Qu'est-ce que le lithium?

Le métal le plus léger connu peut également alléger votre humeur. Le lithium, numéro atomique 3, est un élément aux multiples usages. Il est utilisé dans la fabrication d'avions et dans certaines batteries. Il est également utilisé en santé mentale: le carbonate de lithium est un traitement courant du trouble bipolaire, aidant à stabiliser les sautes d'humeur sauvages causées par la maladie. 

Le lithium a une histoire de découverte flashy - littéralement. Un naturaliste et homme d'État brésilien, Jozé Bonifácio de Andralda e Silva, a découvert la pétalite minérale (LiAISi4O10) sur l'île suédoise d'Utö dans les années 1790, selon la Royal Society of Chemistry (RSC). Le minéral est blanc à gris, mais lorsqu'il est jeté au feu, il s'enflamme pourpre vif. 

En 1817, le chimiste suédois Johan August Arfwedson a découvert que la pétalite contenait un élément jusque-là inconnu. Il n'a pas été en mesure d'isoler entièrement le métal, mais il a isolé l'un de ses sels. Le nom, lithium, vient de «lithos», le mot grec pour «pierre». 

Il a fallu attendre 1855 pour que quelqu'un puisse isoler le lithium: le chimiste britannique Augustus Matthiessen et le chimiste allemand Robert Bunsen ont fait passer un courant dans du chlorure de lithium pour séparer l'élément.. 

Propriétés physiques

Selon le Jefferson National Linear Accelerator Laboratory, les propriétés du lithium sont:

• Numéro atomique (nombre de protons dans le noyau): 3
• Symbole atomique (sur le tableau périodique des éléments): Li
• Poids atomique (masse moyenne de l'atome): 6.941
• Densité: 0,534 grammes par centimètre cube
• Phase à température ambiante: solide
• Point de fusion: 356,9 degrés Fahrenheit (180,5 degrés Celsius)
• Point d'ébullition: 2448 degrés Fahrenheit (1342 degrés Celsius)
• Nombre d'isotopes (atomes du même élément avec un nombre différent de neutrons): 10; 2 stables
• Isotopes les plus courants: Li-7 (92,41% d'abondance naturelle), Li-6 (7,59% d'abondance naturelle)

Le cerveau au lithium

Le lithium est un métal spécial à bien des égards. Il est léger et doux - si doux qu'il peut être coupé avec un couteau de cuisine et si faible en densité qu'il flotte sur l'eau. Il est également solide dans une large gamme de températures, avec l'un des points de fusion les plus bas de tous les métaux et un point d'ébullition élevé. 

Comme son autre métal alcalin, le sodium, le lithium réagit avec l'eau sous une forme voyante. Le combo de Li et H2O forme de l'hydroxyde de lithium et de l'hydrogène, qui éclate généralement en flamme rouge. 

Le lithium ne représente que 0,0007% de la croûte terrestre, selon le Jefferson Lab, et il ne se trouve que dans les minéraux et les sels. Ces sels ont le pouvoir de changer le cerveau: les sels de lithium ont été les premiers médicaments approuvés par la Food and Drug Administration pour traiter la manie et la dépression, selon l'Institut national de la santé mentale..

Aujourd'hui, le carbonate de lithium est le composé le plus souvent vendu comme produit pharmaceutique. Personne ne sait exactement comment le lithium agit pour stabiliser l'humeur. Des études montrent de multiples effets sur le système nerveux. En 2008, par exemple, des chercheurs ont rapporté dans la revue Cell que le lithium interrompt l'activité d'un récepteur du neurotransmetteur dopamine. Il semble également augmenter le volume du cerveau, selon une étude de 2011 dans la revue Biological Psychiatry (bien que cette recherche soit vivement contestée).

