Les propriétés chimiques et physiques du lithium ou élément 3

Le lithium, classé comme métal alcalin, a été découvert par Johan August Arfwedson en 1817. Cela s’est produit alors qu’il observait que lorsqu’il brûlait un minéral de pétalite, il dégageait une flamme rouge vif. Intrigué par ce qu’il a vu, il a fait plusieurs enquêtes au cours desquelles il a été découvert qu’une substance se comportait comme un métal alcalin. Cependant, ce métal, à cette époque, était plus léger que le sodium.

Plus tard, en 1821, le chimiste anglais William Brande obtint un petit échantillon de lithium pur, mais cela ne suffisait pas pour faire d’autres mesures. Ce n’est qu’en 1855 que de grandes quantités de lithium pur purent être produites. Ces avancées ont été réalisées grâce aux chimistes Robert Bunsen et Augustus Matthiessen, respectivement allemand et britannique.

Faits de base sur le lithium

Arfwedson a nommé son métal alcalin d’après une pierre (du grec lithos ) pour refléter son origine.

1. Numéro atomique : 3
2. Symbole : Li
3. Masse atomique : 6.941 g.mol ^-1
4. Masse atomique : [6.938 ; 6 997]
5. Densité : 0.53 g.cm ^-3 à 20°C
6. Configuration électronique : 1s ² 2s ¹ ou [He]2s ¹
7. Référence : IUPAC 2009
8. C’est le premier des alcalis du tableau périodique et dans la nature, on le trouve dans un mélange d’isotopes Li6 et Li7.

Propriétés du lithium

Parmi les propriétés les plus importantes que possède le lithium, les suivantes se distinguent : sa capacité calorifique élevée, ayant la chaleur spécifique la plus élevée de tous les éléments solides. Sa large plage de température à l’état liquide ; sa grande conductivité thermique. Le lithium est le métal solide le plus léger, ayant environ la moitié de la densité de l’eau. Il a un point de fusion bas (180,54 C) et un point d’ébullition de 1342 C.

D’autre part, la gravité spécifique du lithium est de 0,534 (20 C) et sa valence est de 1. Le lithium métallique a un aspect argenté, est soluble dans les amines aliphatiques à chaîne courte et est insoluble dans les hydrocarbures. Ce métal a un grand nombre de réactions, il réagit avec l’eau, mais pas aussi vigoureusement que le sodium. De même, il réagit avec l’oxygène pour former du monoxyde et du peroxyde et est le seul métal alcalin capable de réagir avec l’azote à température ambiante. Par conséquent, ce métal doit être stocké dans de l’huile minérale. Le lithium élémentaire est extrêmement inflammable, mais il est moins réactif et explosif que les autres métaux alcalins.

Utilisations ou applications du lithium

Le lithium et ses composants ont été utilisés au fil des ans pour différentes activités. Nous en citerons quelques-uns :

1. Comme déjà mentionné, le lithium métallique a la chaleur spécifique la plus élevée de tous les éléments solides. Pour cette raison, ce métal a de nombreuses applications dans le transfert de chaleur.
2. Le stéarate de lithium est mélangé à des huiles pour fabriquer des lubrifiants polyvalents. Aussi, pour générer des températures élevées.
3. L’hydroxyde de lithium est utilisé pour absorber le dioxyde de carbone dans les véhicules spatiaux.
4. Le lithium peut être allié à l’aluminium, au cuivre, au manganèse et au cadmium pour fabriquer des alliages aéronautiques à hautes performances.
5. Le lithium est parfois utilisé comme matériau pour les anodes de batterie en raison de son potentiel électrochimique élevé. Ses composés sont utilisés dans les piles sèches et les batteries de stockage.
6. Le chlorure de lithium et le bromure de lithium sont très hygroscopiques, c’est pourquoi ils sont utilisés comme agents de séchage.
7. Le lithium est également utilisé dans la fabrication de verres et de céramiques spéciaux à haute résistance. Les composés à base de lithium (tels que le carbone lithium Li2CO3) sont parfois utilisés pour les produits pharmaceutiques. En fait, le lithium est approuvé par la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis comme médicament sur ordonnance pour une utilisation dans le trouble bipolaire.

sources de lithium

Le lithium n’est pas un métal présent à l’état libre dans la nature. Cependant, on le trouve en petites quantités dans pratiquement toutes les roches ignées et les eaux de source minérales. Cela étant dit, les minéraux contenant du lithium sont la lépidolite, la pétalite, l’amblygonite et le spodumène. D’autre part, le lithium métallique est produit électrolytiquement à partir de chlorure fondu.

Données physiques sur le lithium

1. Isotopes :  8 isotopes [Li- ₄ à Li- ₁₁ ]. Li-6 (7,59 % d’abondance) et Li-7 (92,41 % d’abondance) sont tous deux stables.
2. Rayon atomique (pm):  155
3. Volume atomique (cc/mol) :  13,1
4. Rayon covalent (pm):  163
5. Rayon ionique :  68 (+1e)
6. Chaleur : Spécifique (@ 20°CJ/g mol) :  3,489 ; fusion (kJ/mol) :  2,89 ; taux d’évaporation (kJ/mol):  148
7. Température de départ (°K):  400.00
8. Nombre de négativité de Pauling :  0,98
9. Première énergie ionisante (kJ/mol) :  519,9
10. États d’oxydation :  1
11. Structure en treillis :  Cubique centré sur le corps
12. Constante de réseau (Å):  3.490
13. Ordre magnétique :  paramagnétique
14. Résistivité électrique (20°C) :  92,8 nΩ·m
15. Conductivité thermique (300 K) :  84,8 W m−1 K−1
16. Dilatation thermique (25°C) :  46 µm m−1 K−1
17. Vitesse du son (tige fine) (20°C) :  6000 m/s
18. Module : Young :  4,9 GPa ; coupure :  4,2 GPa ; masse :  11 GPa.
19. Dureté Mohs :  0.6

Sources

1. Laboratoire national de Los Alamos (2001)
2. UICPA 2009
3. Crescent Chemical Company (2001)
4. Manuel de chimie de Lange (1952)