Carbonate de lithium - Lithium carbonate
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| Noms | |
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Nom IUPAC
Carbonate de lithium
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| Autres noms
Carbonate de dilithium, Carbolith, Cibalith-S, Duralith, Eskalith, Lithane, Lithizine, Lithobid, Lithonate, Lithotabs Priadel, Zabuyelite
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| Identifiants | |
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Modèle 3D ( JSmol )
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| ChEBI | |
| ChEMBL | |
| ChemSpider | |
| Carte d'information de l'ECHA |
100.008.239 
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| KEGG | |
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CID PubChem
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| Numéro RTECS | |
| UNII | |
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Tableau de bord CompTox ( EPA )
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| Propriétés | |
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Li 2CO 3 |
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| Masse molaire | 73,89 g/mol |
| Apparence | Poudre blanche inodore |
| Densité | 2,11 g / cm 3 |
| Point de fusion | 723 °C (1 333 °F; 996 K) |
| Point d'ébullition | 1 310 °C (2 390 °F; 1 580 K) Se décompose à partir de ~ 1 300 °C |
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Produit de solubilité ( K sp )
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8,15 × 10 -4 |
| Solubilité | Insoluble dans l' acétone , l' ammoniaque , l' alcool |
| −27,0·10 −6 cm 3 /mol | |
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Indice de réfraction ( n D )
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1.428 |
| Viscosité | |
| Thermochimie | |
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Capacité calorifique ( C )
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97,4 J/mol·K |
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Entropie molaire standard ( S |
90,37 J/mol·K |
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Std enthalpie de
formation (Δ f H ⦵ 298 ) |
−1215,6 kJ/mol |
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Énergie libre de Gibbs (Δ f G ˚)
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−1132,4 kJ/mol |
| Dangers | |
| Principaux dangers | Irritant |
| Fiche de données de sécurité | ICSC 1109 |
| Pictogrammes SGH |
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| Mention d'avertissement SGH | Avertissement |
| H302 , H319 | |
| P305+351+338 | |
| point de rupture | Ininflammable |
| Dose ou concentration létale (LD, LC) : | |
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DL 50 ( dose médiane )
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525 mg/kg (orale, rat) |
| Composés apparentés | |
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Autres cations
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Carbonate de sodium Carbonate de potassium Carbonate de rubidium Carbonate de césium |
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Sauf indication contraire, les données sont données pour les matériaux dans leur état standard (à 25 °C [77 °F], 100 kPa). |
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 vérifier ( qu'est-ce que c'est ?)
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| Références de l'infobox | |
Le carbonate de lithium est un composé inorganique , le sel de lithium du carbonate de formule Li
2CO
3. Ce sel blanc est largement utilisé dans le traitement des oxydes métalliques et comme médicament pour le traitement des troubles de l'humeur.
Pour le traitement du trouble bipolaire , il figure sur la liste des médicaments essentiels de l'Organisation mondiale de la santé , les médicaments les plus importants nécessaires dans un système de santé de base .
Les usages
Le carbonate de lithium est un produit chimique industriel important . Son utilisation principale est comme précurseur de composés utilisés dans les batteries lithium-ion. Les verres dérivés du carbonate de lithium sont utiles dans la vaisselle. Le carbonate de lithium est un ingrédient commun à la fois dans l' émail céramique à feu doux et à feu élevé . Il forme des fondants à bas point de fusion avec la silice et d'autres matériaux. Ses propriétés alcalines sont propices au changement d'état des colorants d'oxydes métalliques dans les glaçures en particulier l'oxyde de fer rouge ( Fe
2O
3). Le ciment prend plus rapidement lorsqu'il est préparé avec du carbonate de lithium et est utile pour les colles à carrelage . Lorsqu'il est ajouté au trifluorure d'aluminium , il forme du LiF qui donne un électrolyte supérieur pour le traitement de l' aluminium .
Batteries rechargeables
Le carbonate de lithium (et l'hydroxyde de lithium ) est principalement utilisé comme précurseur des composés du lithium utilisés dans les batteries lithium-ion . En pratique, deux composants de la batterie sont réalisés avec des composés de lithium : la cathode et l' électrolyte .
