Википедија

Литиум карбонат

хемиско соединение

Литиум карбонат — неорганско соединение, литиумова сол на јаглеродна киселина со формула Li2CO3. Оваа бела сол е широко користена за обработка на метални оксиди. Тој е на списокот на есенцијални лекови на Светската здравствена организација [6] поради неговата ефикасност во третманот на нарушувања на расположението како што е биполарното растројство.[6][7]

Литиум карбонат
2 Structure of Li+-Ions Structure of Carbonate
Назив според МСЧПХ
Литиум карбонат
Други називи

Дилитиум карбонат, карболит, цибалит-S, дуралит, ескалит, литан, литизин, литобид, литонат, литотабс приадел, забујелит

Назнаки
554-13-2 Ок
ChEBI CHEBI:6504 Ок
ChEMBL ChEMBL1200826 Н
ChemSpider 10654 Ок
3Д-модел (Jmol) Слика
KEGG D00801 Ок
PubChem 11125
RTECS-бр. OJ5800000
UNII 2BMD2GNA4V Ок
Својства
Хемиска формула
Моларна маса 0 g mol−1
Изглед Бел прашок без мирис
Густина 2.11 g/cm3
Точка на топење
Точка на вриење
  • 1.54 g/100 mL (0 °C)
  • 1.43 g/100 mL (10 °C)
  • 1.29 g/100 mL (25 °C)
  • 1.08 g/100 mL (40 °C)
  • 0.69 g/100 mL (100 °C)[1]
Производ на растворливост, Ksp 8.15×10−4[2]
Растворливост Нерастворлив во ацетон, амонијак, алкохол
−27.0·10−6 cm3/mol
Показател на прекршување (nD) 1.428[3]
Вискозност
  • 4.64 cP (777 °C)
  • 3.36 cP (817 °C)
Термохемија
Ст. енталпија на
образување ΔfHo298 		−1215.6 kJ/mol
Стандардна моларна
ентропија So298 		90.37 J/mol·K
Специфичен топлински капацитет, C 97.4 J/mol·K
Опасност
Безбедност при работа:
Главни опасности
 Иритирачки
GHS-ознаки:
Пиктограми
 GHS07: Извичник[4]
Сигнални зборови
 Опасен
Изјави за опасност
 H302, H319[4]
Изјави за претпазливост
 P305+P351+P338[4]
Температура на запалување Незапалив
Смртоносна доза или концентрација:
525 mg/kg (орално, стаорец)[5]
Безбедносен лист ICSC 1109
Слични супстанци
Други катјони Натриум карбонат
Калиум карбонат
Рубидиум карбонат
Цезиум карбонат
Дополнителни податоци
 Ок(што е ова?)  (провери)
Освен ако не е поинаку укажано, податоците се однесуваат на материјалите во нивната стандардна состојба (25 °C, 100 kPa)
Наводи

Употреба

уреди

Литиум карбонат е важна индустриска хемикалија. Неговата главна употреба е како претходник на соединенијата што се користат во литиум-јонските батерии.

Литиум карбонатот е вообичаена состојка и во керамичката глазура со мал оган. Со силициум диоксид и други материјали се формираат ниско-топливи текови. Неговите алкални својства се погодни за промена на состојбата на боите на металниот оксид во глазурата, особено црвениот железен оксид ( Fe2O3). Цементот се стврднува побрзо кога се подготвува со литиум карбонат и е корисен за лепила за плочки. Кога се додава во алуминиум трифлуорид, тој формира LiF кој дава супериорен електролит за преработка на алуминиум.[8]

Батерии за полнење

уреди

Соединенијата добиени од литиум карбонат се клучни за литиум-јонските батерии. Литиум карбонат може да се претвори во литиум хидроксид како посредник. Во пракса, две компоненти на батеријата се направени со соединенија на литиум: катодата и електролитот.

Електролитот е раствор на литиум хексафлуорофосфат, додека катодата користи една од неколкуте литиирани структури, од кои најпопуларни се литиум кобалт оксид и литиум железо фосфат.

