炭酸リチウムのソースを表示

{{Chembox
|   Name = 炭酸リチウム
|   ImageFile = Lithium carbonate.jpg
|   ImageSize = 200px
|   ImageFile1 = Lithium-carbonate-xtal-1979-Mercury-3D-sf.png
|   ImageSize1 = 225px
|   ImageName = 炭酸リチウム
|   OtherNames = Carbolith, Cibalith-S, Duralith, Eskalith, Lithane, Lithizine, Lithobid, Lithonate, Lithotabs Priadel
| Section1 = {{Chembox Identifiers
|   CASNo = 554-13-2
|   RTECS = OJ5800000
| KEGG = D00801
  }}
| Section2 = {{Chembox Properties
|   Formula = Li<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>
|   MolarMass = 73.8909 g/mol
|   Appearance = 白色粉末
|   Density = 2.11 g/cm<sup>3</sup>
|   MeltingPt = 723 ℃
|   BoilingPt = 1310 ℃
  }}
| Section3 = {{Chembox Structure
| CrystalStruct = [[単斜晶系]]
| Coordination =
| MolShape =
  }}
| Section4 = {{Chembox Thermochemistry
| DeltaHf = −1215.9 kJ mol<sup>−1</sup><ref name=Parker>D.D. Wagman, W.H. Evans, V.B. Parker, R.H. Schumm, I. Halow, S.M. Bailey, K.L. Churney, R.I. Nuttal, K.L. Churney and R.I. Nuttal, The NBS tables of chemical thermodynamics properties, ''J. Phys. Chem.'' Ref. Data 11 Suppl. 2 (1982).</ref>
| DeltaHc =
| Entropy = 90.37 J mol<sup>−1</sup>K<sup>−1</sup>
| HeatCapacity = 99.12 J mol<sup>−1</sup>K<sup>−1</sup>
  }}
| Section7 = {{Chembox Hazards
|   MainHazards = 腐食性
|   RPhrases = {{R22}}, {{R36}}
|   SPhrases = {{S24}}
  }}
| Section8 = {{Chembox Related
| OtherAnions =[[硫酸リチウム]]<br />[[塩化リチウム]]<br />[[水素化リチウム]]<br />[[水酸化リチウム]]<br />[[臭化リチウム]]<br />[[フッ化リチウム]]<br />[[ヨウ化リチウム]]
| OtherCations =[[炭酸ナトリウム]]<br/>[[炭酸カリウム]]<br/>[[炭酸ルビジウム]]<br/>[[炭酸セシウム]]
|   OtherCpds = [[炭酸塩]]
}}
}}
'''炭酸リチウム'''（たんさんりちうむ、Lithium carbonate）は、[[化学式]] Li<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> で表される[[無機化合物]]である。無色の[[塩]]であり、金属酸化物の製造において広く用いられている。

== 性質 ==
他の無機塩類と同様に炭酸リチウムも[[多形]]を持つ。室温では水100mLに対し1.33gしか溶けず、高温では[[溶解度]]が低下する。この低溶解性は[[鉱石]]の水性抽出物からの[[リチウム]]の分離に使われている。水溶液は[[アルカリ性]]を示す。外見上の溶解度は[[二酸化炭素]]の低圧力下で10倍に増加するが、この効果は[[準安定状態]]の[[炭酸水素塩]]の形成によるものである。

: <chem>Li2CO3\ + CO2\ + H2O -> 2LiHCO3</chem>

== 用途 ==
炭酸リチウムは工業的に重要な化合物である。[[二酸化ケイ素]]や他の材料とともに低溶[[融剤]]を形成し、炭酸リチウムに由来する[[ガラス]]製品は耐熱容器として役立つ。炭酸リチウムから作られた[[セメント]]は、より早くタイルを接着される。

=== リチウムの産出とリチウム化合物原料 ===
リチウムは鉱石や[[鹹水]]を採掘して生産されるが、いずれの場合においても多くの場合で原料から抽出されたリチウムは一旦炭酸リチウムとして産出され、他のリチウム化合物は炭酸リチウムを出発原料として二次的に製造されている。そのためリチウムの産出量などの統計では炭酸リチウム換算（LCE：Lithium Carbonate Equivalent）で表されることが多い<ref name=JOGMEC>{{Cite journal|和書|journal=金属資源レポート|year=2019|month=3|volume=48|title=リチウム生産技術概略 ―現状および今後の動向―|author=大久保聡|publisher=[[エネルギー・金属鉱物資源機構|石油天然ガス・金属鉱物資源機構]]|url=https://mric.jogmec.go.jp/reports/mr/20190329/112230/}}</ref><ref>{{Cite journal|和書|journal=エネルギー・資源|year=1985|volume=6|issue=5|title=レアメタルの製造と利用 リチウム|author=小林 正夫|pages=491-492|publisher=エネルギー・資源学会}}</ref>。

鉱石を原料とする場合には[[硫酸リチウム]]として、鹹水を原料とする場合は[[塩化リチウム]]として濃縮、精製し、いずれの場合においても最終的に[[炭酸ナトリウム]]と反応させて炭酸リチウムが得られる<ref name=JOGMEC/>。

: <chem>Li2SO4 + Na2CO3 -> Li2CO3 + Na2SO4</chem>
: <chem>2LiCl + Na2CO3 -> Li2CO3 + 2NaCl</chem>

