comme un nom qui, selon les désignations des deux autres métaux alcalins connus à l'époque, le sodium et le potassium , fait référence au matériau dont il a été extrait. La forme latinisée du lithium a prévalu. ^[18]

En 1818, le chimiste allemand Christian Gottlob Gmelin remarque que les sels de lithium donnent une coloration rouge flamme . Les deux scientifiques ont échoué dans les années suivantes avec des tentatives pour isoler cet élément. William Thomas Brande et Sir Humphry Davy ont été les premiers à le faire en 1818 en utilisant un procédé électrolytique utilisant de l'oxyde de lithium (Li ₂ O). En 1855, Robert Bunsen et Augustus Matthiessen ont produit de plus grandes quantités de lithium pur en électrolysant du chlorure de lithium (LiCl). En 1917 , Wilhelm Schlenk a synthétisé à partir deLe mercure compose les premiers composés organolithiens. ^[19]

L' entreprise métallurgique allemande a lancé la première production commerciale en 1923 dans la Hans-Heinrich-Hütte à Langelsheim dans les montagnes du Harz en électrolysant une masse fondue de chlorure de lithium et de potassium (KCl) .

Jusqu'au lendemain de la Seconde Guerre mondiale, le lithium n'avait guère d'utilisation en dehors de son utilisation comme lubrifiant (huile minérale épaissie au stéarate de lithium ) et dans l' industrie du verre ( carbonate de lithium ou oxyde de lithium). Cela a changé lorsque le tritium , qui peut être extrait du lithium, a été nécessaire pour la construction de bombes à hydrogène aux États-Unis . Une exploitation minière extensive a commencé, notamment à Kings Mountain, en Caroline du Nord . ^[20] En raison de la courte demi-vie du tritiumEn raison des grandes quantités de lithium nécessaires, un approvisionnement important en lithium a été accumulé entre 1953 et 1963, qui n'a été mis sur le marché qu'en 1993 après la fin de la guerre froide . ^[20] En plus de l'exploitation minière, l'extraction moins chère des saumures est devenue importante. De plus grandes quantités de lithium sont désormais utilisées dans les batteries , pour la polymérisation des élastomères , dans l'industrie de la construction et pour la synthèse organique de produits pharmaceutiques et agrochimiques. Depuis 2007, les piles et accumulateurs primaires ( piles secondaires ) constituent le segment le plus important. ^[21]

Occurrence et exploitation minière

événement sur terre

pétalite

Le lithium représente environ 0,006 % de la croûte terrestre . ^[22] Il se produit un peu moins fréquemment que le zinc et plus fréquemment que le cobalt , l' étain et le plomb dans la croûte terrestre. Bien que le lithium soit plus courant que le plomb, par exemple, sa distribution plus étendue le rend difficile à extraire. ^[23] Le lithium se trouve dans l'eau potable et certains aliments comme la viande, le poisson, les œufs et les produits laitiers. 100 g de viande contiennent environ 100 μg de lithium. ^[24] Diverses plantes comme le tabac ou les renonculesabsorbent les composés de lithium du sol et les accumulent. La proportion moyenne de matière sèche dans les plantes est comprise entre 0,5  ppm et 3 ppm. L'eau de mer en contient en moyenne 180  µg/L et l'eau de rivière environ 3 µg/L.

démantèlement et réserves

En termes de volume, 35 000 tonnes de lithium ont été extraites en dehors des États-Unis en 2015 et commercialisées principalement sous forme de carbonate de lithium (Li ₂ CO _{3 ).} En 2016, le Chili était le plus grand producteur. L'Australie a triplé sa production entre 2016 et 2017 et l'a encore augmentée de près de 50 % en 2018. Actuellement (2018), près des deux tiers de l'approvisionnement en lithium en Australie sont extraits de mines de roche dure et seulement environ un tiers de saumures. ^[25] Les réserves des mines existantes sont estimées à environ 17 millions de tonnes (en janvier 2020). Le gisement mondial se compose de saumures continentales, de saumures géothermiques, de minerai d'hectorite, de saumures de champs pétrolifères et de roche ignée pegmatite .est estimé à 80 millions de tonnes. ^[26]

Production mondiale [tonnes] [26] [27]	2014	2015	2016	2017	2018	2019	2020	2021 (estimation)	réserves	Ressources
Bolivie Bolivie	n / A.	n / A.	n / A.	n / A.	n / A.	n / A.	n / A.	n / A.	9 000 000	21 000 000
Chili Chili	11 500	10 500	14 300	14 200	17 000	19 300	21 500	26 000	9 200 000	9 800 000
République populaire de Chine les gens de la République de Chine	2 300	2 000	2 300	6 800	7 100	10 800	13 300	14 000	1 500 000	5 100 000
Australie Australie	13 300	14 100	14 000	40 000	58 800	45 000	40 000	55 000	5 700 000	7 300 000
Argentine Argentine	3 200	3 600	5 800	5 700	6 400	6 300	5 900	6 200	2 200 000	19 000 000
le Portugal le Portugal	300	200	400	800	800	900	348	900	60 000	250 000
Brésil Brésil	160	200	200	200	300	2 400	1 420	1 500	95 000	400 000
États-Unis États-Unis	n / A.	n / A.	n / A.	n / A.	n / A.	n / A.	n / A.	n / A.	750 000	6 800 000
Zimbabwe Zimbabwe	900	900	1 000	800	1 600	1 200	417	1 200	220 000	540 000
Canada Canada	n / A.	n / A.	n / A.	n / A.	2 400	200	n / A.	n / A.	530 000	2 900 000
République Démocratique du Congo République Démocratique du Congo	n / A.	n / A.	n / A.	n / A.	n / A.	n / A.	n / A.	n / A.	n / A.	3 000 000
Russie Russie	n / A.	n / A.	n / A.	n / A.	n / A.	n / A.	n / A.	n / A.	n / A.	1 000 000
Serbie Serbie	n / A.	n / A.	n / A.	n / A.	n / A.	n / A.	n / A.	n / A.	n / A.	1 000 000
Mexique Mexique	n / A.	n / A.	n / A.	n / A.	n / A.	n / A.	n / A.	n / A.	n / A.	1 700 000
L'Autriche L'Autriche	n / A.	n / A.	n / A.	n / A.	n / A.	n / A.	n / A.	n / A.	n / A.	50 000
Allemagne Allemagne	n / A.	n / A.	n / A.	n / A.	n / A.	n / A.	n / A.	n / A.	n / A.	2 700 000
Monde	31 700	31 500	38 000	69 000	95 000	86 000	82 500	100 000	22 000 000	80 000 000