 
Цените на литиумот

Медицинска употреба

уреди

Во 1843 година, литиум карбонат се користел за лекување на камења во мочниот меур. Во 1859 година, некои лекари препорачале терапија со соли на литиум за голем број заболувања, вклучувајќи гихт, уринарни калкули, ревматизам, манија, депресија и главоболка.

Во 1948 година, Џон Кејд ги открил антиманичните ефекти на литиумските јони.[9] Ова откритие довело до употреба на литиум карбонат како психијатриски лек за лекување на манија, покачена фаза на биполарно растројство. Литиум карбонат на рецепт од аптека е погоден за употреба како лек кај луѓето, но индустрискиот литиум карбонат не е затоа што може да содржи небезбедни нивоа на токсични тешки метали или други токсанти. По ингестијата, литиум карбонатот се дисоцира на фармаколошки активни јони на литиум (Li+) и (нетерапевтски) карбонат, со 300 mg литиум карбонат кој содржи приближно 8 mEq (8 mmol) литиум јон.[7] Според Управата за храна и лекови (ФДА), 300–600 mg литиум карбонат земен два до три пати на ден е типичен за одржување на биполарно I нарушување кај возрасни,[7] каде точната дадена доза варира во зависност од факторите како што се серумските концентрации на литиум кај пациентот, кои мора внимателно да се следат од страна на лекар за избегнувањетоксичност на литиум и потенцијално оштетување на бубрезите (или дури и бубрежна инсуфициенција) од нефроген дијабетес инсипидус индуциран од литиум.[7][10] Дехидрацијата и одредени лекови, вклучително и НСАИЛ, како што е ибупрофен, може да ги зголемат серумските концентрации на литиум до небезбедни нивоа, додека други лекови, како што е кофеинот, може да ги намалат концентрациите. За разлика од елементарните јони натриум, калиум и калциум, не постои познат клеточен механизам специјално посветен на регулирање на внатреклеточниот литиум. Литиумот може да влезе во клетките преку епителните натриумови канали.[11] Литиумските јони се мешаат во процесите на распространување на јоните (видете „натриумова пумпа“) кои ги пренесуваат и засилуваат пораките што се носат до клетките на мозокот.[12] Манијата е поврзана со неправилно зголемување на активноста на белковина киназа C (PKC) во мозокот. Литиум карбонат и натриум валпроат, друг лек кој традиционално се користи за лекување на нарушувањето, делуваат во мозокот со инхибирање на активноста на PKC и помагаат да се произведуваат други соединенија кои исто така го инхибираат PKC.[13] Својствата на литиум карбонат за контрола на расположението не се целосно разбрани.[14]

Здравствени ризици

уреди

Земањето соли на литиум има ризици и несакани ефекти. Познато е дека продолжената употреба на литиум за лекување на ментални нарушувања доведува до стекнат нефроген дијабетес инсипидус .[15] Интоксикацијата со литиум може да влијае на централниот нервен систем и бубрежниот систем и може да биде смртоносна.[16] Во текот на подолг период, литиумот може да се акумулира во главните клетки на собирниот канал и да интерферира со антидиуретичен хормон (ADH), кој ја регулира водопропустливоста на главните клетки во собирната тубула.[11] Медуларниот интерстициум на системот на собирниот канал природно има висока концентрација на натриум и се обидува да ја одржи. Не постои познат механизам за клетките да ги разликуваат јоните на литиум од натриумовите јони, така што може да дојде до оштетување на бубрежните нефрони ако концентрациите на литиум станат превисоки како резултат на дехидрација, хипонатремија, диета со невообичаено ниска натриум или одредени лекови.

