Litiumkarbonaat

Litiumkarbonaat (Li₂CO₃) is 'n sout van litium en koolsuur.

Eienskappe

Algemeen
Naam	Litiumkarbonaat
Sistematiese naam	Litiumkarbonaat
Struktuurformule van
Chemiese formule	Li2CO3
Molêre massa	73,89 [g/mol]
CAS-nommer	554-13-2
Voorkoms	Wit vastestof
Fasegedrag
Selkonstantes	a = 8.3526 Å, b = 4.974 Å, c = 6.1894 Å, β = 114.68°
Ruimtegroep	C2/c
Nommer	15
Smeltpunt	618 °C
Kookpunt	(ontbind)1310 °C
Digtheid	2,11 [g/cm3] @25 °C
Oplosbaarheid	8,4 [g/L] water @293K
Ksp	2,5 10-2
Brekingsindeks	1,428
Cp(s)	97,4 [J/mol.K]
Suur-basis eienskappe
pKa
Veiligheid
Flitspunt	onbrandbaar
LD50	525 [mg/kg] (rot)
Tensy anders vermeld is alle data vir standaardtemperatuur en -druk toestande.
Portaal Chemie

Chemiese eienskappe

Litiumkarbonaat is anders as die ander alkalimetaalkarbonate taamlik sleg in water oplosbaar. Uit 'n oplossing van litiumchloried, wat goed oplos, kan dit met ammoniumkarbonaat neergeslaan word:

$2Li^{+}(aq)+2Cl^{-}(aq)+2NH_{4}^{+}(aq)+CO_{3}^{2-}(aq)\rightarrow Li_{2}CO_{3}(s)\downarrow +2Cl^{-}(aq)+2NH_{4}^{+}(aq)$

Litiumkarbonaat ontbind in teenstelling tot ander alkalimetaalkarbonate by verhitting maklik in litiumoksied en koolstofdioksied:

$Li_{2}CO_{3}(s)\xrightarrow {hitte} Li_{2}O(s)+CO_{2}(g)\uparrow$

Kristalstruktuur

Litiumkarbonaat kristalliseer in 'n monokliniese struktuur. Die driehoekige karbonaatione is amper in heksagonale lae gerangskik wat is die rigting van de c*-as met litiumione daartussen gestapel is. Die litiumione word deur tetraëdersvan vier suurstofatome omring. Dergelike pseudoheksagonale lae word ook in LiKCO₃, K₂CO₃ en CaCO₃ aangetref maar die koördinasie van die kalium- en kalsiumione is anders omdat hulle baie groter is.

Eutektiese mengsel

Litium- en natriumkarbonaat vorm 'n eutektiese megnsel dat teen 498,3 °C smelt. (Smeltwarmte is 330,8 [J/g]). Hierdie smelt word as elektroliet in karbonaatbrandstofselle aangewend vanweë sy hoë ioniese geleibaarheid en gerieflike temperatuurbereik. Die karbonate kan in 'n stikstofatmosfeer teen 600 °C 'n mate van CO₂-verlies ondergaan, maar dit kan in 'n atmosfeer van koolstofdioksied verhelp word.{{

Aanwendings

Litiumkarbonaat is die grondstof vir die vervaardiging van litiumioonbatterye en die vraag na hierdie stof het in die jare 2010 en 2020 baie toegeneem. Voorspellings vir die vraag- en aanbodsituatie van die litiumhulpbronne van die wêreld sê dat teen 2050-2100 die vraag 1,69-2,12 Mt (volgens Mohr) of 3,5-7,5 MT (volgens Ambrose) sal bereik. Hulle skattings vir die aanbod is 1,62-2,58 Mt en 4,4-7,5 Mt, onderskeidelik.

Mynbou

Daar is drie belangrike bronne van litium:

1. pekel
2. pegmatiete
3. sedimentêre rotse

Daar word in China in 2023 pekel ontgin, maar amper 70% van die produksie kom van spodumeen en lepidoliet. Die verwerking van hierdie ertse veris nogtans energie en veroorsaak maklik besoedeling. Pekel word soms in soutmere gevind, maar dikwels ook ondergronds. Die pegmatiete bevat spodumeen, lepidoliet,petaliet en zinnwaldiet. Die sedimentêre bron sluit jadaliet en litiumhoudende klei in. Spodumeen is die wêreld se belangrikste litiumerts. Sy teoretiese %Li₂O kan 8,03% bereik. Lepidoliet se maksimum is 7,7%, maar dit bevat ook kalium, rubidium en sesium. Petaliet en zinnwaldiet se maksimum %Li₂O is 3,42% en 4,5%.

Daar is verskeie metodes om litium uit spodumeen of lepidoliet vry te stel en as litiumkarbonaat neer te slaan .

• Die swawelsuurmetode kalsineer eers die gemale erts en stel dit bloot aan swawelsuur. Die opgeloste litiumione word met natiumkarbonaat neegeslaan
• Die waterstoffluoried-metode vereis geen kalsinering niet omdat HF silikate in (si) F-gas omsit
• Die waterstofchloried of salpetersuur metode vereis kalsinering
• Die alkalimetode gebruik natriumhidroksied, kalsiumhidroksied of natriumkarbonaat om die gekalsineerde erts te bewerk
• Die sulfaatmetode verhit die gekalsineerde poeier met oormaat kaliumsulfaat en loog dit uit met verdunde swawelsuur. Dit beteken minder besoedeling met swawelsuur, maar die produk bevat kalium.
• Die chloormetodes gebuik óf natriumchloried of chloor om oplosbare litiumchloried te vorm