Ressource = occurrence totale (estimée) de la matière première

Réserve = la partie de la ressource qui peut être exploitée dans un horizon de temps raisonnable dans des conditions économiques

Dépôts primaires

Le lithium est présent dans certains minéraux des pegmatites de lithium . Les minéraux les plus importants sont l' amblygonite (LiAl[PO ₄ ]F), la lépidolite (K(Li,Al) ₃ [(Al,Si) ₄ O ₁₀ ](F,OH) ₂ ), la pétalite (ricin ; LiAl[Si ₄ O ₁₀ ]) et spodumène (triphane; LiAl[Si ₂ O ₆ ]). Ces minéraux ont une teneur en lithium allant jusqu'à 9 % (dans le cas de l'amblygonite). D'autres minerais de lithium plus rares sont la cryolithionite (Li ₃ Na ₃ [AlF ₆ ]₂ ), qui a la teneur en lithium la plus élevée de tous les minéraux, la triphyline (Li(Fe ^II ,Mn ^II )[PO ₄ ]) et la zinnwaldite (K(Li,Fe,Al) ₃ [(Al,Si) ₄ O ₁₀ ] (F, OH) ₂ ). Les minéraux de lithium sont présents dans de nombreuses roches silicatéesprésent, mais généralement seulement à de faibles concentrations. Il n'y a pas de grands gisements. Étant donné que l'extraction du lithium de ces minéraux est associée à de grands efforts, ils jouent aujourd'hui un rôle mineur dans l'extraction du lithium ou des composés du lithium, mais cela pourrait changer en raison de la forte demande attendue. Les sites miniers sont principalement les mines Greenbushes et Mt. Cattlin en Australie occidentale , dans les roches de pegmatite desquelles se trouve une forte concentration de lithium et où le lithium est un sous-produit de l'extraction du tantale . Également dans certains autres pays comme le Canada et la Russie , jusqu'en 1998 également à Bassemer City , Caroline du Nord, le spodumène est extrait pour la production de lithium. ^[28]

Europa possède des champs de pegmatite riches en Li dans la plaine viticole de Carinthie dans le district de Wolfsberg , dans la région finlandaise d' Ostrobotnie , dans les monts Métallifères et entre l'Espagne ( Almendra ) et le Portugal ( district de Guarda , Boticas ). ^{[29] [30]}

Alors que la première production commerciale de composés de lithium a effectivement commencé en 1923 dans les montagnes du Harz , la production dans les gisements importants nouvellement développés en Autriche et en Finlande pourrait commencer en 2021. ^[obsolète] Ils sont exploités respectivement par Global Strategic Metals et Keliber . En Autriche, à la Koralpe dans la vallée du Lavant , la prospection a révélé un gisement beaucoup plus important de substrat lithié estimé à 22 millions de tonnes. Cela en fait l'un des premiers projets miniers de lithium à grande échelle en Europe et pourrait fonctionner pendant 20 ans. ^{[31] [32]} L'incident de ZinnwaldDeutsche Lithium est en cours d' exploration dans les monts Métallifères . ^{[33] [34]}

Dépôts secondaires

Les sels de lithium, en particulier le chlorure de lithium , se trouvent également couramment dans les saumures, principalement les lacs salés . La concentration peut aller jusqu'à un pour cent. Outre la concentration en lithium, le rapport magnésium/lithium est important pour la qualité de la saumure. Actuellement, le lithium se trouve principalement au Chili ( Salar de Atacama , qui a la concentration de lithium la plus élevée connue à 0,16 % ^[23] ), en Argentine ( Salar de Hombre Muerto ), aux États-Unis d'Amérique ( Silver Peak , Nevada) et au People's République de Chine ( Chabyêr Caka , Tibet; Lac Taijinaier, Qinghai) a gagné. Le lac salé bolivien Salar de Uyuni , avec environ 5,4 millions de tonnes de lithium, pourrait contenir les ressources les plus importantes. ^{[26] [35]} L'entreprise publique Yacimientos de Litio Bolivianos investit massivement dans son industrialisation depuis 2018 avec des partenaires allemands et chinois, dont les voisins Salar de Coipasa et Laguna Pastos Grandes . Il existe d'autres lacs salés contenant du lithium qui (en avril 2019) ne sont pas encore utilisés pour l'exploitation minière industrielle, par exemple en Chine, en Argentine et en Afghanistan . En 2016, on a appris que dans le bassin Paradox dans l'État américainDes eaux souterraines profondes salines de l' Utah ( saumure ) ont été rencontrées lors de puits d'exploration pétrolière dans les années 1960 , d'où, selon les analyses de l'époque, jusqu'à 1700 mg/L de lithium pur pouvaient être extraits. ^[36]

Le carbonate de potassium (potasse), le borax , le césium et le rubidium sont souvent obtenus comme coproduits de la production de lithium .