Црвена пиротехничка боја

уреди

Литиум карбонат се користи за давање црвена боја на огнометот.[17]

Својства и реакции

уреди

За разлика од натриум карбонатот, кој формира најмалку три хидрати, литиум карбонатот постои само во безводна форма. Неговата растворливост во вода е мала во однос на другите соли на литиум. Изолацијата на литиумот од водените екстракти од литиумските руди ја капитализира оваа слаба растворливост. Неговата очигледна растворливост се зголемува 10 пати под благ притисок на јаглерод диоксид; овој ефект се должи на формирањето на метастабилен бикарбонат, кој е порастворлив:[8]

Li2CO3 + CO2 + H2O ⇌ 2 LiHCO3

Екстракција на литиум карбонат при високи притисоци на CO2 и неговото врнење при депресирање е основата на Квебековиот процес.

Литиум карбонат, исто така, може да се прочисти со искористување на неговата намалена растворливост во топла вода. Така, загревањето на заситен воден раствор предизвикува кристализација на Li2CO3.[18]

Литиум карбонат и други карбонати од групата 1 не се декарбоксилираат лесно. Li2CO3 се распаѓа на температури околу 1300 °C.

Производство

уреди

Литиумот се екстрахира од првенствено два извора: сподумен во депозитите на пегматит и соли на литиум во подземни базени со саламура. Во 2020 година биле произведени околу 82.000 тони, што покажува значителен и постојан раст.[19]

Од подземните резервоари за саламура

уреди

Во Салар де Атакама во пустината Атакама во северно Чиле, литиум карбонат и хидроксид се произведуваат од саламура.[20]

Процесот пумпа саламура богат со литиум од под земја во плитки места при испарување. Саламурата содржи многу различни растворени јони, а како што се зголемува нивната концентрација, солите се таложат од растворот и тоне. Преостанатата супернатантна течност се користи за следниот чекор. Редоследот на тавите може да варира во зависност од концентрацијата на јони во одреден извор на саламура.

Во првата тава, халитот (натриум хлорид или обична сол) се кристализира. Ова има мала економска вредност. Супернатантот, со постојано зголемена концентрација на растворени цврсти материи, се пренесува сукцесивно во садот за силвинит (натриум калиум хлорид), садот со карналит (калиум магнезиум хлорид) и на крајот тава дизајнирана да ја максимизира концентрацијата на литиум хлорид. Процесот трае околу 15 месеци. Концентратот (30-35% раствор на литиум хлорид) се транспортира до Салар дел Кармен. Таму, борот и магнезиумот се отстрануваат (обично резидуалниот бор се отстранува со екстракција со растворувач и/или јонска размена и магнезиум со подигање на pH над 10 со натриум хидроксид ) [21] потоа во последниот чекор, со додавање на натриум карбонат, саканиот литиум карбонат се таложи, се одвојува и се обработува.

Некои од нуспроизводите од процесот на испарување може да имаат и економска вредност.

Има значително внимание на употребата на вода во овој регион сиромашен со вода. SQM нарачала анализа на животниот циклус (LCA) која заклучила дека потрошувачката на вода за литиум хидроксид и карбонат на SQM е значително помала од просечната потрошувачка по производство од главниот процес базиран на руда, користејќи сподумен. Поопшт LCA го сугерира спротивното за екстракција од резервоари.[22]

Поголемиот дел од производството базирано на саламура е во „литиумскиот триаголник“ во Јужна Америка.

Од „геотермална“ саламура

уреди

Потенцијален извор на литиум се исцедокот од геотермалните бунари, пренесени на површината.[23] На терен е докажано обновување на литиум; литиумот се одвојува со едноставно таложење и филтрација.[24] Процесот и трошоците за животната средина се првенствено оние на бунарот што веќе работи; нето влијанијата врз животната средина може да бидат позитивни.

Саламурата на проектот United Downs Deep Geothermal Power во близина на Redruth тврди дека корнски литиум е вредна поради неговата висока концентрација на литиум (220 mg/L) со низок магнезиум (<5 mg/L) и вкупна содржина на растворени цврсти материи од <29g/L,[25] и брзина на проток од 40-60l/s.[22]

Од руда

уреди

α-сподуменот се пече на 1100 °C за 1 час за да се добие β-сподумен, а потоа се пече на 250 °C 10 минути со сулфурна киселина.[20][26]

Од 2020 година, Австралија била најголемиот светски производител на литиумски посредници,[27] сите базирани на сподумен.

