КАРБОНАТ ЛИТИЯ (LI2CO3): СТРОЕНИЕ, СВОЙСТВА, ПРИМЕНЕНИЕ - ХИМИЯ - 2026

Карбонат лития представляет собой неорганическое твердое вещество , содержащее две литиевые катионы Li ⁺ и карбонат - анион СО ₃ ^{2 -} . Его химическая формула - Li ₂ CO ₃ . Li ₂ CO ₃ представляет собой белое кристаллическое твердое вещество, которое может быть получено реакцией между гидроксидом лития и диоксидом углерода.

Карбонат лития имеет очень высокую температуру плавления, поэтому его используют при изготовлении стекла, керамики и фарфора. Он находит широкое применение, например, в перезаряжаемых литиевых батареях, при приготовлении других литиевых соединений, в сварочных электродах и лакокрасочных материалах.

Карбонат лития Li ₂ CO ₃ твердый. Фотография сделана w: Пользователь: Walkerma в июне 2005 г. Источник: Wikimedia Commons.

Li ₂ CO _{3 также используется} в цементных смесях для быстрого схватывания и в производстве алюминия.

Одно из его наиболее важных применений - лечение некоторых психических заболеваний, таких как депрессия и чрезмерно агрессивное поведение, среди других состояний.

Однако его использование в качестве лекарственного средства должно должным образом контролироваться медицинскими специалистами, поскольку люди, принимающие Li ₂ CO _3, могут испытывать вредные последствия для здоровья, такие как гипотиреоз (снижение функции щитовидной железы).

Структура

Литий карбонат состоит из двух лития Li ⁺ катионов и CO ₃ ^{2 -} карбоната аниона .

Структура карбоната лития Li ₂ CO ₃ . Адриан Хэндс. Источник: Wikimedia Commons.

Электронная конфигурация лития в степени окисления +1 равна 1s ² 2s ⁰ , поскольку он потерял электрон с последней оболочки, что делает его более стабильным. Карбонат-ион CO ₃ ^{2 -} имеет плоскую структуру.

Плоская структура карбонат-иона CO ₃ ^{2 -} . Бендж-bmm27. Источник: Wikimedia Commons.

Отрицательные заряды равномерно распределяются между тремя атомами кислорода карбонат-иона CO ₃ ^{2 -} .

Теоретические резонансные структуры карбоната ионов CO ₃ ^{2 -} которые служат для объяснения справедливого распределения отрицательных зарядов между 3 атомами кислорода. Бендж-bmm27. Источник: Wikimedia Commons.

Номенклатура

-Карбонат лития

-Карбонат дилития

Физические свойства

Физическое состояние

Белое кристаллическое твердое вещество с моноклинной структурой

Молекулярный вес

73,9 г / моль

Температура плавления

723 ºC

декомпозиция

Разлагается при 1300 ºC.

плотность

2,11 г / см ³

Растворимость

Слабо растворим в воде: 1,31% по весу при 20 ºC. Его растворимость в воде уменьшается с повышением температуры. Растворим в разбавленных кислотах. Не растворяется в спирте и ацетоне.

pH

Растворы в воде щелочные, имеют pH больше 7.

Химические свойства

Li ₂ CO ₃ гидролизуется в водном растворе с образованием основного раствора. Небольшая часть соединения, которое растворяется в воде, оставляет карбонатный анион CO ₃ ^{2 свободным} .

Свободный СО ₃ ^{2 -} карбонат - анион в водном растворе принимает протон с образованием HCO ₃ ^- бикарбонат - анион , как можно видеть в следующей реакции:

CO ₃ ^{2 -} + H ₂ O → HCO ₃ ^- + OH ^-

Присутствие ионов OH ^- делает раствор основным.

Биологические свойства

Следы иона лития обычно присутствуют в тканях животных и человека, но до сих пор неизвестна естественная физиологическая роль этого иона.

В организме человека Li ₂ CO _3, попавший в организм в виде лекарства, действует на различные сигнальные механизмы в нейронах и других клетках. Это происходит в результате замещения катионов, таких как натрий и калий.

Включение иона лития в структуру клеточной мембраны может изменить реакцию на гормоны и связь клетки с энергетическими процессами.

Таким образом, литий изменяет несколько клеточных процессов, включая метаболизм.

Изменяя способ функционирования клеток, Li ₂ CO ₃ может воздействовать на механизмы связи нейронов в головном мозге.

получение

Li ₂ CO ₃ может быть получен путем реакции гидроксида лития LiOH с диоксидом углерода CO ₂ , как показано ниже:

2 LiOH + CO ₂ → Li ₂ CO ₃ + H ₂ O

В промышленных масштабах он производится из литийсодержащих минералов, таких как сподумен и лепидолит. Эти минералы обрабатываются при высоких температурах определенными солями сульфатов или щелочными соединениями для получения солей лития.

Полученные соли лития очищают водой или растворами кислот, а затем обрабатывают карбонатами с образованием Li ₂ CO ₃ .

Однако полученный таким образом Li ₂ CO ₃ загрязнен сульфатами или хлоридами кальция, магния, железа, натрия, калия и т. Д. поэтому он требует дополнительной очистки.

Приложения

При лечении психических заболеваний

Он используется в качестве антидепрессанта, антиманиакального средства при лечении агрессивно-импульсивного поведения и биполярных расстройств (люди, которые внезапно меняют настроение без какой-либо причины, становятся агрессивными).

Некоторые агрессивно-импульсивные расстройства можно лечить с помощью Li ₂ CO ₃ . Автор: Креветка. Источник: Pixabay.