En raison de la forte demande attendue de lithium pour les batteries de véhicules électriques, certaines entreprises ont examiné en 2010 l'extraction de minéraux et de saumures contenant du lithium dans différentes régions du monde, y compris l'Europe. ^[37] L'extraction du lithium de l'eau de mer fait également l'objet de recherches. Environ 230 milliards de tonnes de lithium sont dissoutes dans les océans du monde. En 2018, des chercheurs ont présenté une méthode d'extraction qui utilise l' électrolyse solaire pour extraire le lithium de l'eau de merpeut être gagné. Comme avantage par rapport à l'extraction conventionnelle, ils ont mentionné que le lithium métallique est produit directement dans le processus et que, par conséquent, le traitement ultérieur (complexe et énergivore), comme cela est nécessaire avec l'extraction traditionnelle du lithium à partir de minerais, peut être supprimé. ^[38]

Le projet de recherche de deux ans MERLIN ( mining water lithium extraction ) a débuté à l' Institut Leibniz pour les nouveaux matériaux en novembre 2020 , avec lequel l'extraction du lithium de l'eau de mine doit être testée. ^[39]

Occurrences hors de la terre

En plus des isotopes de l'hydrogène et de l'hélium, une quantité importante de l'isotope ⁷ Li s'est également formée après le Big Bang . Cependant, cela n'est plus disponible pour la plupart aujourd'hui, car le lithium a été fusionné avec de l'hydrogène dans le processus de la réaction proton-proton II et a donc été consommé. ^[40] Cependant , chez les naines brunes , la masse et la température ne sont pas assez élevées pour la fusion de l'hydrogène ; leur masse n'atteint pas la taille nécessaire d'environ 75  masses de Jupiter . Le lithium formé lors du Big Bang n'a donc été conservé en grande quantité que dans les naines brunes. Le lithium est aussi extraterrestre pour cette raison un élément relativement rare, mais peut être utilisé pour détecter les naines brunes. ^[41]

La répartition du lithium dans les différentes étoiles varie considérablement, même si l'âge, la masse et la métallicité sont similaires. On pense que les planètes ont un impact sur la teneur en lithium d'une étoile. Lorsqu'une étoile n'a pas de planètes, la teneur en lithium est élevée, tandis que les étoiles comme le soleil qui sont entourées de planètes ont une faible teneur en lithium, également appelée lithium dip . On pense que la cause en est que les forces de marée planétaires contribuent à un plus grand mélange des couches externes et internes des étoiles, permettant à plus de lithium d'entrer dans une zone suffisamment chaude pour fusionner. ^[42]

processus de production

En Australie, le lithium est principalement obtenu à partir de roches dans des mines à ciel ouvert , en Amérique du Sud, il est souvent obtenu à partir d'eau salée (eaux souterraines, lacs salés ) par évaporation. ^[43] L'extraction à partir d'eau thermale ou minière est plus rare en Europe. ^{[44] [39]}

De l'eau salée

Pour extraire le lithium, les eaux souterraines salines sont pompées à la surface et passées à travers une chaîne de bassins d'évaporation, dans lesquels l'évaporation au soleil se déroule sur plusieurs mois. Une fois que le chlorure de lithium dans les bassins a atteint la concentration requise, la solution est pompée vers une station d'épuration où le bore ou le magnésium indésirables sont extraits et filtrés. Ensuite, il est traité avec du carbonate de sodium . Le carbonate de lithium qui précipite est filtré et séché. L'excès de saumure résiduelle est pompé dans le lac salé. ^[45] Dans les régions arides comme le Chili, l'utilisation des eaux souterraines favorise l'assèchement du paysage. ^{[46] [47]}

De l'eau thermale

En Europe centrale, le lithium est extrait d'eau thermale chaude de plusieurs kilomètres de profondeur . Au forage de recherche géothermique Groß Schönebeck , une concentration d'ions lithium de 200 à 230 mg/l a été détectée à une profondeur de quatre kilomètres. ^[48] ​​​​La température de 150 °C est également cruciale, car le lithium devient un sous-produit de l'énergie géothermique . ^[44]

Le processus se compose de trois étapes : accumulation, détachement et raffinage. Dans un premier temps, l'eau thermale est versée dans un récipient avec un matériau d'adsorption qui capture les ions lithium libres. Après stockage, l'eau thermale est pompée et renvoyée dans le circuit géothermique. Dans la deuxième étape, le récipient est rempli d'un solvant acide tel que l'acide acétique , qui lave les ions lithium du matériau d'adsorption. La solution enrichie en lithium est ensuite pompée et, dans la troisième étape, raffinée en chlorure de lithium. ^[44]

Une installation pilote est en service à la centrale géothermique d'Insheim en Rhénanie-Palatinat. La société Vulcan Energie extrait du chlorure de lithium d'une profondeur de 2 000 à 5 000 mètres et le transforme en hydroxyde de lithium dans une usine d'électrolyse . Selon les autres ions dissous tels que le sel de table ou le fer, jusqu'à 95 % du lithium dissous peut être récupéré. En 2022, cependant, seuls quelques kilogrammes d'hydroxyde de lithium pourraient être extraits par mois. ^[49]

Représentation

Le carbonate de lithium est précipité à partir de solutions salines contenant du lithium en évaporant l'eau et en ajoutant du carbonate de sodium (soude) . Pour ce faire, la saumure est d'abord concentrée dans l'air jusqu'à ce que la concentration en lithium dépasse 0,5 %. L'ajout de carbonate de sodium précipite le carbonate de lithium peu soluble :

${\displaystyle \mathrm {2\ LiCl\ +Na_{2}CO_{3}\ \longrightarrow \ Li_{2}CO_{3}\downarrow +\ 2\ NaCl} }$.

Pour obtenir du lithium métallique, le carbonate de lithium est d'abord mis à réagir avec de l'acide chlorhydrique . Cela produit du dioxyde de carbone , qui s'échappe sous forme de gaz, et du chlorure de lithium dissous . Cette solution est concentrée dans un évaporateur sous vide jusqu'à ce que le chlorure cristallise :

${\displaystyle \mathrm {Li_{2}CO_{3}+\ 2\ H_{3}O^{+}+\ 2\ Cl^{-}\longrightarrow \ 2\ Li^{+}+\ 2\ Cl^{-}+CO_{2}\uparrow +\ 3\ H_{2}O} }$

Les appareils et systèmes de production de chlorure de lithium doivent être en acier spécial ou en alliages de nickel , car la saumure est très corrosive . Le lithium métallique est produit par électrolyse au sel fondu d'un  mélange eutectique fondant à 450-500 °C de 52 % en masse de chlorure de lithium et de 48 % en masse de chlorure de potassium [ ^1] :

${\displaystyle \mathrm {Li^{+}+\mathrm {e} ^{-}\ {\xrightarrow[{électrolyse}]{(450-500)\,^{\circ }C}}\ Li} }$

Le potassium n'est pas séparé lors de l'électrolyse car il a un potentiel d'électrode plus faible dans la masse fondue de chlorure . Cependant, des traces de sodium se déposent également et rendent le lithium particulièrement réactif (avantageux en chimie organique, mauvais pour les batteries Li). Le lithium liquide s'accumule à la surface de l' électrolyte et peut ainsi être évacué relativement facilement de la cellule électrolytique. Il est également possible d'obtenir du lithium par électrolyse du chlorure de lithium dans la pyridine . Cette méthode est particulièrement adaptée à l'échelle du laboratoire.