Dans une étude sur les vers, des biologistes du MIT ont découvert que le lithium inhibe une protéine clé dans le cerveau des vers, rendant les neurones liés à un comportement d'évitement en sommeil. Essentiellement, les vers ont cessé d'éviter les bactéries nocives sans cette protéine. Les résultats, qui devraient être reproduits chez l'homme, suggèrent que l'élément fait taire certains neurones du cerveau et pourrait avoir un effet calmant, ont rapporté les chercheurs en 2016 dans la revue Current Biology..

Lithium dans l'espace

Le lithium, ainsi que les premier et deuxième éléments chimiques les plus légers (l'hydrogène et l'hélium, respectivement), sont les seuls éléments créés à la naissance de l'univers, selon la NASA. Cependant, selon la théorie du Big Bang, l'univers devrait contenir trois fois plus de lithium que les étoiles les plus anciennes, un problème appelé le problème du lithium manquant. Cette découverte de "lithium manquant" a été faite pour la première fois dans les années 1980, a déclaré Pasquale Serpico, cosmologiste au Centre national de la recherche scientifique (CNRS) et à l'Université de Savoie Mont Blanc en France. Cela a créé une "tension", a déclaré Serpico, entre ce que les données du Big Bang et les observations d'étoiles révélaient aux chercheurs sur l'abondance du lithium.. 

Les astrophysiciens continuent de mener des recherches pour trouver ce lithium «manquant» ou pour expliquer pourquoi il manque. En fait, des chercheurs ont récemment découvert une étoile géante contenant 3 000 fois plus de lithium que des «géants» normaux, rapportaient-ils en août 2018 dans la revue Nature Astronomy. Ils ont proposé deux explications possibles: l'étoile géante a avalé sa planète, absorbant le lithium à bord; le lithium peut également s'être formé à l'intérieur de l'étoile, atteignant sa surface avant que la chaleur des couches profondes ne la vaporise, selon un communiqué sur la découverte.

En savoir plus sur le lithium

• Les batteries lithium-ion sont la clé d'une alimentation légère et rechargeable pour les ordinateurs portables, les téléphones et autres appareils numériques. Selon le US Geological Survey, l'Argentine et le Chili ont augmenté leur production de lithium de 15% chacun en 2014 seulement pour répondre à la demande croissante. Dans le monde, la production a bondi de 6% cette année-là. 
• Le lithium et un autre composant de la batterie, le cobalt, pourraient devenir rares à mesure que la demande augmente, ont déclaré Stefano Passerini et Daniel Buchholz, tous deux à l'Institut Helmholtz d'Ulm en Allemagne, dans un communiqué décrivant leur analyse de la disponibilité future de ces éléments publiée en 2018 dans la revue. Matériaux d'examen de la nature. En outre, les deux sont concentrés dans des pays moins stables politiquement, a révélé l'étude. En tant que tels, les chercheurs ont encouragé le développement de nouvelles technologies de batteries basées sur d'autres éléments non toxiques.
• Les États-Unis ont une mine de lithium, au Nevada, selon l'USGS. Le Chili et l'Australie produisent le plus de lithium au monde.
• Selon une étude de 2009 qui met en évidence le rôle du lithium dans le cerveau, le lithium présent naturellement dans l'eau potable est en corrélation avec des taux de suicide plus faibles. Mais les psychiatres font attention à la prescription de lithium à fortes doses, en particulier parce qu'il peut traverser le placenta et avoir des effets inconnus sur le fœtus en développement..  
• Sur une note plus légère, l'élément fait partie des feux d'artifice de fête: un mélange de sels de lithium et de strontium, ainsi que d'autres produits chimiques, crée la couleur rouge brillante du spectacle.

Ressources supplémentaires:

• Laboratoire national de Los Alamos: Lithium
• Jefferson Lab: L'élément lithium
• Bibliothèque nationale de médecine des États-Unis: Lithium (médicament)

Cet article a été mis à jour le 23 octobre 2018 par la rédactrice en chef, Jeanna Bryner.