Lithium

Le lithium est un élément chimique, de symbole Li et de numéro atomique 3.


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  • ... Le lithium est un métal, c'est même le plus léger de tous..... Répartition de la production de lithium par usage - Source : USGS, 2009... (source : gnesg)
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Lithium
HéliumLithiumBéryllium
H
  Structure cristalline cubique à corps centré

3
Li
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
                                                               
                                   
Li
Na
Table complèteTable étendue
Informations générales
Nom, Symbole, Numéro Lithium, Li, 3
Série chimique Métal alcalin
Groupe, Période, Bloc 1, 2, s
Masse volumique 0, 534 g·cm-3 (20 °C) [1]
Dureté 0, 6
Couleur Blanc argenté / gris
N° CAS 7439-93-2
Propriétés atomiques
Masse atomique 6, 941 ± 0, 002 u [1]
Rayon atomique (calc) 145 pm (167 pm)
Rayon de covalence 1, 28 ± 0, 07 Å [2]
Rayon de Van der Waals 182 pm
Configuration électronique [He] 2s1
Électrons par niveau d'énergie 2, 1
État (s) d'oxydation +1
Oxyde base forte
Structure cristalline Cubique centré
Propriétés physiques
État ordinaire Solide diamagnétique
Point de fusion 180, 5 °C [1]
Point d'ébullition 1 342 °C [1]
Énergie de fusion 3 kJ·mol-1
Énergie de vaporisation 145, 92 kJ·mol-1
Température critique 3 223 °C [3]
Pression critique 68, 9 MPa [3]
Volume critique 66 cm3·mol-1 [3]
Volume molaire 13, 02×10-6 m3·mol-1
Pression de vapeur 1, 63×10-8 Pa
à 180, 54 °C
Vitesse du son 6 000 m·s-1 à 20 °C
Divers
Électronégativité (Pauling) 0, 98
Chaleur massique 3 582 J·kg-1·K-1
Conductivité électrique 10, 8×106 S·m-1
Conductivité thermique 84, 7 W·m-1·K-1
Énergies d'ionisation
1re : 5, 391719 eV [4] 2e : 75, 6400 eV [4]
3e : 122, 45429 eV [4]
Isotopes les plus stables
iso AN Période MD Ed PD
MeV
6Li 7, 5 % stable avec 3 neutrons
7Li 92, 5 % stable avec 4 neutrons
8Li {syn. } 0, 838 s β- 16 8Be
Précautions
SIMDUT[5]
B6 : Matière réactive inflammableE : Matière corrosive
B6, E,
SGH[6]
SGH02 : InflammableSGH05 : Corrosif
Danger
H260, H314, EUH014,
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le lithium est un élément chimique, de symbole Li et de numéro atomique 3.

Dans le tableau périodique des éléments, il est localisé dans le groupe 1, parmi les métaux alcalins.

Le lithium pur est un métal mou, de couleur blanc argenté, qui se ternit et s'oxyde particulièrement rapidement au contact de l'air et de l'eau.

C'est l'élément solide le plus léger. Il est essentiellement employé dans les alliages conducteurs de chaleur et dans les accumulateurs électriques.

Histoire

Le lithium (du grec lithos signifiant «pierre») a été découvert par Johan August Arfwedson en 1817.

Arfwedson découvrit un nouveau sel en analysant des minéraux de pétalite, de spodumène et de lépidolite en provenance de l'île de Utö, commune de Haninge en Suède.

En 1818, Christian Gmelin (1792 - 1860) fut le premier à observer que ces sels (de lithium) donnaient une flamme rouge et brillante.

Cependant, les deux hommes cherchèrent à isoler l'élément de son sel mais n'y parvinrent pas. L'élément fut isolé par électrolyse d'un oxyde de lithium par William Thomas Brande et Sir Humphry Davy. On lui donna le nom de lithium pour rappeler qu'il fut découvert dans le règne minéral.

La production commerciale de lithium commença en 1923 par la firme allemande Metallgesellschaft AG qui utilisa l'électrolyse d'un mélange de chlorure de lithium et de chlorure de potassium fondu.