Importance économique et commerce des matières premières

Une fois extrait, le lithium est commercialisé comme matière première puis utilisé dans les industries de transformation . Dans le commerce des matières premières , en particulier sur les bourses des métaux , aucun lithium pur n'est échangé, ce qui serait trop instable chimiquement. Au lieu de cela, des composés de lithium stables sont commercialisés, i. c'est à dire. R. avec des sels de lithium ou des agrégats de cristaux à base de lithium, principalement du carbonate de lithium ou de l'hydroxyde de lithium monohydraté . Ces substances sont par ex. à la bourse des métaux de Londresnégociés. En 2020, un prix de 8,75 USD/kg a été enregistré pour le carbonate de lithium (teneur minimale 99,5%) et de 10,25 USD/kg pour l'hydroxyde de lithium monohydraté (teneur minimale 56,5%). ^[50]

Outre la cotation du lithium comme matière première, il existe depuis 2010 des fonds indiciels lithium (ETF) négociables en bourse. ^{[51] [52]} Ces ETF reflètent la valeur marchande des entreprises impliquées dans la chaîne de valeur du lithium. Depuis 2010, Solactive dispose d'un indice de performance boursière qui suit la capitalisation boursière des plus grandes sociétés cotées en bourse impliquées dans l'exploration, l'exploitation minière et la production de batteries au lithium. Les dix premières actions de cet indice comprennent (par ordre décroissant de taille en avril 2020) : Albemarle , SQM , Tesla , BYD ,Samsung , Simplo Technology , LG Chem , Panasonic , GS Yuasa et Enersys . ^[53] Les quelques ETF lithium reflètent principalement cet indice.

Les caractéristiques

Propriétés physiques

Structure cristalline du lithium, a = 351 pm ^[54]

Le lithium est un métal blanc argenté, doux et léger . C'est le plus léger de tous les éléments solides à température ambiante ( densité 0,534 g/cm³ ^[55] ). Seul l' hydrogène solide à −260 °C est encore plus léger avec une densité de 0,0763 g/cm³ ^{[55] .}

Comme les autres métaux alcalins, le lithium cristallise dans un empilement cubique centré de sphères dans le groupe d'espace Im 3 m (groupe d'espace n ° 229) avec le paramètre de réseau a = 351 pm et deux unités de formule par cellule unitaire . Aux basses températures de 78 K, la structure cristalline se modifie par transformation spontanée en une structure hexagonale de type magnésium de paramètres de maille a = 311 pm et c = 509 pm ou après déformation en une structure cubique de type cuivre (faces centrées cubique) avec le paramètre de réseau a = 438 pm um. Les causes exactes de la structure formée sont inconnues.Vorlage:Raumgruppe/229^[54]

Parmi les métaux alcalins, le lithium a les points de fusion et d' ébullition les plus élevés et la plus grande capacité thermique spécifique . Le lithium a la plus grande dureté de tous les métaux alcalins, mais avec une dureté Mohs de 0,6 ^[56] , il peut toujours être coupé avec un couteau. En tant que métal typique, c'est un bon conducteur d'électricité (conductivité : environ 18 % du cuivre ^[22] ) et de chaleur.

Le lithium est très similaire au magnésium , ce qui se reflète également dans la présence de cristaux mixtes hétérotypiques de lithium et de magnésium, appelés isodimorphisme . Bien que le magnésium cristallise dans le garnissage hexagonal le plus proche, tandis que le lithium cristallise dans le garnissage cubique centré, les deux métaux sont largement miscibles de manière hétérotypique . ^[57] Cependant, cela ne se produit que dans une plage de concentration limitée, le composant présent en excès « imposant » son réseau cristallin à l'autre.

À -520 kJ/mol ^[58] , l' ion lithium a l' enthalpie d' hydratation la plus élevée de tous les ions de métaux alcalins. De ce fait, il est totalement hydraté en eau et attire fortement les molécules d'eau. L'ion lithium forme deux coques d'hydratation, une coque interne avec quatre molécules d'eau qui sont très fortement liées à l'ion lithium via leurs atomes d'oxygène, et une coque externe dans laquelle d'autres molécules d'eau sont connectées au Li[H ₂ O] ₄ ⁺ ion via des liaisons hydrogène . De ce fait, le rayon ionique de l'ion hydraté est très grand, voire plus grand que ceux des métaux alcalins lourds rubidium etcésium , qui n'ont pas d'enveloppes d'hydratation aussi fortement liées en solution aqueuse.

Formule de Lewis du dilithium

En tant que gaz , le lithium se présente non seulement dans des atomes individuels, mais également sous forme moléculaire sous forme de dilithium Li ₂ . Le lithium monovalent atteint ainsi une orbitale atomique s complète et donc une situation énergétiquement favorable. Le dilithium a une longueur de liaison de 267,3 pm et une énergie de liaison de 101 kJ/mol. ^[59] À l'état gazeux, environ 1 % (en masse) du lithium est présent sous forme de dilithium.

propriétés chimiques

Lithium métal terni à l'air dû à la nitruration

Comme tous les métaux alcalins, le lithium est très réactif et réagit facilement avec de nombreux éléments et composés (comme l' eau ) en dégageant de la chaleur . Cependant, c'est le moins réactif des métaux alcalins. Une particularité qui distingue le lithium des autres métaux alcalins est sa réaction avec l' azote moléculaire pour former du nitrure de lithium , qui se produit lentement même à température ambiante :

${\displaystyle \mathrm {6\ Li\ +N_{2}\ {\xrightarrow {20\,^{\circ }C}}\ 2\ Li_{3}N} }$.

