Ανθρακικό λίθιο

Το ανθρακικό λίθιο (αγγλικά: lithium carbonate) είναι άλας του λιθίου με χημικό τύπο Li₂C0₃. Στις συνηθισμένες συνθήκες (Τ = 25 °C, P = 1 atm) είναι άχρωμο κρυσταλλικό στερεό που χρησιμοποιείται στην κατεργασία μεταλλικών οξειδίων, αλλά και στην παραγωγή ψυχιατρικών φαρμάκων, ηλεκτρομονωτικής πορσελάνης, οξεοστεγών εύτηκτων σμάλτων, ειδικών υάλων και πολύ σκληρών υαλοκρυστάλλων με υψηλή διηλεκτρική σταθερά. Είναι ακόμη, συστατικό των πυροτεχνημάτων και καταλύτης πολυμερισμού. Βρίσκεται στη φύση με τη μορφή του σπάνιου ορυκτού ζαμπουγελίτη (zabuyelite)^[1]. Καθαρό ανθρακικό λίθιο παράγεται:
1. Με τη διάλυση διοξειδίου του άνθρακα σε διάλυμα υδροξειδίου του λιθίου:

${\displaystyle \mathrm {2LiOH+CO_{2}{\xrightarrow {}}Li_{2}CO_{3}+H_{2}O} }$

Ανθρακικό λίθιο
Γενικά
Όνομα IUPAC	Ανθρακικό λίθιο
Άλλες ονομασίες	Ανθρακικό διλίθιο Ανθρακολίθιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	Li2CO3
Μοριακή μάζα	73,891 g/mol
Αριθμός CAS	554-13-2
SMILES	[Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O
InChI	1S/CH2O3.2Li/c2-1(3)4;;/h(H2,2,3,4);;/q;2*+1/p-2
Αριθμός RTECS	OJ5800000
Αριθμός UN	2BMD2GNA4V
PubChem CID	11125
ChemSpider ID	10654
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης	723 °C
Σημείο βρασμού	1.310 °C
Πυκνότητα	2.110 kg/m3
Διαλυτότητα στο νερό	15,4 kg/m3 (0 °C) 13,2 kg/m3 (20 °C) 7,2 kg/m3 (100 °C)
Διαλυτότητα σε άλλους διαλύτες	αδιάλυτο σε ακετόνη και αιθανόλη.
Δείκτης διάθλασης , nD	1,428
Εμφάνιση	Λευκό στερεό
Χημικές ιδιότητες
Επικινδυνότητα
Φράσεις κινδύνου	R22, R36
Φράσεις ασφαλείας	S24
LD50	525 mg/kg
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

2. Με την επίδραση ιόντων λιθίου σε διάλυμα ανθρακικού νατρίου. Η χημική ισορροπία είναι υπέρ του σχηματισμού ανθρακικού λιθίου, γιατί είναι λιγότερο ευδιάλυτο:

${\displaystyle \mathrm {2Li^{+}+Na_{2}CO_{3}{\xrightarrow {}}Li_{2}CO_{3}+2Na^{+}} }$

Ιδιότητες

Διάγραμμα διαλυτότητας ανθρακικού λιθίου

Όπως σχεδόν όλες οι ενώσεις του λιθίου, το ανθρακικό λίθιο είναι πολυμερικό, δηλαδή η βασική δομική του μονάδα αντιστοιχεί σε πολυμερές, αν συγκριθεί με τον χημικό του τύπο. Είναι μια ιοντική ένωση. Το ανθρακικό λίθιο είναι διαλυτό στο νερό και έτσι μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πηγή ιόντων λιθίου ή και ανθρακικών. Όμως δεν είναι και τόσο ευδιάλυτο, όσο θα περίμενε κανείς, με βάση τις υπόλοιπες ανόργανες ενώσεις του λιθίου, που έχουν συνήθως εξαιρετική διαλυτότητα στο νερό. Η απομόνωση του λιθίου από υδατικά διαλύματα αξιοποιεί αυτήν τη σχετικά χαμηλή διαλυτότητα του ανθρακικού λιθίου. Η φαινομενική διαλυτότητά του αυξάνεται στο δεκαπλάσιο με την επίδραση διοξειδίου του άνθρακα υπό ήπια πίεση, λόγω σχηματισμού του πιο ευδιάλυτου όξινου ανθρακικού λιθίου:

${\displaystyle \mathrm {Li_{2}CO_{3}+CO_{2}+H_{2}O{\xrightarrow {}}2LiHCO_{3}} }$

Το ανθρακικό λίθιο διασπάται σε θερμοκρασίες άνω των 1300 °C^[2]:

${\displaystyle \mathrm {Li_{2}CO_{3}{\xrightarrow {>1300^{o}C}}Li_{2}O+CO_{2}\uparrow } }$

Ακόμη, μπορεί να αναχθεί από άνθρακα, σχηματίζοντας καρβίδιο του λιθίου και μονοξείδιο του άνθρακα^[2]:

${\displaystyle \mathrm {Li_{2}CO_{3}+4C{\xrightarrow {}}Li_{2}C_{2}+3CO\uparrow } }$