Propriétés

Le lithium est le métal ayant la plus faible masse molaire et la plus faible densité, avec une masse volumique inférieure de moitié à celle de l'eau. Conformément à loi de Dulong et Petit, c'est le solide ayant la plus grande chaleur massique.

Comme les autres métaux alcalins, le lithium réagit aisément au contact de l'eau ou de l'air (cependant moins que le sodium)  ; il n'existe pas à l'état natif.


Quand il est positionné au-dessus d'une flamme, celle-ci prend une couleur cramoisie mais quand il commence à brûler, la flamme devient d'un blanc particulièrement brillant. En solution, il forme des ions Li+.

Utilisation

Le lithium est fréquemment utilisé comme anode de batterie du fait de son grand potentiel électrochimique. Les batteries lithium sont particulièrement utilisées dans le domaine des systèmes embarqués du fait de leur grande densité énergétique autant massique que volumique.

Autres usages :

Le lithium 6 est une matière nucléaire dont la détention est réglementée (Article R1333-1 du code de la défense).

Article détaillé : Contrôle des matières nucléaires.

Gisements

Échantillons de lithium métallique

Le lithium n'est pas rare en soi, il est même particulièrement abondant et beaucoup distribué dans la nature (c'est le 33e élément le plus abondant sur Terre[8]). Cependant, on ne le trouve pas sous sa forme métallique à cause de sa grande réactivité, et il n'existe, en concentration donnant la possibilité d'une exploitation économique rentable qu'en particulièrement peu de lieux sur Terre. On le trouve essentiellement comme impureté dans les sels d'autres métaux alcalins, sous forme essentiellement de :

L'USGS évaluait en 2009 les ressources mondiales exploitables à 11 millions de tonnes (USGS) [9].

Le plus grand gisement au monde est le Salar de Uyuni, dans le département de Potosí, au sud-ouest de la Bolivie. Ce gisement représente un tiers des ressources mondiales et intéresse énormément le groupe Bolloré. [10] Le Chili possède le deuxième plus grand gisement avec le salar d'Atacama.

D'autres gisements sont exploités surtout des lacs salés au Tibet mais aussi des mines en Australie, en Russie ainsi qu'aux États-Unis. Le Chili est devenu le premier exportateur mondial depuis 1997, la compagnie allemande Chemettall en étant l'opérateur principal[10]. En mars 2008, la Bolivie a autorisé l'exploitation du lithium sur le lac salé fossile d'Uyuni et la création d'une usine d'extraction[10].

Les eaux géothermiques de Salton Sea (Californie) sont aussi riches en lithium que les lacs salés boliviens et chiliens. Un procédé original et récent a permis d'en extraire du lithium pur. Le premier prototype de démonstration espère produire à peu près 1 tonne de métal de lithium par mois [11] [12]; Un gisement a été découvert en 2010 dans les environs de la Baie James au Canada.

De particulièrement importantes réserves en Afghanistan ont été récemment (juin 2010) évoquées dans la presse [13] [14].

Économie

Les principaux producteurs sont le Chili, avec le Salar d'Atacama (39, 3 % de la production mondiale), la Chine (13, 3 %) et l'Argentine (9, 8 %), selon les statistiques du Meridian International Research. [15]

La production annuelle est estimée en 2007 à 25000 tonnes selon le service de géologie des États-Unis (USGS) [10], [16].

La demande ayant explosé, surtout pour la production de batteries en lithium-ion pour le marché de l'informatique et de la téléphonie, le prix du lithium est passé d'environ 310 €/tonne à 2 000 €/tonne (350 /tonne à près de 3 000 /tonne) entre 2003 et 2008. [10]

Les réserves mondiales de lithium étaient estimés par l'USGS à plus de 11 millions de tonnes[17]. Ces chiffres sont contestés par le cabinet Meridian International Research, qui pense que les réserves actuelles pourraient ne pas suffire pour une utilisation massive dans les batteries lithium-ion[18].