Ceci est rendu possible par la forte densité de charge de l' ion Li ^{+ et donc par la forte} énergie de réseau du nitrure de lithium. ^{À −3,04 V [60]} , le lithium a le potentiel normal le plus bas du tableau périodique et est donc le plus basique de tous les éléments.

Comme tous les métaux alcalins, le lithium est stocké sous pétrole ou huile de paraffine , sinon il réagira avec l'oxygène et l'azote contenus dans l'air.

Étant donné que les rayons ioniques des ions Li ⁺ et Mg ²⁺ sont comparativement grands, il existe également des similitudes dans les propriétés du lithium ou des composés de lithium et du magnésium ou des composés de magnésium. Cette similitude dans les propriétés de deux éléments de groupes adjacents du tableau périodique est connue sous le nom de relation d'asymétrie dans le tableau périodique . Contrairement au sodium, le lithium forme de nombreux composés organométalliques ( composés organolithiens ), tels que le butyllithium ou le méthyllithium . Des relations similaires existent également entre le béryllium et l'aluminiumet entre le bore et le silicium .

isotopes

Réactions des isotopes du lithium et de l'hydrogène dans la bombe Castle-Bravo. Réponse prévue (attendue) et réelle (obtenue) de ⁷ Li

Les deux isotopes stables ⁶ Li (7,6 %) et ⁷ Li (92,4 %) sont présents dans la nature. De plus, des isotopes instables sont connus, allant de ⁴ Li à ⁸ Li jusqu'à ¹² Li, qui ne peuvent être produits qu'artificiellement. Leurs demi-vies sont toutes de l'ordre de la milliseconde . ^[61]

⁶ Li joue un rôle important dans la technologie de fusion nucléaire. Il sert à la fois dans le réacteur de fusion nucléaire et dans la bombe à hydrogène comme matériau de départ pour la production de tritium , nécessaire à la fusion énergétique avec le deutérium . Le tritium est créé dans la couverture du réacteur de fusion ou dans la bombe à hydrogène aux côtés de l'hélium en bombardant ⁶ Li avec des neutrons qui sont produits lors de la fusion après la réaction nucléaire

${\displaystyle \mathrm {\,_{3}^{6}Li+n\rightarrow \,_{2}^{4}He+\,_{1}^{3}T+4{,}78\ MeV} }$.

La réaction aussi possible

${\displaystyle \mathrm {\,_{3}^{7}Li+n\rightarrow \,_{2}^{4}He+\,_{1}^{3}T+n-2{,}74\ MeV} }$

est moins adapté (voir Couverture ) . La séparation peut avoir lieu, par exemple, via un échange isotopique d' amalgame de lithium et d'un composé de lithium dissous (tel que le chlorure de lithium dans l'éthanol) (le procédé dit COLEX ). Des rendements d'environ 50% sont atteints. ^[62]

S'il y a ⁷ Li en plus des ⁶ Li dans une bombe à trois étages (comme c'était le cas avec Castle Bravo , par exemple ), celle-ci réagit avec une partie des neutrons rapides produits par la fusion. Cela produit à nouveau des neutrons, ainsi que de l'hélium et du tritium supplémentaire. Cela conduit, bien que la réaction neutronique ⁷ Li consomme initialement de l'énergie, au résultat final d'une libération d'énergie accrue par des fusions supplémentaires et plus de fissions nucléaires dans le manteau de la bombe à l' uranium . La puissance explosive est donc plus élevée que si seule la partie ⁶ Li du mélange isotopique avait été convertie dans la bombe. Puisqu'il était supposé avant le test de Castle Bravo que le ^7eLi ne réagirait pas avec les neutrons, la bombe était environ 2,5 fois plus puissante que prévu. ^[63]

L'isotope du lithium ⁷ Li est produit en petites quantités dans les centrales nucléaires par une réaction nucléaire de l' isotope du bore ¹⁰ B (utilisé comme absorbeur de neutrons) avec des neutrons. ^[64]

${\displaystyle \mathrm {\,_{\ 5}^{10}B+n\rightarrow \,_{3}^{7}Li+\,_{2}^{4}He+\gamma } }$

Les isotopes ⁶ Li, ⁷ Li sont tous deux utilisés dans des expériences avec des gaz quantiques froids . C'est ainsi que le premier condensat de Bose-Einstein avec l' isotope ( boson ) ⁷ Li a été généré. ^{[65] En revanche, 6} Li est un fermion et en 2003 il était possible de convertir des molécules de cet isotope en un superfluide . ^[66]

utilisation

Batterie au lithium et accumulateur lithium-ion.

L'application la plus importante et la plus dynamique du lithium aujourd'hui concerne les accumulateurs lithium-ion (souvent appelés batteries rechargeables ), par ex. B. dans les smartphones , les ordinateurs portables , les outils sans fil ou les véhicules électriques, tels que les voitures hybrides , les voitures électriques ou les vélos électriquesêtre utilisé (voir schéma à droite). La plupart des sels de lithium produits ne sont pas réduits en métal, mais sont soit utilisés directement sous forme de carbonate de lithium, d'hydroxyde de lithium, de chlorure de lithium, de bromure de lithium, soit convertis en d'autres composés. Le métal n'est nécessaire que dans certaines applications. Les principales utilisations des composés du lithium se trouvent dans la section Composés .

métal

Une partie du lithium métal produit est utilisée dans la récupération de composés de lithium qui ne peuvent pas être fabriqués directement à partir de carbonate de lithium. Ce sont principalement des composés organiques du lithium tels que le butyllithium , des composés lithium-hydrogène tels que l'hydrure de lithium (LiH) ou l'hydrure de lithium et d'aluminium et l'amidure de lithium .

Le lithium est utilisé pour éliminer l'azote des gaz en raison de sa capacité à réagir directement avec l'azote .

Le lithium métallique est un réducteur très puissant ; il réduit de nombreuses substances qui ne réagissent pas avec d'autres agents réducteurs. Il est utilisé dans l'hydrogénation partielle des aromatiques ( réduction Birch ). En métallurgie , il est utilisé pour la désulfuration , la désoxydation et la décarburation du métal en fusion.

