Introduction
Le lithium (symbole Li, numéro atomique 3) est le premier métal du tableau périodique. Appartenant au groupe des alcalins, il possède des propriétés physiques et chimiques singulières dues à sa petite taille atomique et à sa faible densité. Son histoire, de la découverte scientifique à l'exploitation industrielle, reflète l'évolution des technologies, faisant de lui un acteur clé dans la transition énergétique et le traitement de troubles psychiatriques.
Description
Le lithium est un métal argenté, mou et léger, avec une densité de seulement 0,534 g/cm³, environ moitié moins dense que l'eau. Il flotte donc sur les hydrocarbures légers. C'est un élément très réactif : il s'oxyde rapidement à l'air, réagit violemment avec l'eau en dégageant de l'hydrogène, et brûle avec une flamme cramoisie caractéristique. Dans la nature, il n'est présent qu'en combinaison avec d'autres éléments, principalement dans des minéraux comme la spodumène, la lépidolite et la pétalite, ou dissous dans les saumures de lacs salés et de gisements souterrains. Sa production industrielle se fait principalement par électrolyse d'un mélange fondu de chlorure de lithium et de chlorure de potassium, ou par évaporation et traitement de saumures.
Histoire
Le lithium a été découvert en 1817 par le chimiste suédois Johan August Arfwedson, alors qu'il analysait le minéral pétalite dans le laboratoire de Jöns Jacob Berzelius. Berzelius lui donna le nom de 'lithion', du grec 'lithos' (pierre), pour souligner sa découverte dans le règne minéral, par opposition au sodium et au potassium trouvés dans les cendres végétales. Le métal pur a été isolé pour la première fois en 1821 par William Thomas Brande par électrolyse de l'oxyde de lithium, puis en plus grande quantité par Robert Bunsen et Augustus Matthiessen en 1855. Son utilisation industrielle a débuté au début du XXe siècle dans les graisses lubrifiantes et la métallurgie. La découverte de son efficacité comme stabilisateur de l'humeur par John Cade en 1949 a révolutionné la psychiatrie. L'essor des batteries lithium-ion, commercialisées par Sony en 1991, a définitivement transformé son statut en celui d'une ressource critique.
Caracteristiques
Propriétés atomiques : Numéro atomique 3, masse atomique 6,94 u. Configuration électronique [He] 2s¹, ce qui lui confère une grande tendance à perdre son électron de valence pour former l'ion Li⁺. C'est l'élément solide ayant la plus grande capacité calorifique massique. Propriétés chimiques : Il forme des composés principalement ioniques. Le carbonate de lithium (Li₂CO₃) est le sel le plus utilisé en médecine et en céramique. L'hydroxyde de lithium (LiOH) est utilisé dans les systèmes de purification d'air des sous-marins et des vaisseaux spatiaux. Le lithium possède également des isotopes : le lithium-7 (92,5% d'abondance naturelle) et le lithium-6 (7,5%), ce dernier étant utilisé pour produire du tritium dans les réacteurs à fusion et ayant des applications militaires.
Importance
L'importance du lithium est aujourd'hui multidimensionnelle. 1) Technologique et énergétique : Il est au cœur des batteries lithium-ion et lithium-polymère qui équipent les véhicules électriques, les smartphones, les ordinateurs portables et les systèmes de stockage d'énergie renouvelable. Sa haute densité énergétique et sa faible autodécharge en font le meilleur choix actuel. 2) Médicale : Les sels de lithium (principalement le carbonate) sont le traitement de référence pour le trouble bipolaire, réduisant efficacement la fréquence et l'intensité des épisodes maniaques et dépressifs. Son mécanisme d'action, bien que complexe, implique des effets sur les systèmes de neurotransmission. 3) Industrielle : Il est utilisé dans les verres et céramiques (pour abaisser le point de fusion et augmenter la résistance), les graisses lubrifiantes haute température, et les alliages métalliques légers (notamment en aéronautique). Son statut de 'pétrole blanc' en fait un enjeu géopolitique majeur, avec une course à l'exploitation des gisements (triangle du lithium : Argentine, Bolivie, Chili ; Australie ; Chine).
