Карбонат лития
| |
  
| |
| |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК
Карбонат лития
| |
| Другие имена
Дилитий карбонат, Карболит, Цибалит-С, Дюралит, Эскалит, Литан, Литизин, Литобид, Литонат, Литотабс Приадель, Забуелит
| |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol )
|
|
| КЭБ | |
| ХЭМБЛ | |
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.008.239 |
| КЕГГ | |
ПабХим CID
|
|
| номер РТЭКС |
|
| НЕКОТОРЫЙ | |
Панель управления CompTox ( EPA )
|
|
| Характеристики | |
| Что 22 3 | |
| Молярная масса | 73.89 g/mol |
| Появление | Белый порошок без запаха |
| Плотность | 2,11 г/см 3 |
| Температура плавления | 723 ° C (1333 ° F; 996 К) |
| Точка кипения | 1310 ° C (2390 ° F; 1580 К) Разлагается при ~1300 °C |
| |
Произведение растворимости ( K sp )
|
8.15 × 10 −4 [ 2 ] |
| Растворимость | Нерастворим в ацетоне , аммиаке , спирте. [ 3 ] |
| −27.0·10 −6 см 3 /моль | |
Показатель преломления ( n D )
|
1.428 [ 4 ] |
| Вязкость |
|
| Термохимия | |
Теплоемкость ( С )
|
97,4 Дж/моль·К [ 3 ] |
Стандартный моляр
энтропия ( S ⦵ 298 ) |
90,37 Дж/моль·К [ 3 ] |
Стандартная энтальпия
образование (Δ f H ⦵ 298 ) |
−1215,6 кДж/моль [ 3 ] |
Свободная энергия Гиббса (Δ f G ⦵ )
|
−1132,4 кДж/моль [ 3 ] |
| Опасности | |
| Безопасность и гигиена труда (OHS/OSH): | |
Основные опасности
|
Раздражающий |
| СГС Маркировка : | |
 [ 5 ]
| |
| Предупреждение | |
| Х302 , Х319 [ 5 ] | |
| П305+П351+П338 [ 5 ] | |
| точка возгорания | Невоспламеняющийся |
| Летальная доза или концентрация (LD, LC): | |
ЛД 50 ( средняя доза )
|
525 мг/кг (перорально, крыса) [ 6 ] |
| Паспорт безопасности (SDS) | КМГС 1109 |
| Родственные соединения | |
Другие катионы
|
Карбонат натрия Карбонат калия Карбонат рубидия Карбонат цезия |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
| |
Карбонат лития — неорганическое соединение , литиевая соль угольной кислоты с формулой Li.
22
3 . Эта белая соль широко используется при обработке оксидов металлов. Он входит в список основных лекарственных средств Всемирной организации здравоохранения. [ 7 ] за его эффективность в лечении расстройств настроения, таких как биполярное расстройство . [ 8 ] [ 7 ]
Использование
[ редактировать ]Карбонат лития является важным промышленным химикатом . Его основное применение — в качестве предшественника соединений, используемых в литий-ионных батареях.
Стекла, полученные из карбоната лития, используются при изготовлении посуды. как для тугого, так и для сильного обжига Карбонат лития является распространенным ингредиентом керамической глазури . Образует легкоплавкие флюсы с кремнеземом и другими материалами. Его щелочные свойства способствуют изменению состояния красителей из оксидов металлов в глазури , особенно красного оксида железа ( Fe
22О
3 ). Цемент схватывается быстрее, если он приготовлен с карбонатом лития, и его можно использовать для клеев для плитки . При добавлении к трифториду алюминия он образует LiF , который является превосходным электролитом для обработки алюминия . [ 9 ]
Аккумуляторные батареи
[ редактировать ]Соединения, полученные из карбоната лития, имеют решающее значение для литий-ионных аккумуляторов . Карбонат лития можно превратить в гидроксид лития в качестве промежуточного продукта. На практике два компонента батареи изготавливаются из соединений лития: катод и электролит . Электролитом является раствор гексафторфосфата лития , а в качестве катода используется одна из нескольких литированных структур, наиболее популярными из которых являются оксид лития-кобальта и фосфат лития-железа .