Le lithium ayant un potentiel normal très faible , il peut être utilisé comme anode dans les batteries . Ces batteries au lithium ont une densité d'énergie élevée et peuvent générer une tension particulièrement élevée . Les batteries au lithium non rechargeables ne doivent pas être confondues avec les accumulateurs lithium-ion rechargeables, dans lesquels des oxydes métalliques de lithium tels que l'oxyde de cobalt et de lithium sont connectés comme cathode et du graphite ou d'autres composés stockant des ions lithium comme anode. ^[67]

la fusion nucléaire

Le tritium nécessaire au fonctionnement des réacteurs de fusion nucléaire doit être produit dans la couverture du réacteur au lithium-6.

composant d'alliage

Le lithium est allié à certains métaux pour améliorer leurs propriétés. De petites quantités de lithium suffisent souvent pour cela. Lorsqu'il est ajouté à de nombreux matériaux, il améliore la résistance à la traction , la dureté et l'élasticité . Un exemple d'alliage de lithium est le métal ferroviaire , un alliage de plomb contenant environ 0,04% de lithium utilisé comme matériau de roulement sur les chemins de fer. L' ajout de lithium améliore également les propriétés mécaniques des alliages magnésium-lithium et des alliages aluminium-lithium . Dans le même temps, les alliages de lithium sont très légers et sont donc souvent utilisés dans l' aérospatialeet la technologie spatiale utilisée.

Recherche (physique nucléaire)

En physique atomique , le lithium est souvent utilisé car c'est le seul métal alcalin avec un isotope fermionique stable , ⁶ Li , c'est pourquoi il convient à la recherche des effets dans les gaz quantiques fermioniques ultrafroids (voir théorie BCS ). En même temps, il a une résonance de Feshbach très large , ce qui permet d'ajuster à volonté la longueur de diffusion entre les atomes , tandis que les champs magnétiques n'ont pas besoin d'être particulièrement précis en raison de la largeur de la résonance .

Médicament

Le lithium a été utilisé pour la première fois en médecine occidentale comme remède contre la goutte en 1859 . Cependant, il s'est avéré inefficace. ^[68] Ce n'est qu'en 1949 que le psychiatre australien John Cade (1912-1980) décrit un domaine d'application possible des sels de lithium. Il avait injecté à des cobayes divers composés chimiques, dont des sels de lithium, qui les rendaient moins sensibles aux stimuli externes, devenant plus calmes mais pas somnolents. ^[69] Rétrospectivement, il s'est avéré que l'effet observé chez les animaux de laboratoire était dû à l'intoxication. ^[70] Après que Cade ait expérimenté sur lui-même en 1952-1954, l'utilisation deLe carbonate de lithium a été étudié comme médicament pour le traitement des patients maniaco-dépressifs dans une étude en double aveugle à l'hôpital psychiatrique de Risskov (Danemark). ^[71] Cela a jeté les bases de la thérapie au lithium .

Dans ce cas, le lithium sous forme de sels, comme le carbonate de lithium , est utilisé contre les troubles affectifs bipolaires , les manies et la dépression , mais aussi en dehors de la psychiatrie dans le traitement des céphalées en grappe ou des infections à herpès simplex . L'étroit intervalle thérapeutique , qui se situe entre 0,6 mmol/L et 0,8 mmol/L et oblige donc à déterminer le taux au cours du traitement, doit être pris en compte . ^[72]Même si le taux sanguin de lithium se situe à la limite supérieure de la plage thérapeutique, des effets secondaires gérables et réversibles peuvent survenir chez les personnes sensibles. Cependant, si le taux sanguin de lithium est nettement supérieur à la plage thérapeutique - c'est-à-dire supérieur à 2,0 mmol/L - le risque d'effets secondaires importants à graves tels que tremblements , rigidité , nausées, vomissements, arythmie cardiaque et hyperleucocytose augmente rapidement. Au-dessus de 3,5 mmol/L, il y a danger de mort. ^[73] La raison en est que le métabolisme du lithium et du sodium est similaire. Des taux excessifs de lithium peuvent être causés par la transpiration ou des médicaments appauvrissant le sodium ( diurétiques natriurétiques) surviennent avec la baisse des niveaux de sodium. Le corps essaie de compenser la perte de sodium en éliminant le sodium de l'urine primaire dans les reins et en le ramenant dans le sang ( rétention de sodium ). En plus du sodium, le lithium, qui est normalement excrété uniformément par les reins, est également retenu. Le résultat est une augmentation du taux de lithium, qui nécessite une surveillance médicamenteuse lors de la prise de lithium , dans laquelle le taux de lithium est régulièrement déterminé et la dose est ajustée en conséquence. Même avec le bon dosage, un traitement à long terme au lithium peut entraîner des pertes d'eau et de sodium ( diabète insipide ), une hyperacidité du sang ( acidose ) et une néphropathie au lithium .avec altération de la fonction rénale . ^[74]

Une étude publiée aux États-Unis en 1990 décrit une réduction significative de la criminalité et du suicide dans les régions où les niveaux de lithium dans l'eau potable sont élevés . ^[75] Une étude autrichienne est arrivée à des conclusions similaires. ^[76]

Le mode d'action du lithium en tant que médicament psychotrope n'a pas encore été suffisamment étudié. Influencer le métabolisme de l' inositol par l'inhibition de la myo-inositol-1- phosphatase ( classe d'enzymes 3.1.3.25) ^{[77] [78]} et l'inhibition de la glycogène synthase kinase-3 (GSK-3) dans les cellules nerveuses sont actuellement discutés comme mécanismes possibles . ^[79] L'effet antidépresseur du lithium repose probablement aussi sur une augmentation de la neurotransmission sérotoninergique, c'est-à-dire une libération accrue de sérotonine dans les synapses , tandis que l'effet antimaniaque est associé à une inhibition dopaminergiquerécepteurs est expliqué. ^{[80] [81]} Un autre effet intéressant des sels de lithium sur les humains et les mammifères tels que les rats est le changement probablement associé des rythmes circadiens . ^[82] Cet effet a même été démontré dans des plantes telles que le Kalanchoe . ^{[83] [84]} D'autres substances sérotoninergiques telles que le LSD , la mescaline et la psilocybine montrent également de tels effets chez l'homme. ^[85] Lors d'expérimentations animales sur des mouches des fruits ( Drosophila melanogaster ), le lithium a réussi à réduire les symptômes de laCombattre la maladie d'Alzheimer - comme l'oubli. ^[86] Dans les régions où les niveaux de lithium sont plus élevés, la démence semble survenir à un rythme plus faible. ^[87] L' effet neuroprotecteur peut être dû à l' autophagie renforcée au lithium . ^[88]