こうして得られた炭酸リチウムはそのまま、もしくは更に他の化合物に加工されて利用される。例えば[[水酸化リチウム]]は水と混ぜて[[スラリー]]状にした炭酸リチウムに[[水酸化カルシウム]]を加え[[複分解]]反応によって水酸化リチウム溶液と炭酸カルシウムの沈殿物とし、そこから炭酸カルシウムを濾別した後に溶液を蒸発させて製造される<ref name=JOGMEC />。

: <chem>Li2CO3\ + Ca(OH)2 -> 2LiOH\ + CaCO3 \downarrow</chem>

また[[リチウムイオン二次電池]]の[[正極]]活物質として用いられる[[コバルト酸リチウム]]や[[ニッケル酸リチウム]]等のリチウム遷移金属酸化物は炭酸リチウムと遷移金属酸化物を混合、焼成することによって製造されている<ref>{{Cite journal|和書|journal=日本結晶学会誌|year=1998|volume=40|issue=4|title=リチウム二次電池材料の結晶構造と材料特性|author=菅野 了次|pages=265-267|publisher=日本結晶学会|doi=10.5940/jcrsj.40.262}}</ref>。

=== 医学的用途 ===
{{main|リチウム塩}}
炭酸リチウムは[[双極性障害]]の治療に使われる。リチウムイオンは脳の細胞への情報伝達を増幅する化学反応に干渉する<ref>[http://www.medicinenet.com/lithium/article.htm Medical use]</ref>。

==== 用法・用量 ====
1日400〜600mgより開始する。以後3日ないし1週間毎に、1日通常1,200mgまでの治療量に漸増する。改善がみられたならば症状を観察しながら、維持量1日通常200〜800mgに漸減する。

=== 溶融炭酸塩型燃料電池 ===
{{main|溶融炭酸塩型燃料電池}}
溶融炭酸塩型燃料電池の[[電解質]]として炭酸リチウムと[[炭酸カリウム]]を[[モル]]比で68:32に混合した物が一般に用いられる。この混合物を溶融させて液体とすることで電解質として機能させるという特性から高温で動作させることになるため、発電効率が高く貴金属触媒が不要になる等の利点がある<ref>{{Cite journal|和書|journal=エネルギー・資源|year=1985|volume=6|issue=2|title=溶融炭酸塩型燃料電池とその開発状況|author=児玉皓雄|pages=185-190|publisher=エネルギー・資源学会}}</ref>。一方で高温で溶融させた炭酸塩の腐食性の高さから材質の劣化による短寿命が問題となり<ref>{{Cite journal|和書|journal=電気学会論文誌Ｂ（電力・エネルギー部門誌）|year=2000|volume=120|issue=4|title=Li/Na系電解質を用いた溶融炭酸塩型燃料電池の劣化率低減策の検討|author=藤田 洋司, 西村 隆, 佐々木 明|page=615|publisher=[[電気化学会]]|doi=10.1541/ieejpes1990.120.4_615}}</ref>、材質の耐食性を上げる方法の他にカソードが電解質に腐食されないように電解質の成分をリチウム/カリウム系からリチウム/ナトリウム系に変更したり、電解質と直接接触するシール部分やセパレータ部分の腐食を防ぐために電解質へ[[炭酸カルシウム]]を添加したりするなど、様々な長寿命化技術が検討されている<ref>{{Cite journal|和書|journal=電気化学および工業物理化学|year=1998|volume=66|issue=2|title=燃料電池の最新技術 2.溶融炭酸塩形燃料電池の長寿命化技術|author=宮崎 義憲|pages=128-133|publisher=[[電気化学会]]|doi=10.5796/kogyobutsurikagaku.66.128}}</ref>。

=== アルミニウム製錬 ===
{{main|ホール・エルー法}}
[[アルミニウム]]の精錬には[[溶融塩電解]]法である[[ホール・エルー法]]が用いられているが大量の電力を消費するためエネルギー効率の向上が課題となっている。原料の[[酸化アルミニウム]]の融点を下げるために[[ヘキサフルオロアルミン酸ナトリウム]]および[[三フッ化アルミニウム]]が融剤として添加されているが、そこに炭酸リチウムを加えると[[フッ化リチウム]]が形成され、その導電性の高さによって電解浴の抵抗が低減され必要な電解電圧が下がるためエネルギー効率が向上する<ref name=Ullmann>Wietelmann, U.; Bauer, R. J. (2003). "Lithium and Lithium Compounds" in ''Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry'', Wiley-VCH: Weinheim.</ref><ref>{{Cite journal|和書|journal=まてりあ|year=2019|volume=58|issue=10|title=アルミニウムの製錬|author=村上 智矢|pages=553-556|publisher=[[日本金属学会]]|doi=10.2320/materia.58.553}}</ref><ref>{{Cite journal|和書|journal=軽金属|year=1987|volume=37|issue=1|title=アルミニウム溶融塩電解の発展と将来|author=高橋 正雄|pages=3-12|publisher=軽金属学会|doi=10.2464/jilm.37.3}}</ref>。

=== 花火 ===
リチウムは[[炎色反応]]により[[赤|濃赤色]]の[[炎]]を作るため、炭酸リチウムの形で[[花火]]に使われている。

==出典==
{{脚注ヘルプ}}
{{Reflist}}

{{リチウムの化合物}}
{{Chem-stub}}
{{Normdaten}}
{{DEFAULTSORT:たんさんりちうむ}}
[[Category:リチウム塩]]
[[Category:炭酸塩]]