Медицинское использование
[ редактировать ]В 1843 году карбонат лития использовали для лечения камней в мочевом пузыре . В 1859 году некоторые врачи рекомендовали терапию солями лития при ряде заболеваний , включая подагру , мочевые камни , ревматизм , манию , депрессию и головную боль .
В 1948 году Джон Кейд обнаружил антиманиакальное действие ионов лития. [ 10 ] Это открытие привело к использованию карбоната лития в качестве психиатрического препарата для лечения мании, повышенной фазы биполярного расстройства . Карбонат лития, отпускаемый по рецепту из аптеки , пригоден для использования в качестве лекарства для людей, но промышленный карбонат лития не подходит, поскольку он может содержать небезопасные уровни токсичных тяжелых металлов или других токсикантов . После приема внутрь карбонат лития диссоциирует на фармакологически активные ионы лития (Li + ) и (нетерапевтический) карбонат , при этом 300 мг карбоната лития содержат примерно 8 мг-экв (8 ммоль ) ионов лития. [ 8 ] По данным Управления по контролю за продуктами и лекарствами (FDA), 300–600 мг карбоната лития, принимаемые два-три раза в день, типичны для поддержания биполярного расстройства I типа у взрослых. [ 8 ] где точная назначаемая доза варьируется в зависимости от таких факторов, как концентрация лития в сыворотке пациента, которую должен тщательно контролировать врач, чтобы избежать токсичности лития и потенциального повреждения почек (или даже почечной недостаточности ) из -за индуцированного литием нефрогенного несахарного диабета . [ 11 ] [ 8 ] Обезвоживание и некоторые лекарства, включая НПВП, такие как ибупрофен , могут повысить концентрацию лития в сыворотке крови до небезопасного уровня, тогда как другие лекарства, такие как кофеин , могут снизить концентрацию. В отличие от элементарных ионов натрия , калия и кальция , не существует известного клеточного механизма, специально предназначенного для регулирования внутриклеточного лития. Литий может проникать в клетки через эпителиальные натриевые каналы . [ 12 ] Ионы лития мешают процессам переноса ионов , которые передают и усиливают сообщения, передаваемые клеткам мозга. [ 13 ] Мания связана с нерегулярным повышением активности протеинкиназы C (PKC) в головном мозге. Карбонат лития и вальпроат натрия , еще один препарат, традиционно используемый для лечения этого заболевания, действуют на мозг, ингибируя активность ПКС, и помогают вырабатывать другие соединения, которые также ингибируют ПКС. [ 14 ] Свойства карбоната лития по контролю настроения до конца не изучены. [ 15 ]
Риски для здоровья
[ редактировать ]Прием солей лития имеет риски и побочные эффекты. Известно, что длительное использование лития для лечения психических расстройств приводит к приобретенному нефрогенному несахарному диабету . [ 16 ] литием Интоксикация может повлиять на центральную нервную систему и почечную систему и привести к летальному исходу. [ 17 ] В течение длительного периода литий может накапливаться в основных клетках собирательных трубочек и влиять на выработку антидиуретического гормона (АДГ), который регулирует водопроницаемость основных клеток собирательных трубочек. [ 12 ] Медуллярный интерстиций системы собирательных трубочек естественным образом имеет высокую концентрацию натрия и пытается ее поддерживать. Не существует известного механизма, позволяющего клеткам отличать ионы лития от ионов натрия, поэтому может произойти повреждение почек нефронов , если концентрация лития становится слишком высокой в результате обезвоживания , гипонатриемии , диеты с необычно низким содержанием натрия или приема некоторых лекарств.