Во последниве години рударските компании започнаа со истражување на проекти за литиум низ Северна Америка, Јужна Америка и Австралија за да ги идентификуваат економските депозити кои потенцијално можат да донесат нови залихи на литиум карбонат на интернет за да ја задоволат растечката побарувачка за производот.[28]

Од глина

уреди

Во 2020 година, Tesla Motors објавила револуционерен процес за екстракција на литиум од глина во Невада користејќи само сол и без киселина. Ова било дочекано со скептицизам.[29]

Од батерии на крај на работниот век

уреди

Неколку мали компании рециклираат потрошени батерии, фокусирајќи се на враќање на бакар и кобалт. Некои го обновуваат и литиумот.[30]

Друго

уреди

Во април 2017 година, MGX Minerals објавила дека добил независна потврда за нејзиниот брз процес на екстракција на литиум за враќање на литиум и други вредни минерали од саламура од отпадни води од нафта и гас.[31]

Електродијализата е предложена за екстракција на литиум од морската вода, но таа не е комерцијално остварлива.[32]

Природна појава

уреди

Природниот литиум карбонат е познат како забујелит.[33] Овој минерал е поврзан со наслаги на некои солени езера и некои пегматити.[34]

Наводи

уреди
  1. ↑ Seidell, Atherton; Linke, William F. (1952). Solubilities of Inorganic and Organic Compounds. Van Nostrand.
  2. ↑ John Rumble (June 18, 2018). CRC Handbook of Chemistry and Physics (англиски) (99. изд.). CRC Press. стр. 5–188. ISBN 978-1138561632.
  3. ↑ Pradyot Patnaik. Handbook of Inorganic Chemicals. McGraw-Hill, 2002, ISBN 0-07-049439-8
  4. ↑ 4,0 4,1 4,2 Sigma-Aldrich Co., Lithium carbonate. Посетено на 2014-06-03.
  5. ↑ Michael Chambers. „ChemIDplus - 554-13-2 - XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L - Lithium carbonate [USAN:USP:JAN] - Similar structures search, synonyms, formulas, resource links, and other chemical information“. Chem.sis.nlm.nih.gov. Посетено на 2017-01-02.
  6. ↑ 6,0 6,1 „WHO Model List of Essential Medicines“ (PDF). World Health Organization. October 2013. Посетено на 22 April 2014.
  7. ↑ 7,0 7,1 7,2 7,3 „Lithium Carbonate Medication Guide“ (PDF). U.S. FDA. Архивирано од изворникот (PDF) на 27 January 2022. Посетено на 27 January 2022.
  8. ↑ 8,0 8,1 . Weinheim. Отсутно или празно |title= (help)
  9. ↑ Cade, J. F. (2000). „Lithium salts in the treatment of psychotic excitement. 1949“. Bulletin of the World Health Organization. 78 (4): 518–520. ISSN 0042-9686. PMC 2560740. PMID 10885180.
  10. ↑ Amdisen A. (1978). „Clinical and serum level monitoring in lithium therapy and lithium intoxication“. J. Anal. Toxicol. 2 (5): 193–202. doi:10.1093/jat/2.5.193.
  11. ↑ 11,0 11,1 Lerma, Edgar V. „Renal toxicity of lithium“. UpToDate. Посетено на 8 March 2022.
  12. ↑ „lithium, Lithobid: Drug Facts, Side Effects and Dosing“. Medicinenet.com. 2016-06-17. Посетено на 2017-01-02.
  13. ↑ Yildiz, A; Guleryuz, S; Ankerst, DP; Ongür, D; Renshaw, PF (2008). „Protein kinase C inhibition in the treatment of mania: a double-blind, placebo-controlled trial of tamoxifen“ (PDF). Archives of General Psychiatry. 65 (3): 255–63. doi:10.1001/archgenpsychiatry.2007.43. PMID 18316672.[мртва врска]
