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Lithium
Lithium
Le lithium est un élément qui commence à être connu à cause des piles aux ions lithium. Il est très rare sur Terre. Son principal minerai est le pyroxène triphane, qui est un silicate d’aluminium et de lithium, exploité au Zimbabwe, en Chine et au Brésil.
Il a été découvert en Suède en 1817 par J.F. Arfvedson dans la pétalite qui est un silicate d’aluminium contenant une faible quantité de lithium. Mais c’est Berzélius qui lui a donné son nom, qu’il a tiré du grec lithios, la pierre.
Le lithium est un métal mou et extrêmement léger (densité 0.534). Il s’oxyde vite à l’air et réagit avec l’eau pour former du gaz hydrogène et de l’hydroxyde de lithium ou lithine LiOH. Sa conservation est difficile, car il faudrait le conserver à l’abri de l’air, mais il n’existe pas de liquide plus léger que lui. Il flotte sur le pétrole qui est un liquide très léger, et il s’oxyde donc au contact de l’air qui est au-dessus du pétrole.
Il a la propriété singulière de former une sorte d’alliage avec le graphite, en s’intercalant entre les feuillets que forment les atomes de carbone dans le graphite. Dans ce matériau, le lithium est partiellement constitué d’ions Li+ et d’électrons quasi libres. Ceci permet à l’alliage lithium-graphite d’être utilisé comme anode dans les piles dites « aux ions lithium », dont la tension atteint la valeur record de 3 Volt. L’autre électrode est constitué d’oxyde de cobalt(III) Co2O3, qui se transforme en cobaltate de lithium Li2CoO2 par décharge.
C’est un élément qui appartient à la famille des métaux alcalins (1ère colonne du tableau périodique). Comme tous les alcalins, il réagit vivement avec l’oxygène, le chlore, le soufre, en dégageant une vive lueur. Ses propriétés chimiques sont celles des alcalins. Ses composés sont blancs et solubles dans l’eau. Mais à la différence des autres alcalins, le lithium forme facilement des composés covalents comme le méthyllithium LiCH3 ou l’aluminohydrohydrure de lithium LiAlH4 qui sont de puissants agents réducteurs en chimie organique.
Le chlorure de lithium est utilisé en pyrotechnie, car il colore les flammes en rouge pourpre. Il est aussi utilisé en psychiatrie, car il a un effet régulateur de l’humeur, et combat la dépression et la schizophrénie. Les eaux minérales contenant du lithium sont dites lithinées et sont recommandées pour leurs vertus médicinales.
L’oxyde de lithium donne au verre un coefficient de dilatation très faible. Le téléscope du Mont Palomar a un miroir en verre de lithium.
Le lithium naturel est formé de deux isotopes, 6Li et 7Li. L’isotope 6Li, qui est rare (7.5 % du lithium naturel) est très recherché dans l’industrie des piles nucléaires, car il permet de produire du tritium 3H par bombardement aux neutrons. L’industrie nucléaire qui en consomme beaucoup, l’extrait du lithium naturel, mais remet dans le commerce l’isotope 7Li, dont elle n’a pas besoin, et qui peu à peu se mélange avec le lithium naturel. Les flacons de composés de lithium actuellement sur le marché contiennent donc une quantité variable de 6Li, qui est souvent inférieure à 7.5 %. En conséquence, la masse atomique du lithium ne peut plus être déterminée avec précision, à cause de sa composition isotopique variable. Elle augmente avec le temps. Le lithium est même le seul élément dont la masse atomique est connue avec une précision médiocre.