Врачи заметили, что его прием приводит к снижению интенсивности и частоты тяжелых периодов депрессии и маниакальных эпизодов.

Он используется отдельно, то есть без добавления какого-либо соединения, в поддерживающей терапии униполярной депрессии и шизоаффективного расстройства. Он также способствует усилению антидепрессивного эффекта других лекарств.

Хотя он использовался для лечения детей с явными симптомами биполярного расстройства и гиперактивности с невротическими или агрессивными компонентами, он не во всех случаях был эффективным.

При лечении симптомов других заболеваний

Он используется для уменьшения частоты тяжелых, повторяющихся и хронических головных болей.

Он используется для снижения частоты инфицирования пациентов с нейтропенией, вызванной химиотерапией или по другим причинам. Нейтропения - это уменьшение нейтрофилов, типа лейкоцитов, которые помогают бороться с инфекциями в организме.

Он использовался в качестве ингибитора ферментов щитовидной железы для лечения гипертиреоза, но не является предпочтительным лечением из-за его побочных эффектов.

Форма управления

Он используется в форме таблеток или капсул Li ₂ CO ₃ . Также в таблетках пролонгированного действия с цитратом лития. Li ₂ CO ₃ является предпочтительным, поскольку он не вызывает раздражения горла при проглатывании, как в случае с другими солями лития.

Автор: Пит Линфорт. Источник: Pixabay.

Побочные эффекты

Li ₂ CO ₃ может оказывать вредное воздействие на щитовидную железу и почки, поэтому следует контролировать функцию этих органов до и во время лечения этим соединением.

Li ₂ CO ₃ может быть токсичным при концентрациях, очень близких к тем, которые используются при лечении, поэтому требуется постоянный анализ его значений в сыворотке крови.

Симптомами отравления Li ₂ CO ₃ являются, среди прочего, тремор, мышечные спазмы, мышечная слабость, диарея, рвота, сонливость или атаксия (нарушение координации мышц).

Такие симптомы, как тремор, головные боли и тошнота, также могут возникать при начале терапии Li ₂ CO ₃ . Но они имеют тенденцию исчезать по мере продолжения приема лекарств.

У большинства пролеченных людей также может развиться лейкоцитоз (повышенное количество лейкоцитов), но это обратимо.

Людям, принимающим Li ₂ CO _3, не следует водить транспортные средства или работать с механизмами, поскольку это снижает физическую координацию и способность выполнять действия, требующие внимания.

Случаи, в которых его нельзя вводить

Его нельзя применять детям младше 12 лет, так как он может повлиять на формирование костей и их плотность, поскольку изменяет концентрацию гормона щитовидной железы. Он также имеет тенденцию заменять кальций в костях.

Людям с сердечно-сосудистыми заболеваниями, заболеваниями почек или щитовидной железы не следует лечить Li ₂ CO ₃ . Ни у пациентов с тяжелым обезвоживанием.

Его нельзя назначать беременным, особенно в первом триместре беременности. Литий проникает через плаценту и может легко достигать плода с возможными тератогенными эффектами, то есть может вызвать аномалии или пороки развития у будущего ребенка.

Пожилых людей, которым требуется лечение Li ₂ CO _3, следует лечить с большой осторожностью и более низкими дозами, чем у молодых людей, поскольку у них может развиться гипотиреоз.

Другое использование

Li ₂ CO ₃ высокой чистоты широко используется в производстве литиевых аккумуляторных батарей.

Он используется в топливных элементах с расплавленным карбонатом.

Он используется в производстве электротехнического фарфора, который является разновидностью электроизоляционного фарфора. Он также используется при производстве глазури на керамике.

Li ₂ CO ₃ используется для производства электротехнического фарфора, который используется в качестве изолятора для электричества, например, в опорах электропередач. fir0002 flagstaffotos gmail.com Canon 20D + Tamron 28-75mm f / 2.8. Источник: Wikimedia Commons.

Он позволяет изготавливать керамику с низким коэффициентом расширения, то есть он очень мало расширяется с повышением температуры, поэтому керамику можно использовать в более высоком температурном диапазоне.

Другие применения - в качестве катализатора при производстве других соединений лития, в качестве покрытия для сварочных электродов, в люминесцентных красках, лаках и составах красителей, а также в электролитическом производстве алюминия.

Это полезно для более быстрого схватывания цемента и добавления к клею плитки, чтобы их можно было закрепить за короткое время.

Автор: Capri23auto. Источник: Pixabay.

Ссылки

1. Cai, W. et al. (2018). Удаление SO ₄ ^2- из Li ₂ CO ₃ перекристаллизацией в Na ₂ CO ₃ . Кристаллы 2018, 8, 19. Получено с mdpi.com.
2. Гадикота, Г. (2017). Связь морфологических и кристаллических структурных изменений во время превращения моногидрата гидроксида лития в карбонат лития с использованием многомасштабных измерений рассеяния рентгеновских лучей. Минералы 2017, 7, 169. Получено с mdpi.com.
3. Национальная медицинская библиотека США. (2019). Карбонат лития. Получено с: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
4. Кирк-Отмер (1994). Энциклопедия химической технологии. Четвертое издание. Джон Вили и сыновья.
5. Энциклопедия промышленной химии Ульмана. (1990). Пятое издание. VCH Verlagsgesellschaft mbH.
6. Коттон, Ф. Альберт и Уилкинсон, Джеффри. (1980). Продвинутая неорганическая химия. Четвертое издание. Джон Вили и сыновья.