En 2011, le chercheur sur l'âge Michael Ristow a montré un lien possible entre la teneur en lithium dans l'environnement et l'espérance de vie humaine : dans une étude de population japonaise, il y avait un lien statistiquement significatif entre une teneur en lithium plus élevée et une espérance de vie plus longue ; de plus, des concentrations élevées de lithium ont prolongé l'espérance de vie du nématode et de l'organisme modèle Caenorhabditis elegans . ^[89] En raison des nombreux effets sur la santé humaine, on se demande si le lithium est un oligo-élément . ^[90]

preuve

Coloration à la flamme de lithium

Les composés du lithium présentent une coloration de flamme pourpre, les raies spectrales caractéristiques sont les raies principales à 670,776 et 670,791 nm ; des lignes plus petites sont à 610,3 nm. Au-dessus, le lithium peut être détecté par photométrie de flamme .

La détection quantitative à l'aide de méthodes chimiques humides est difficile car la plupart des sels de lithium sont facilement solubles. Une possibilité est la précipitation du phosphate de lithium peu soluble . A cet effet, l'échantillon à examiner est alcalinisé avec une solution d'hydroxyde de sodium , par exemple, et un peu d'hydrogénophosphate disodique Na ₂ HPO ₄ est ajouté. Au chauffage, en présence de Li ⁺ , un précipité blanc se sépare :

${\displaystyle \mathrm {3\,Li^{+}+HPO_{4}^{2-}+OH^{-}\rightarrow Li_{3}PO_{4}\downarrow +H_{2}O} }$

Une autre option consiste à utiliser le réactif au periodate de fer .

avertissements de danger

Le lithium élémentaire sous forme de poussière métallique s'enflamme dans l'air même à des températures normales. ^[12] Pour cette raison, le lithium métallique doit également être stocké à l'abri de l'air, généralement dans du pétrole . À des températures supérieures à 190 °C, l'oxyde de lithium se forme principalement au contact de l'air. Dans l' oxygène pur , le lithium s'enflamme à environ 100 °C. Dans une atmosphère d'azote pur , le lithium ne réagit plus rapidement pour former du nitrure de lithium qu'à des températures plus élevées. Le lithium peut réagir de manière explosive lorsqu'il entre en contact avec des substances contenant de l'oxygène ou des halogènes.

Étant donné que le lithium réagit fortement de manière exothermique avec les agents extincteurs courants tels que l' eau , le dioxyde de carbone , l' azote ou le tétrachlorure de carbone désormais interdit , les incendies avec des gaz inertes tels que par ex. B. l'argon ou d'autres agents anti-incendie métalliques tels que le sel (par exemple NaCl) peuvent être éteints.

Le lithium élémentaire, comme tous les métaux alcalins , cause des dommages par brûlures ou brûlures chimiques alcalines au contact de la peau car il forme de l'hydroxyde de lithium avec l'eau tout en dégageant beaucoup de chaleur ; l'humidité de la peau est suffisante pour cela. ^[12]

liens

Le lithium est très réactif et forme des composés avec la plupart des non -métaux dans lesquels il est toujours à l' état d'oxydation +I . Ceux-ci sont généralement de structure ionique , mais contrairement aux composés d'autres métaux alcalins, ils ont une teneur covalente élevée. Ceci est démontré, entre autres, par le fait que de nombreux sels de lithium - contrairement aux sels de sodium ou de potassium correspondants - sont facilement solubles dans des solvants organiques tels que l'acétone ou l' éthanol . Il existe également des composés organiques de lithium covalents. Les propriétés de nombreux composés de lithium sont similaires à celles correspondantes en raison des rayons ioniques similairesComposés de magnésium ( relation de biais dans le tableau périodique ). Le graphique suivant donne un aperçu des réactions les plus importantes du lithium. La stœchiométrie et les conditions exactes de réaction ne sont pas prises en compte ici :

composés d'hydrogène

L'hydrogène forme des hydrures avec le lithium . Le composé lithium-hydrogène le plus simple , l'hydrure de lithium LiH, est formé à partir des éléments à 600–700 °C. Il est utilisé comme carburant de fusée et pour la production rapide d'hydrogène, par exemple pour gonfler des gilets de sauvetage , ^[22] . Il existe également des hydrures plus complexes comme le borohydrure de lithium LiBH ₄ ou l'hydrure de lithium aluminium LiAlH ₄ . Ce dernier est utilisé en chimie organique comme donneur sélectif d'hydrogène, par exemple pour la réduction des composés carbonylés et nitrésune grande importance.

Le deutéride de lithium (LiD) et le tritide de lithium (LiT) jouent un rôle important dans la recherche sur la fusion nucléaire . Comme le deutérure de lithium pur réduit l'énergie de la bombe à hydrogène, un mélange de LiD et de LiT est utilisé. Ces substances solides sont plus faciles à manipuler que le tritium avec son taux d'effusion élevé .

composés oxygénés

Avec l'oxygène, le lithium forme à la fois de l'oxyde de lithium Li ₂ O et du peroxyde de lithium Li ₂ O ₂ .

Lorsque le lithium réagit avec l'eau, il forme de l'hydroxyde de lithium , une base forte. L'hydroxyde de lithium est utilisé pour fabriquer des graisses au lithium utilisées comme graisses lubrifiantes pour les voitures. Étant donné que l'hydroxyde de lithium lie également le dioxyde de carbone, il est utilisé dans les sous-marins pour régénérer l'air.