  14. ↑ Lithium Carbonate at PubChem
  15. ↑ Richard T. Timmer; Jeff M. Sands (1999-03-01). „Lithium Intoxication“. Journal of the American Society of Nephrology. 10 (3): 666–674. doi:10.1681/ASN.V103666. PMID 10073618. Посетено на 2017-01-02.
  16. ↑ Simard, M; Gumbiner, B; Lee, A; Lewis, H; Norman, D (1989). „Lithium carbonate intoxication. A case report and review of the literature“ (PDF). Archives of Internal Medicine. 149 (1): 36–46. doi:10.1001/archinte.149.1.36. PMID 2492186. Архивирано од изворникот (PDF) на 2011-07-26. Посетено на 2010-09-11.
  17. ↑ „Chemistry of Fireworks“.
  18. ↑ Caley, E. R.; Elving, P. J. (1939). „Purification of Lithium Carbonate“. Inorganic Syntheses. Inorganic Syntheses. 1. стр. 1–2. doi:10.1002/9780470132326.ch1. ISBN 9780470132326.
  19. ↑ „Global lithium production 2020“.
  20. ↑ 20,0 20,1 „Sustainability of lithium production in Chile“ (PDF). SQM. SQM. Посетено на 1 December 2020.
  21. ↑ Dry, Mike. „Extraction of Lithium from Brine – Old and New Chemistry“ (PDF). Critical Materials Symposium, EXTRACTION 2018, Ottawa, August 26–29. Архивирано од изворникот (PDF) на 2021-10-06. Посетено на 1 December 2020.
  22. ↑ 22,0 22,1 Early, Catherine (25 Nov 2020). „The new 'gold rush' for green lithium“. Future Planet. BBC. Посетено на 2 December 2020.
  23. ↑ Parker, Ann.
  24. ↑ Patel, P. (16 November 2011) Startup to Capture Lithium from Geothermal Plants Архивирано на 3 февруари 2013 г.. technologyreview.com
  25. ↑ „Cornish Lithium Releases Globally Significant Lithium Grades“. Cornish Lithium. 17 September 2020. Посетено на 17 July 2021.
  26. ↑ Meshram, Pratima; Pandey, B. D.; Mankhand, T. R. (1 December 2014). „Extraction of lithium from primary and secondary sources by pre-treatment, leaching and separation: A comprehensive review“. Hydrometallurgy. 150: 192–208. doi:10.1016/j.hydromet.2014.10.012. Посетено на 2 Dec 2020.
  27. ↑ Jaskula, Brian W. (January 2020). „Mineral Commodity Summaries 2020“ (PDF). U.S. Geological Survey. Посетено на 29 June 2020.
  28. ↑ „Junior mining companies exploring for lithium“. Архивирано од изворникот на 2017-03-31. Посетено на 2017-03-30.
  29. ↑ Scheyder, Ernest (24 Sep 2020). „Tesla's Nevada lithium plan faces stark obstacles on path to production“. Reuters. Посетено на 2 December 2020.
  30. ↑ Serna-Guerrero, Rodrigo (5 November 2019). „A Critical Review of Lithium-Ion Battery Recycling Processes from a Circular Economy Perspective“. Batteries. 5 (4): 68. doi:10.3390/batteries5040068.
  31. ↑ „MGX Minerals Receives Independent Confirmation of Rapid Lithium Extraction Process“. 20 April 2017. Посетено на 2017-04-20.
  32. ↑ Martin, Richard (2015-06-08). „Quest to Mine Seawater for Lithium Advances“. MIT Technology Review. Посетено на 2016-02-10.
  33. ↑ David Barthelmy. „Zabuyelite Mineral Data“. Mineralogy Database. Посетено на 2010-02-07.
  34. ↑ mindat.org

Надворешни врски

уреди
Преземено од „https://mk.wikipedia.org/w/index.php?title=Литиум_карбонат&oldid=5240404“