Красный пиротехнический краситель
[ редактировать ]Карбонат лития используется для придания фейерверкам красного цвета . [ 18 ]
Свойства и реакции
[ редактировать ][ 19 ] В отличие от карбоната натрия , образующего как минимум три гидрата , карбонат лития существует только в безводной форме. Его растворимость в воде низкая по сравнению с другими солями лития. Выделение лития из водных экстрактов литиевых руд позволяет извлечь выгоду из этой плохой растворимости. Его кажущаяся растворимость увеличивается в 10 раз под небольшим давлением углекислого газа ; этот эффект обусловлен образованием метастабильного бикарбоната лития , который более растворим: [ 9 ]
- Что
22
3 + СО
2 + Ч
2 О ⇌ 2 LiHCO
3
Добыча карбоната лития при высоких давлениях CO
2 и его осаждение при разгерметизации является основой Квебекского процесса.
Карбонат лития также можно очистить, используя его пониженную растворимость в горячей воде. Таким образом, нагревание насыщенного водного раствора вызывает кристаллизацию Li
22
3 . [ 20 ]
Карбонат лития и другие карбонаты группы 1 плохо декарбоксилируются . Ли
22
3 разлагается при температуре около 1300 °C.
Производство
[ редактировать ]Литий добывается в основном из двух источников: сподумена в пегматитовых месторождениях и солей лития в подземных рассолах . В 2020 году было произведено около 82 000 тонн, что свидетельствует о значительном и последовательном росте. [ 21 ]
Из подземных рассолов
[ редактировать ]В Салар-де-Атакама в пустыне Атакама на севере Чили из рассола производят карбонат и гидроксид лития. [ 22 ] [ 23 ]
В ходе этого процесса рассол, богатый литием, перекачивается из-под земли в неглубокие поддоны для испарения. Рассол содержит множество различных растворенных ионов, и по мере увеличения их концентрации соли выпадают в осадок из раствора и опускаются. Оставшуюся надосадочную жидкость используют на следующем этапе. Последовательность промывки может меняться в зависимости от концентрации ионов в конкретном источнике рассола.
В первой кастрюле кристаллизуется галит (хлорид натрия или поваренная соль). Это имеет небольшую экономическую ценность и выбрасывается. Надосадочную жидкость с постоянно увеличивающейся концентрацией растворенных твердых веществ последовательно переносят в ванну из сильвинита (хлорид натрия-калия), ванну из карналита (хлорид калия-магния) и, наконец, в ванну, предназначенную для максимизации концентрации хлорида лития. Процесс занимает около 15 месяцев. Концентрат (30-35% раствор хлорида лития) доставляется на грузовиках в Салар-дель-Кармен. Там бор и магний удаляются (обычно остаточный бор удаляется путем экстракции растворителем и/или ионного обмена , а магний - путем повышения pH выше 10 с помощью гидроксида натрия ). [ 24 ] затем на последнем этапе путем добавления карбоната натрия желаемый карбонат лития осаждается, отделяется и обрабатывается.
Некоторые побочные продукты процесса выпаривания также могут иметь экономическую ценность.
В этом бедном водой регионе уделяется большое внимание использованию воды. SQM заказала анализ жизненного цикла (LCA), который пришел к выводу, что потребление воды для производства гидроксида и карбоната лития SQM значительно ниже, чем среднее потребление при производстве основного процесса переработки руды с использованием сподумена . Более общий ОЖЦ предполагает обратное для добычи из резервуаров. [ 25 ]
Большая часть производства рассола сосредоточена в « литиевом треугольнике » Южной Америки.
Из «геотермального» рассола
[ редактировать ]Потенциальным источником лития являются фильтраты геотермальных скважин , выносимые на поверхность. [ 26 ] Восстановление лития было продемонстрировано в полевых условиях; литий отделяют простым осаждением и фильтрацией. [ 27 ] Технологические и экологические затраты в первую очередь относятся к уже работающей скважине; Таким образом, чистое воздействие на окружающую среду может быть положительным. [ 28 ]
рассол проекта United Downs Deep Geothermal Power возле Редрута утверждает, что Компания Cornish Lithium ценен из-за его высокой концентрации лития (220 мг/л) с низким содержанием магния (<5 мг/л) и общего содержания растворенных твердых веществ <29 г/л. Л, [ 29 ] и расходом 40-60л/с. [ 25 ]
Из руды
[ редактировать ]α-сподумен обжигают при 1100°C в течение 1 часа, чтобы получить β-сподумен, затем обжигают при 250°C в течение 10 минут с серной кислотой. [ 30 ] [ 22 ]
По состоянию на 2020 год Австралия была крупнейшим в мире производителем литиевых промежуточных продуктов. [ 31 ] все на основе сподумена.
