Lithium

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H	3 Li

Précautions
SIMDUT
B6, E,
SGH
Danger H260, H314, EUH014,

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

Dans le tableau périodique des éléments, il est situé 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 très rapidement au contact de l'air et de l'eau.

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

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 en Suède.

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

Toutefois, 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.

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 facilement au contact de l'eau ou de l'air (cependant moins que le sodium) ; il n'existe pas à l'état natif.

Lorsqu'il est placé au-dessus d'une flamme, celle-ci prend une couleur cramoisie mais lorsqu'il commence à brûler, la flamme devient d'un blanc très brillant. En solution, il forme des ions Li.

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

Autres usages :

• les sels de lithium, comme le carbonate de lithium, le citrate de lithium ou l'orotate de lithium sont utilisés comme régulateur de l'humeur pour le traitement des troubles bipolaires (anciennement psychose maniaco-dépressive) ;
• aussi utilisé avec certains antidépresseurs tel la fluoxetine* pour traiter les troubles obsessifs compulsifs ;
• le gluconate de lithium est utilisé en dermatologie comme anti-allergénique ;
• le lithium est utilisé dans les troubles du sommeil et l'irritabilité en oligothérapie (en l'absence d'activité spécifiquement démontrée);
• le lithium pourrait ralentir la progression de la sclérose latérale amyotrophique (SLA), selon les résultats d'une étude pilote publiés dans Proceedings of the National Academy of Sciences (Pnas).
• le chlorure de lithium et le bromure de lithium sont extrêmement hygroscopiques et sont utilisés comme dessiccatifs ;
• le lithium est un agent réducteur et/ou complexant utilisé pour la synthèse de composés organiques ;
• le lithium est parfois utilisé dans les verres et les céramiques à faible expansion thermique, comme par exemple pour le miroir de 200 pouces du télescope Hale du Mont Palomar  ; par ailleurs, il a une faible interaction avec les rayons X, les verres au lithium (méta- et tétraborate de lithium) sont donc utilisé pour dissoudre des oxydes (méthode de la perle fondue) en spectrométrie de fluorescence X ;
• l'hydroxyde de lithium est employé pour extraire le CO₂ de l'air dans les milieux confinés comme les capsules spatiales et les sous-marins ;
• les organolithiens sont utilisés dans la synthèse et la polymérisation des élastomères ;
• les alliages haute performance lithium-aluminium, cadmium, cuivre et manganèse servent à la fabrication de pièces pour aéronefs ;
• les sels de lithium sont utilisés pour le transfert de chaleur par convection ;
• pour la production de tritium par réaction nucléaire ; le tritium est utilisé pour la fusion nucléaire ;
• le lithium est, avec le potassium, un de deux alcalins possédant un isotope fermionique stable, d'où son intérêt pour l'étude des gaz ultrafroids fermioniques dégénérés.

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

Le lithium est largement distribué sur la planète, mais on ne le trouve pas sous sa forme métallique à cause de sa grande réactivité. On le trouve principalement comme impureté dans les sels d'autres métaux alcalins. Bien que très abondant dans la nature (c'est le 33 élément le plus abondant sur Terre), il n'existe, en concentration permettant une exploitation économique rentable, qu'en très peu d'endroits sur Terre.

Les ressources mondiales exploitables sont évaluées à 11 millions de tonnes (USGS).

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 beaucoup le groupe Bolloré. Le Chili possède le deuxième plus grand gisement avec le salar d'Atacama.

D'autres gisements sont exploités notamment des lacs salés au Tibet ainsi que des mines en Australie, en Russie et aux États-Unis. Le Chili est devenu le premier exportateur mondial depuis 1997, la compagnie allemande Chemettall en étant l'opérateur principal. 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.

Les eaux géothermiques de Salton Sea (Californie) sont toutes aussi riches en lithium que les lacs salés existant en Bolivie et au Chili. De récentes recherches ont réussi à en extraire le lithium par un processus original. Un premier prototype de démonstration espère produire environ 1 tonne de métal de lithium par mois ; Un gisement a été découvert en 2010 dans les environs de la Baie James au Canada.

De très importantes réserves en Afghanistan ont été récemment (juin 2010) évoquées dans la presse .

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.

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

La demande ayant explosé, notamment 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.

Les réserves mondiales de lithium étaient estimés par l'USGS à plus de 11 millions de tonnes. 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.

Le lithium métallique réagit avec l'azote, l'oxygène et la vapeur d'eau dans l'air. Par conséquent, 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.