L'électrolyte est une solution d' hexafluorophosphate de lithium , tandis que la cathode utilise l'une des nombreuses structures lithiées, dont les plus populaires sont l'oxyde de cobalt et de lithium et le phosphate de fer et de lithium . Le carbonate de lithium peut être converti en hydroxyde de lithium avant la conversion en les composés ci-dessus.
Utilisations médicales
En 1843, le carbonate de lithium a été utilisé comme nouveau solvant pour les calculs dans la vessie . En 1859, certains médecins ont recommandé une thérapie aux sels de lithium pour un certain nombre d' affections , notamment la goutte , les calculs urinaires , les rhumatismes , la manie , la dépression et les maux de tête . En 1948, John Cade découvrit les effets antimaniaques des ions lithium. Cette découverte a conduit le lithium, en particulier le carbonate de lithium, à être utilisé pour traiter la manie associée au trouble bipolaire .
Le carbonate de lithium est utilisé comme médicament psychiatrique pour traiter la manie, la phase élevée du trouble bipolaire. Les ions lithium interfèrent avec les processus de transport d'ions (voir « pompe à sodium ») qui relaient et amplifient les messages acheminés vers les cellules du cerveau. La manie est associée à des augmentations irrégulières de l'activité de la protéine kinase C (PKC) dans le cerveau. Le carbonate de lithium et le valproate de sodium , un autre médicament traditionnellement utilisé pour traiter la maladie, agissent dans le cerveau en inhibant l'activité de la PKC et aident à produire d'autres composés qui inhibent également la PKC. Les propriétés de contrôle de l'humeur du carbonate de lithium ne sont pas entièrement comprises.
Effets indésirables
La prise de sels de lithium comporte des risques et des effets secondaires. L'utilisation prolongée du lithium pour traiter divers troubles mentaux est connue pour entraîner un diabète insipide néphrogénique acquis . L' intoxication au lithium peut affecter le système nerveux central et le système rénal et peut être mortelle.
Colorant pyrotechnique rouge
Le carbonate de lithium est utilisé pour donner une couleur rouge aux feux d'artifice .
Propriétés et réactions
Contrairement au carbonate de sodium , qui forme au moins trois hydrates , le carbonate de lithium n'existe que sous forme anhydre. Sa solubilité dans l'eau est faible par rapport aux autres sels de lithium. L'isolement du lithium à partir d'extraits aqueux de minerais de lithium tire parti de cette faible solubilité. Sa solubilité apparente augmente de 10 fois sous une légère pression de dioxyde de carbone ; cet effet est dû à la formation du bicarbonate métastable , qui est plus soluble :
-
Li
2CO
3+ CO
2+ H
2O 2 LiHCO
3
L'extraction du carbonate de lithium à haute pression de CO
2 et sa précipitation lors de la dépressurisation est à la base du processus québécois.
Le carbonate de lithium peut également être purifié en exploitant sa solubilité réduite dans l'eau chaude. Ainsi, le chauffage d'une solution aqueuse saturée provoque la cristallisation de Li
2CO
3.
Le carbonate de lithium et d'autres carbonates du groupe 1 ne se décarboxylent pas facilement. Li
2CO
3 se décompose à des températures d'environ 1300 °C.
Production
Le lithium est extrait principalement de deux sources : le spodumène dans les gisements de pegmatite et les sels de lithium dans les bassins de saumure souterrains . Environ 82 000 tonnes ont été produites en 2020, montrant une croissance significative et constante.
Des réservoirs de saumure souterrains
À titre d'exemple, dans le Salar de Atacama dans le désert d'Atacama au nord du Chili, SQM produit du carbonate et de l'hydroxyde de lithium à partir de saumure.
Le processus consiste à pomper de la saumure riche en lithium du sous-sol dans des casseroles peu profondes pour l'évaporation. La saumure contient de nombreux ions dissous différents et, à mesure que la concentration augmente, les sels précipitent hors de la solution et coulent. Le liquide restant (le surnageant) est utilisé pour l'étape suivante. La séquence exacte des casseroles peut varier en fonction de la concentration d'ions dans une source particulière de saumure.