Autres composés de lithium

chlorure de lithium

carbonate de lithium

Le lithium forme des sels de la forme LiX avec les halogénures. Il s'agit du fluorure de lithium , du chlorure de lithium , du bromure de lithium et de l'iodure de lithium . Le chlorure de lithium étant très hygroscopique, il est utilisé non seulement comme matériau de départ pour la production de lithium, mais également comme déshydratant. Il est utilisé pour sécher les gaz, tels que le gaz naturel , avant qu'ils ne soient introduits dans la canalisation ou dans les systèmes de climatisation pour réduire l'humidité (jusqu'à 2 % d'humidité relative). Le chlorure de lithium est également utilisé pour réduire les températures de fusion, dans les bains de soudage et de brasage et comme revêtement d'électrode de soudage pour le soudage de l'aluminium. Le fluorure de lithium se trouve sous forme de monocristal dans la spectroscopie infrarougeUtilisation.

Le composé de lithium techniquement le plus important est le carbonate de lithium peu soluble . Il est utilisé pour obtenir la plupart des autres composés de lithium et est utilisé comme fondant dans l' industrie du verre et dans la fabrication de l'émail . Il est également ajouté à la fonte dans la production d'aluminium pour améliorer la conductivité et la viscosité .

Les savons au lithium sont des sels de lithium d' acides gras . Ils sont principalement utilisés comme épaississants dans les graisses lubrifiantes à base d'huile minérale de haute qualité ^[91] et les cires, et dans la fabrication de crayons .

Les autres sels de lithium sont :

• perchlorate de lithium LiClO ₄ ,
• sulfate de lithium Li ₂ SO ₄ ,
• Nitrate de lithium LiNO ₃ , utilisé avec le nitrate de potassium dans l'industrie du caoutchouc pour la vulcanisation ,
• Le nitrure de lithium Li ₃ N, formé lors de la réaction du lithium avec l'azote,
• Le niobate de lithium LiNbO ₃ , est transparent sur une large gamme de longueurs d'onde et est utilisé dans l'optique et les lasers ,
• L'amidure de lithium LiNH ₂ , est une base forte et se forme lorsque le lithium réagit avec l'ammoniac liquide .
• Le stéarate de lithium C ₁₈ H ₃₅ LiO ₂ est un additif important pour les huiles afin qu'elles puissent être utilisées comme graisses lubrifiantes. Ceux-ci sont utilisés dans les automobiles, les laminoirs et les machines agricoles. Les stéarates de lithium sont très peu solubles dans l'eau, de sorte que le film lubrifiant est conservé lorsqu'ils entrent en contact avec un peu d'eau. Les graisses lubrifiantes obtenues ont une excellente stabilité en température (>150°C) et restent lubrifiantes jusqu'à -20°C. ^[92]
• Acétate de lithium C ₂ H ₃ LiO ₂
• Citrate de lithium C ₆ H ₅ Li ₃ O ₇
• L'hexafluorophosphate de lithium LiPF ₆ est utilisé comme sel conducteur dans les batteries lithium-ion.
• Le phosphate de lithium Li ₃ PO ₄ est utilisé comme catalyseur pour l'isomérisation de l'oxyde de propylène.
• métaborate de lithium LiBO ₂ et tétraborate de lithium Li ₂ B ₄ O ₇
• Le bromure de lithium LiBr est un réactif utilisé dans la fabrication de produits pharmaceutiques, mais il est également utilisé dans les refroidisseurs à absorption .

Composés organiques de lithium

Contrairement à la plupart des autres organyles de métaux alcalins, les organyles de lithium jouent un rôle important, en particulier en chimie organique. Le n - butyllithium , le tert - butyllithium , le méthyllithium et le phényllithium , qui sont également disponibles dans le commerce sous la forme de leurs solutions dans le pentane, l'hexane, le cyclohexane ou, le cas échéant, l'éther diéthylique, revêtent une importance particulière . Ils peuvent être obtenus par réaction directe du lithium métallique avec des halogénures d'alkyle/aryle

${\displaystyle \mathrm {R{-X}+2\ Li\rightarrow Li{-R}+Li^{+}X^{-}} }$

ou par transmétallation , par exemple à partir d' organyles du mercure selon

${\displaystyle \mathrm {HgR_{2}+2\ Li\rightarrow 2\ Li{-R}+Hg} }$

fabrication.

Avec du lithium élémentaire dans du tétrahydrofurane (THF) au lieu de magnésium dans de l'éther diéthylique, des réactions d'addition analogues à Grignard d'halogénures d'alkyle sur des composés carbonylés peuvent généralement être réalisées avec de meilleurs rendements. ^[93]

En raison du caractère clairement covalent, la structure des composés organolithiens ne peut que rarement être décrite par une simple liaison Li-C. Il s'agit généralement de structures complexes, constituées d'unités dimères, tétramères ou hexamères, ou de structures polymères. Les organyles de lithium sont des composés hautement réactifs qui s'enflamment partiellement dans l'air. Ils réagissent de manière explosive avec l'eau. Du fait de leur extrême basicité, ils réagissent également avec des solvants dont l'hydrogène lié est peu acide, comme le THF , ce qui limite fortement le choix des solvants adaptés. Les réactions avec eux ne se font que sous gaz protecteuret possible dans des solvants séchés. Leur manipulation demande donc une certaine expérience et une grande prudence.

Un autre groupe de dérivés organiques du lithium sont les amidures de lithium de type LiNR ₂ , dont notamment le diisopropylamidure de lithium (LDA) et le bis(triméthylsilyl)amide de lithium ( LiHMDS , voir aussi HMDS ) sont utilisés comme bases fortes sans activité nucléophile.

Les organyles de lithium sont utilisés de nombreuses manières différentes, par exemple comme initiateurs de la polymérisation anionique des oléfines, comme agents de métallation , de déprotonation ou d'alkylation .

Les cuprates dits de Gilman de type R ₂ CuLi ont une certaine importance .

Littérature

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liens web

Wiktionnaire : lithium – explications du sens, origine des mots, synonymes, traductions

Commons : Lithium  - Collection d'images, de vidéos et de fichiers audio

Wikibooks : Formation pratique en chimie inorganique/lithium  - matériel d'apprentissage et d'enseignement

• Résumé sur les métaux alcalins par wiley-vch (PDF; 2,2 Mo)
• Terra Xplore : Le lithium pour les e-cars - bientôt du Rhin ? sur YouTube , 28 septembre 2021.

les détails

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