В последние годы горнодобывающие компании начали разведку литиевых проектов в Северной Америке , Южной Америке и Австралии с целью выявления экономически выгодных месторождений, которые потенциально могут обеспечить новые поставки карбоната лития в эксплуатацию для удовлетворения растущего спроса на этот продукт. [ 32 ]
Из глины
[ редактировать ]В 2020 году Tesla Motors объявила о революционном процессе извлечения лития из глины в Неваде с использованием только соли и без кислоты. Это было встречено со скептицизмом. [ 33 ]
От аккумуляторов с истекшим сроком службы
[ редактировать ]Несколько небольших компаний занимаются переработкой отработанных батарей , уделяя особое внимание восстановлению меди и кобальта. Некоторые восстанавливают карбонат лития вместе с соединением Li 2 Al 4 (CO 3 )(OH) 12 ⋅3H 2 O. также. [ 34 ] [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ]
Другой
[ редактировать ]В апреле 2017 года компания MGX Minerals сообщила, что получила независимое подтверждение своего процесса быстрой экстракции лития для извлечения лития и других ценных минералов из нефти и газа сточных вод рассолов . [ 38 ]
Было предложено извлечь литий из морской воды с помощью электродиализа , но это коммерчески нежизнеспособно. [ 39 ]
Естественное явление
[ редактировать ]Природный карбонат лития известен как забуелит . [ 40 ] Этот минерал связан с месторождениями некоторых соленых озер и некоторых пегматитов . [ 41 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Зейделл, Атертон; Линке, Уильям Ф. (1952). Растворимость неорганических и органических соединений . Ван Ностранд.
- ^ Джон Рамбл (18 июня 2018 г.). Справочник CRC по химии и физике (99 изд.). ЦРК Пресс. стр. 5–188. ISBN 978-1-138-56163-2 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж «карбонат лития» . Химик.ру . 19 марта 2007 г. Архивировано из оригинала 31 августа 2017 г. Проверено 2 января 2017 г.
- ^ Прадьот Патнаик. Справочник неорганических химикатов . МакГроу-Хилл, 2002 г., ISBN 0-07-049439-8
- ^ Jump up to: а б с Sigma-Aldrich Co. , Карбонат лития . Проверено 3 июня 2014 г.
- ^ Майкл Чемберс. «ChemIDplus - 554-13-2 - XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L - Карбонат лития [USAN: USP: JAN] - Поиск аналогичных структур, синонимы, формулы, ссылки на ресурсы и другая химическая информация» . Chem.sis.nlm.nih.gov . Архивировано из оригинала 17 января 2017 г. Проверено 2 января 2017 г.
- ^ Jump up to: а б Всемирная организация здравоохранения (2023 г.). Выбор и использование основных лекарств на 2023 г.: веб-приложение A: Типовой список основных лекарств Всемирной организации здравоохранения: 23-й список (2023 г.) . Женева: Всемирная организация здравоохранения. hdl : 10665/371090 . ВОЗ/MHP/HPS/EML/2023.02.
- ^ Jump up to: а б с д «Руководство по лечению карбонатом лития» (PDF) . FDA США . Архивировано (PDF) из оригинала 27 января 2022 года . Проверено 27 января 2022 г.
- ^ Jump up to: а б Ульрих Вительманн; Ричард Дж. Бауэр (2005). «Литий и литиевые соединения». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a15_393 . ISBN 3-527-30673-0 .
- ^ Кейд, Дж. Ф. (2000). «Соли лития в лечении психотического возбуждения. 1949» . Бюллетень Всемирной организации здравоохранения . 78 (4): 518–520. ISSN 0042-9686 . ПМК 2560740 . ПМИД 10885180 .
- ^ Амдисен А. (1978). «Клинический и сывороточный мониторинг при терапии литием и литиевой интоксикации». Дж. Анал. Токсикол . 2 (5): 193–202. дои : 10.1093/jat/2.5.193 .
