Oxyde de lithium Propriétés chimiques, utilisations, production
Propriétés chimiques
L’oxyde de lithium (Li2O) est l’un des oxydes ioniques les plus simples et il est isoélectronique à H2O. Deux atomes de lithium vont chacun donner un électron à l’atome d’oxygène. Cela forme la liaison ionique entre le lithium et l’oxygène. La formule de l’oxyde de lithium est Li2O.
L’oxyde de lithium est très corrosif. Il réagit avec l’eau pour former de l’hydroxyde de lithium. Il est toxique en raison de sa forte alcalinité (étant une base).
C’est une source de lithium thermiquement stable très insoluble qui convient aux applications dans le verre, l’optique et la céramique. L’oxyde de lithium est un solide blanc également connu sous le nom de lithia, il est produit lorsque le lithium métal brûle en présence d’oxygène. Les composés d’oxyde ne sont pas conducteurs d’électricité. Cependant, certains oxydes à structure pérovskite sont électroniquement conducteurs, ce qui leur permet d’être utilisés dans la cathode des piles à combustible à oxyde solide et dans les systèmes de production d’oxygène. Ce sont des composés contenant au moins un anion oxygène et un cation métallique.
L’oxyde de lithium est utilisé comme flux dans les glaçures céramiques ; et crée des bleus avec le cuivre et des roses avec le cobalt. L’oxyde de lithium réagit avec l’eau et la vapeur, formant de l’hydroxyde de lithium, et doit être isolé d’eux. Son utilisation est également étudiée pour l’évaluation par spectroscopie d’émission non destructive et la surveillance de la dégradation dans les systèmes de revêtement de barrière thermique. Il peut être ajouté comme codopant avec l’yttria dans la couche supérieure de céramique de zircone, sans une grande diminution de la durée de vie attendue du revêtement.
Utilisations
Il n’y a pas d’utilisations industrielles actuelles qui consomment de grandes quantités d’oxyde de lithium.
L’oxyde de lithium est utilisé comme flux dans les glaçures céramiques ; et crée des bleus avec le cuivre et des roses avec le cobalt. L’oxyde de lithium réagit avec l’eau et la vapeur, formant de l’hydroxyde de lithium, et doit être isolé d’eux.Son utilisation est également étudiée pour l’évaluation par spectroscopie d’émission non destructive et la surveillance de la dégradation dans les systèmes de revêtement de barrière thermique. Il peut être ajouté comme co-dopant avec l’yttria dans la couche supérieure de céramique de zircone, sans une grande diminution de la durée de vie attendue du revêtement.
Réactions
L’oxyde de lithium réagit avec l’eau lorsqu’il se dissout pour former une solution d’hydroxyde de lithium.
L’oxyde de lithium est une base forte et réagit typiquement avec les gaz et liquides acides pour former des sels de lithium. À des températures élevées, l’oxyde de lithium réagit également avec de nombreux oxydes non métalliques solides (SiO2, B2O3, etc.) et des oxydes métalliques (A12O3, Fe2O3, etc.). Les réactions à haute température sont à la base de l’action fondante de l’oxyde de lithium, de l’hydroxyde de lithium et du carbonate de lithium. Il faut prendre soin d’éviter la réaction de l’oxyde de lithium avec les récipients de réaction à haute température.
Préparation
L’oxyde de lithium est préparé en chauffant le lithium métallique dans de l’oxygène sec au-dessus de 100°C:
4Li + O2→2Li2O
Une autre méthode de préparation qui donne de l’oxyde de lithium pur implique la décomposition thermique du peroxyde de lithium :
2Li2O2→2Li2O + O2
De plus, l’oxyde peut être produit en chauffant l’hydroxyde de lithium pur à 800°C sous vide :
2LiOH→Li2O + H2O
Danger pour la santé
A notre connaissance, les propriétés chimiques, physiques et toxicologiques de l’oxyde de lithium n’ont pas été étudiées et rapportées de manière approfondie.
La toxicité des composés du lithium est fonction de leur solubilité dans l’eau. L’ion lithium présente une toxicité pour le système nerveux central. Les effets initiaux de l’exposition au lithium sont des tremblements des mains, des nausées, des mictions, des troubles de l’élocution, une léthargie, une somnolence, des vertiges, la soif et une augmentation du volume des urines. Les effets d’une exposition continue sont l’apathie, l’anorexie, la fatigue, la léthargie, la faiblesse musculaire et des modifications de l’électrocardiogramme. L’exposition à long terme entraîne une hypothyroïdie, une leucocytose, un œdème, une prise de poids, une polydipsie/polyurie (augmentation de l’apport hydrique entraînant une augmentation du débit urinaire), des troubles de la mémoire, des convulsions, des lésions rénales, un choc, une hypotension, des arythmies cardiaques, un coma, la mort.
Propriétés chimiques
poudre(s) blanche(s) finement divisée(s) ou matière croûteuse ; absorbe facilement le CO2 et H2O de l’atmosphère ; fabriqué en chauffant LiOH à ~800°C sous vide ou par décomposition thermique du peroxyde de lithium ; utilisé dans les céramiques et les formulations de verre spécial et dans les piles thermiques au lithium
Utilisations
L’oxyde de lithium est un alcali fort qui absorbe le dioxyde de carbone et l’eau de l’atmosphère. Il est utilisé dans la fabrication de céramiques et de types spéciaux de verre.
Utilisations
Formulations de céramiques et de verres spéciaux, absorbant le dioxyde de carbone
Préparation
Préparations industrielles et de laboratoire. Seuls de petits volumes de matériaux sont préparés industriellement. Les préparations industrielles et de laboratoire nécessitent la décomposition thermique du peroxyde de lithium ou de l’hydroxyde de lithium.
Le peroxyde de lithium, Li202, est converti en oxyde de lithium, Li20, et en oxygène par chauffage à 450° dans un courant d’hélium gazeux.
La déshydratation thermique de l’hydroxyde de lithium est effectuée à 675°C±10° sous vide dans un récipient en nickel doublé d’une feuille d’argent.
Le carbonate de lithium peut être converti en oxyde de lithium et en dioxyde de carbone en chauffant le matériau à 700°C sous vide dans une nacelle en platine.
Utilisations industrielles. Il n’y a pas d’utilisations industrielles actuelles qui consomment de grandes quantités d’oxyde de lithium.
L’oxyde de lithium réagit avec l’eau lorsqu’il se dissout pour former une solution d’hydroxyde de lithium.L’oxyde de lithium est une base forte et réagit typiquement avec les gaz et les liquides acides pour former des sels de lithium. À des températures élevées, l’oxyde de lithium réagit également avec de nombreux oxydes non métalliques solides (Si02, B2O3, etc.) et oxydes métalliques (A1203 , Fe2C>3, etc.). Les réactions à haute température sont à la base de l’action fondante de l’oxyde de lithium, de l’hydroxyde de lithium et du carbonate de lithium. Il faut prendre soin d’éviter la réaction de l’oxyde de lithium avec les récipients de réaction à haute température.