Environnement

Le lithium métallique réagit avec l'azote, l'oxygène et la vapeur d'eau dans l'air. Donc, la surface de lithium devient un mélange d'hydroxyde de lithium (LiOH), de carbonate de lithium (Li2CO3) et de nitrure de lithium (Li3N). L'hydroxyde de lithium présente un risque significatif car il est extrêmement corrosif. Une attention spéciale devrait être portée aux organismes aquatiques.

Références

  1. (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, 2009, 90e éd. , Relié, 2804 p. (ISBN 978-1-420-09084-0)  
  2. (en) Beatriz Cordero, Verónica Gómez, Ana E. Platero-Prats, Marc Revés, Jorge Echeverría, Eduard Cremades, Flavia Barragán et Santiago Alvarez, «Covalent radii revisited», dans Dalton Transactions, 2008, p.  2832 - 2838 lien DOI ] 
  3. «Lithium, elemental» dans la base de données Hazardous Substances Data Bank, consulté le 1 mai 2010
  4. (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, TF-CRC, 2006, 87e éd. (ISBN 0849304873) , p.  10-202 
  5. «Lithium» dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 25 avril 2009
  6. Numéro index 003-001-00-4 dans le tableau 3.1 de l'annexe VI du règlement CE N° 1272/2008 (16 décembre 2008)
  7. Dr Elie Hantouche (psychiatre) et Régis Blain, La Cyclothymie, pour le pire et le meilleur, éditions Robert Lafont, 254 pages. Dr Christian Gay (psychiatre), Vivre avec un maniaco-dépressif, Hachette Littératures, 211 pages.
  8. http ://www. enerzine. com/14/4503+le-lithium-du-tibet+. html
  9. http ://minerals. usgs. gov/minerals/pubs/commodity/lithium/mcs-2008-lithi. pdf Chiffres de la production de lithium à l'échelle mondial, USGS, 7 janvier 2009
  10. http ://www. lemonde. fr/planete/article/2008/10/07/les-ressources-limitees-de-lithium-pourraient-freiner-l-essor-des-voitures-electriques_1103972_3244. html Les ressources limitées de lithium pourraient freiner l'essor des voitures électriques, Le Monde, 7 octobre 2008
  11. http ://www. enerzine. com/4/8869+les-centrales-geothermiques-fourniront-aussi-du-lithium+. html
  12. http ://www. physorg. com/news179999592. html
  13. http ://www. nytimes. com/2010/06/14/world/asia/14minerals. html U. S. Identifies Vast Mineral Riches in Afghanistan
  14. http ://www. alterinfo. net/L-Afghanistan-est-riche-en-matieres-premieres-et-en-mineraux-Qui-va-les-exploiter_a43028. html L'Afghanistan est riche en matières premières et en minéraux - Qui va les exploiter?
  15. http ://www. lefigaro. fr/international/2009/09/08/01003-20090908ARTFIG00367-la-bolivie-futur-moyen-orient-du-lithium-. php
  16. http ://minerals. usgs. gov/minerals/pubs/commodity/lithium/mcs-2008-lithi. pdf Chiffres de la production de lithium à l'échelle mondial, USGS, 7 janvier 2009
  17. Données sur le lithium, source USGS
  18. The trouble with lithium, étude du cabinet Meridain International Resarch]


Voir aussi

Bibliographie

Liens externes

Notes et références



  s1 s2 g f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f9 f10 f11 f12 f13 f14 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10 p1 p2 p3 p4 p5 p6
1 H He
2 Li Be B C N O F Ne
3 Na Mg Al Si P S Cl Ar
4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6 Cs Ba   La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7 Fr Ra   Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo
8 Uue Ubn * Ute Uqn Uqu Uqb Uqt Uqq Uqp Uqh Uqs Uqo Uqe Upn Upu Upb Upt Upq Upp Uph Ups Upo Upe Uhn Uhu Uhb Uht Uhq Uhp Uhh Uhs Uho
   
  g1 g2 g3 g4 g5 g6 g7 g8 g9 g10 g11 g12 g13 g14 g15 g16 g17 g18  
  * Ubu Ubb Ubt Ubq Ubp Ubh Ubs Ubo Ube Utn Utu Utb Utt Utq Utp Uth Uts Uto  


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