- ^ Jump up to: а б Лерма, Эдгар В. «Почечная токсичность лития» . До настоящего времени . Архивировано из оригинала 8 марта 2022 года . Проверено 8 марта 2022 г.
- ^ «Литий, литобид: факты о препарате, побочные эффекты и дозировка» . Medicinenet.com . 17.06.2016. Архивировано из оригинала 31 декабря 2016 г. Проверено 2 января 2017 г.
- ^ Йылдыз, А; Гулерюз, С; Анкерст, ДП; Онгур, Д; Реншоу, ПФ (2008). «Ингибирование протеинкиназы C при лечении мании: двойное слепое плацебо-контролируемое исследование тамоксифена» (PDF) . Архив общей психиатрии . 65 (3): 255–63. doi : 10.1001/archgenpsychiatry.2007.43 . ПМИД 18316672 . [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ Карбонат лития. Архивировано 19 декабря 2018 г. в Wayback Machine в PubChem.
- ^ Ричард Т. Тиммер; Джефф М. Сэндс (1 марта 1999 г.). «Литиевая интоксикация» . Журнал Американского общества нефрологов . 10 (3): 666–674. дои : 10.1681/ASN.V103666 . ПМИД 10073618 . Архивировано из оригинала 8 января 2017 г. Проверено 2 января 2017 г.
- ^ Симард, М; Гумбинер, Б; Ли, А; Льюис, Х; Норман, Д. (1989). «Интоксикация карбонатом лития. Описание случая и обзор литературы» (PDF) . Архив внутренней медицины . 149 (1): 36–46. дои : 10.1001/archinte.149.1.36 . ПМИД 2492186 . Архивировано из оригинала (PDF) 26 июля 2011 г. Проверено 11 сентября 2010 г.
- ^ «Химия фейерверков» . Архивировано из оригинала 5 июля 2020 г. Проверено 5 июля 2020 г.
- ^ Спеллман, Франция (2023). Наука лития . ЦРК Пресс.
- ^ Кейли, скорая помощь; Элвинг, П.Дж. (1939). «Очистка карбоната лития». Неорганические синтезы . Том. 1. С. 1–2. дои : 10.1002/9780470132326.ch1 . ISBN 978-0-470-13232-6 .
- ^ «Мировое производство лития 2020» . Архивировано из оригинала 3 июня 2021 г. Проверено 3 июня 2021 г.
- ^ Jump up to: а б «Устойчивое производство лития в Чили» (PDF) . КВ.М. Архивировано (PDF) из оригинала 5 ноября 2020 г. Проверено 1 декабря 2020 г.
- ^ Тельсниг, Томас; Потц, Кристиан; Хаас, Янник; Элтроп, Людгер; Пальма-Бенке, Родриго (2017). Возможности для интеграции солнечных технологий в чилийскую литийдобывающую промышленность – сокращение выбросов парниковых газов, связанных с технологическими процессами, от стратегических ресурсов хранения . Solarpaces 2016: Международная конференция по концентрации солнечной энергии и химическим энергетическим системам. Материалы конференции AIP. Том. 1850. с. 110017. Бибкод : 2017AIPC.1850k0017T . дои : 10.1063/1.4984491 .
- ^ Сухой, Майк. «Извлечение лития из рассола – старая и новая химия» (PDF) . Симпозиум по критическим материалам, EXTRACTION 2018, Оттава, 26–29 августа . Архивировано из оригинала (PDF) 6 октября 2021 года . Проверено 1 декабря 2020 г.
- ^ Jump up to: а б Рано, Екатерина (25 ноября 2020 г.). «Новая «золотая лихорадка» зеленого лития» . Планета будущего . Би-би-си. Архивировано из оригинала 13 февраля 2024 года . Проверено 2 декабря 2020 г.