Dans la première casserole, l' halite (chlorure de sodium ou sel commun) cristallise. Cela a une valeur économique insuffisante et est mis au rebut. Le surnageant, de plus en plus concentré en solides dissous, est transféré successivement dans le bac en sylvinite (chlorure de sodium potassium), le bac en carnalite (chlorure de potassium magnésium) et enfin un bac conçu pour maximiser la concentration en chlorure de lithium. Le processus prend environ 15 mois. Le concentré (solution de chlorure de lithium à 30-35%) est transporté par camion jusqu'à Salar del Carmen. Là, le bore et le magnésium sont éliminés (généralement le bore résiduel est éliminé par extraction au solvant et/ou échange d'ions et le magnésium en élevant le pH au-dessus de 10 avec de l'hydroxyde de sodium ) puis dans l'étape finale, par addition de carbonate de sodium , le carbonate de lithium souhaité est précipité, séparé et traité.
Certains des sous-produits du processus d'évaporation peuvent également avoir une valeur économique.
L'utilisation de l'eau fait l'objet d'une attention considérable dans cette région pauvre en eau. SQM a commandé une analyse du cycle de vie qui a conclu que la consommation d'eau pour l'hydroxyde et le carbonate de lithium de SQM est nettement inférieure à la consommation moyenne de la production du principal procédé à base de minerai, utilisant le spodumène . Une ACV plus générale suggère le contraire pour l'extraction à partir des réservoirs dans leur ensemble.
La majorité de la production à base de saumure se situe dans le « triangle du lithium » en Amérique du Sud.
De la saumure « géothermique »
Une autre source potentielle de lithium sont les lixiviats des puits géothermiques , qui sont transportés à la surface. La récupération du lithium a été démontrée sur le terrain ; le lithium est séparé par simple précipitation et filtration. Le processus et les coûts environnementaux sont principalement ceux du puits déjà en exploitation ; les impacts environnementaux nets peuvent donc être positifs.
La saumure du projet United Downs Deep Geothermal Power près de Redruth est considérée par Cornish Lithium comme étant précieuse en raison de sa concentration élevée en lithium (220 mg/l) avec une faible teneur en magnésium (<5mg/l) et une teneur totale en solides dissous de <29g/l , et un débit de 40-60l/s.
Du minerai
Le α-spodumène est torréfié à 1100°C pendant 1h pour faire du β-spodumène, puis torréfié à 250°C pendant 10 minutes avec de l'acide sulfurique.
En 2020, l'Australie était le plus grand producteur mondial d'intermédiaires de lithium, tous à base de spodumène
Au cours des dernières années, de nombreuses sociétés minières ont commencé à explorer des projets de lithium en Amérique du Nord , en Amérique du Sud et en Australie afin d'identifier des gisements économiques susceptibles d'apporter de nouveaux approvisionnements en carbonate de lithium en ligne pour répondre à la demande croissante du produit.
De l'argile
Tesla Motors a annoncé un procédé révolutionnaire pour extraire le lithium de l'argile au Nevada en utilisant uniquement du sel et aucun acide. Cela a été accueilli avec scepticisme.
Des batteries en fin de vie
Quelques petites entreprises recyclent activement les batteries usagées, en se concentrant principalement sur la récupération du cuivre et du cobalt. Certains récupèrent également le lithium.
Autre
En avril 2017, MGX Minerals a annoncé avoir reçu une confirmation indépendante de son processus d'extraction rapide du lithium pour récupérer le lithium et d'autres minéraux précieux de la saumure des eaux usées de pétrole et de gaz .
L'électrodialyse a été proposée pour extraire le lithium de l'eau de mer , mais elle n'est pas commercialement viable.
Occurrence naturelle
Le carbonate de lithium naturel est connu sous le nom de zabuyelite . Ce minéral est lié aux gisements de certains lacs salés et de quelques pegmatites .
Les références
Liens externes
- Informations officielles de la FDA publiées par Drugs.com