Εφαρμογές

Το ανθρακικό λίθιο είναι σημαντικό βιομηχανικό χημικό. Σχηματίζει χαμηλού σημείου τήξης συντήγματα με το πυρίτιο και άλλα υλικά. Γυαλικά που παράγονται από ανθρακικό λίθιο είναι χρήσιμα ως σκεύη φούρνου. Το ανθρακικό λίθιο είναι ένα συνηθισμένο συστατικό για κεραμικά λούστρα. Οι αλκαλικές του ιδιότητες είναι ευνοϊκές για την αλλαγή της κατάστασης των χρωστικών οξειδίων μετάλλων σε λούστρα, ιδιαίτερα για το κόκκινο του τριοξείδιου του σιδήρου (Fe₂O₃). Το τσιμέντο πήζει πιο γρήγορα αν παραχθεί με ανθρακικό λίθιο. Όταν προσθέτεται σε χλωριούχο αργίλιο (AlF₃), παράγει φθοριούχο λίθιο (LiF) που δίνει ένα ανώτερο ηλεκτρολύτη για την κατεργασία του αλουμίνιου^[3]. Το ανθρακικό λίθιο χρησιμοποιήθηκε ως ενεργό υλικό σε αισθητήρες διοξείδιου του άνθρακα^[4]. Χρησιμοποιήθηκε ακόμη στην κατασκευή των περισσότερων καθόδων μπαταριών λιθίου, που είναι φτιαγμένες από οξείδιο λιθίου-κοβαλτίου.

Ιατρικές εφαρμογές

Κύριο λήμμα: Φαρμακολογία λιθίου

Το 1843, το ανθρακικό λίθιο χρησιμοποιήθηκε ως ένας νέος διαλύτης για για πέτρες στην ουροδόχο κύστη. Το 1859, κάποιοι γιατροί συνταγογράφησαν μια θεραπεία με άλατα λιθίου για έναν αριθμό νοσημάτων που περιλάμβαναν αρθρίτιδα, πέτρες στην ουροδόχο κύστη, ρευματισμούς, μανία, κατάθλιψη και κεφαλαλγία. Το 1949, ο Τζων Κέιντ (John Cade) ανακάλυψε τις αντιμανιακές ιδιότητες των ιόντων λιθίου. Αυτή η γνώση οδήγησε το λίθιο και ειδικότερα το ανθρακικό λίθιο να χρησιμοποιείται για την αντιμετώπιση της μανίας που σχετίζεται με διπολική διαταραχή.

Τα ιόντα λιθίου παρεμβαίνουν στις διεργασίες μεταφοράς ιόντων (δείτε το αντλία νατρίου) που σχετίζονται με τη μεταφορά μηνυμάτων στα εγκεφαλικά κύτταρα^[5]. Στις κρίσεις μανίας παρατηρήθηκε μη φυσιολογική αύξηση της δράσης της πρωτεΐνης κινάσης C (PKC) μέσα στον εγκέφαλο. Μια πρόσφατη έρευνα έδειξε ότι το ανθρακικό λίθιο και το βαλπροϊκό νάτριο, ένα άλλο παραδοσιακό φάρμακο για τη διαταραχή, δρουν στον εγκέφαλο παρεμποδίζοντας τη δράση της κινάσης C και επιπλέον βοηθούν την παραγωγή και άλλων ενώσεων που επίσης παρεμποδίζουν τη δράση της κινάσης C^[6]. Επιπρόσθετα, σύμφωνα με ιταλική έρευνα σε 44 άτομα, ημερίσιες δόσεις λιθίου βρέθηκε ότι καθυστερούν την επιδείνωση της αμυοτροφικής πλευρικής σκλήρυνσης (ALS). Καμιά άλλη θεραπεία δεν είχε τόσο δραματική επίπτωση πάνω στην ασθένεια^[7]. Εκτός από τα παραπάνω ευρήματα, υπάρχει μεγάλος βαθμός άγνοιας σε ότι αφορά τις ιδιότητες του λιθίου για ρύθμιση της ανθρώπινης διάθεσης.

Τελευταία, χρησιμοποιήθηκε τοπικά λίθιο και σε δερματολογικές διαταραχές, όπως μολύνσεις από ιό έρπητα. Τα άλατα του λιθίου όταν χρησιμοποιούνται σε μικρές δόσεις δεν προκαλούν εθισμό, αλλά υπάρχει ένας αριθμός κινδύνων και παρενεργειών που σχετίζονται με τη χρήση τους, ιδιαίτερα σε υψηλότερες δόσεις. Η λιθιοδηλητηρίαση προσβάλλει το κεντρικό νευρικό σύστημα και είναι δυνητικά θανατηφόρα.

Πυροτεχνήματα

Το ανθρακικό λίθιο χρησιμοποιείται σε πυροτεχνήματα, γιατί το λίθιο χρωματίζει σε βαθύ κόκκινο τις φλόγες.

Πηγές

Ανθρακικό άλας λίθιου

Παρατηρήσεις, υποσημειώσεις και αναφορές

1. David Barthelmy. «Zabuyelite Mineral Data». Mineralogy Database. Ανακτήθηκε στις 7 Φεβρουαρίου 2010.
2. R. Abegg, F. Auerbach, I. Koppel: "Handbuch der anorganischen Chemie", Verlag S. Hirzel, 1908, 2. Band, 1. Teil, S. 146ff. Volltext
3. Ulrich Wietelmann, Richard J. Bauer "Lithium and Lithium Compounds" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2005, Wiley-VCH: Weinheim.
4. «Technical Information for Carbon Dioxide Sensors» (PDF). Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο (PDF) στις 24 Δεκεμβρίου 2012. Ανακτήθηκε στις 3 Ιανουαρίου 2012.
5. Medical use
6. 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». Archives of general psychiatry 65 (3): 255–63. doi:10.1001/archgenpsychiatry.2007.43. PMID 18316672.
7. «MDA Research|Lithium Slows ALS Progression In Study». Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 6 Δεκεμβρίου 2008. Ανακτήθηκε στις 3 Ιανουαρίου 2012.