- ^ Паркер, Энн. Добыча геотермальных ресурсов. Архивировано 17 сентября 2012 года в Wayback Machine . Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса
- ^ Патель, П. (16 ноября 2011 г.) Стартап по улавливанию лития из геотермальных электростанций. Архивировано 3 февраля 2013 г. на archive.today . Technologyreview.com
- ^ Уолд, М. (28 сентября 2011 г.) Стартап в Калифорнии планирует улавливать литий и увеличивать долю рынка. Архивировано 8 апреля 2017 г. в Wayback Machine . Нью-Йорк Таймс
- ^ «Cornish Lithium выпускает глобально значимые марки лития» . Корнуэльский литий . 17 сентября 2020 года. Архивировано из оригинала 17 июля 2021 года . Проверено 17 июля 2021 г.
- ^ Мешрам, Пратима; Панди, Б.Д.; Манкханд, ТР (1 декабря 2014 г.). «Извлечение лития из первичных и вторичных источников путем предварительной обработки, выщелачивания и разделения: комплексный обзор» . Гидрометаллургия . 150 : 192–208. Бибкод : 2014HydMe.150..192M . doi : 10.1016/j.гидромет.2014.10.012 . Архивировано из оригинала 13 июня 2021 года . Проверено 2 декабря 2020 г.
- ^ Яскула, Брайан В. (январь 2020 г.). «Обзор минеральных товаров за 2020 год» (PDF) . Геологическая служба США . Архивировано (PDF) из оригинала 1 ноября 2020 г. Проверено 29 июня 2020 г.
- ^ «Младшие горнодобывающие компании, занимающиеся разведкой лития» . www.juniorminingnetwork.com. Архивировано из оригинала 31 марта 2017 г. Проверено 30 марта 2017 г.
- ^ Шайдер, Эрнест (24 сентября 2020 г.). «План Tesla в Неваде по производству лития сталкивается с серьезными препятствиями на пути к производству» . Рейтер . Архивировано из оригинала 18 января 2021 года . Проверено 2 декабря 2020 г.
- ^ Серна-Герреро, Родриго (5 ноября 2019 г.). «Критический обзор процессов переработки литий-ионных аккумуляторов с точки зрения экономики замкнутого цикла» . Батареи . 5 (4): 68. doi : 10.3390/batteries5040068 .
- ^ Долотко, Александр; Герке, Никлас; Маллиариду, Триантафилия; Сивек, Рафаэль; Херрманн, Лаура; Хунзингер, Беттина; Кнапп, Майкл; Эренберг, Гельмут (28 марта 2023 г.). «Универсальное и эффективное извлечение лития для переработки литий-ионных аккумуляторов методами механохимии» . Химия связи . 6 (1). Springer Science and Business Media LLC: 49. doi : 10.1038/s42004-023-00844-2 . ISSN 2399-3669 . ПМЦ 10049983 . ПМИД 36977798 .
- ^ Кропачев Андрей; Калабский, Игорь (2020). «Гидрометаллургическое получение гидрата гидроксида карбоната алюминия лития Li2Al4(CO3)(OH)12·3H2O из раствора алюмината». Минеральное машиностроение . 155 . Elsevier BV: 106470. doi : 10.1016/j.mineng.2020.106470 . ISSN 0892-6875 .
- ^ Дэйв Борлейс (15 мая 2023 г.). Переработка аккумуляторов стала намного лучше (видео на YouTube). Лондон: Просто подумайте. Архивировано из оригинала 14 мая 2023 года . Проверено 15 мая 2023 г.
- ^ «MGX Minerals получает независимое подтверждение процесса быстрого извлечения лития» . www.juniorminingnetwork.com. 20 апреля 2017 г. Архивировано из оригинала 20 апреля 2017 г. Проверено 20 апреля 2017 г.
- ^ Мартин, Ричард (8 июня 2015 г.). «Квест по добыче морской воды для получения лития» . Обзор технологий Массачусетского технологического института . Архивировано из оригинала 08 марта 2020 г. Проверено 10 февраля 2016 г.
- ^ Дэвид Бартельми. «Данные о забуэлитовых минералах» . Минералогическая база данных . Архивировано из оригинала 30 мая 2023 г. Проверено 7 февраля 2010 г.
- ^ «mindat.org» . Архивировано из оригинала 27 июня 2018 г. Проверено 24 мая 2018 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|