Le lithium est un solide à température ambiante et à pression atmosphérique standard. C’est un métal mou, blanc argenté, hautement réactif et inflammable, et de faible densité. À haute température, le lithium peut fondre et devenir liquide.
Eh bien, c’était juste une réponse simple. Mais il y a quelques choses supplémentaires à savoir sur ce sujet qui rendront votre concept très clair.
Alors allons-y directement.
Points clés à retenir : le lithium est-il un solide, un liquide ou un gaz ?
- Le lithium existe sous forme solide à température ambiante en raison de son point de fusion élevé et de sa forte liaison métallique.
- Le lithium peut exister à l’état liquide s’il est chauffé au-dessus de son point de fusion.
- Le lithium solide et liquide a des arrangements moléculaires, des propriétés physiques, une réactivité et des points de fusion/ébullition différents.
- Le lithium liquide est très réactif et doit être manipulé avec une extrême prudence.
Pourquoi le lithium existe-t-il sous forme solide à température ambiante ?
Le lithium existe sous forme solide à température ambiante car il a un point de fusion relativement élevé de 180,5°C (356,9°F) et un faible point d’ébullition de 1 342°C (2 448°F). Cela signifie qu’à température ambiante (environ 25°C ou 77°F), le lithium reste à l’état solide.
Le point de fusion élevé du lithium s’explique par sa forte liaison métallique. Les atomes de lithium possèdent un électron de valence, qui se perd facilement pour former un ion chargé positivement. Lorsque de nombreux atomes de lithium se réunissent, ils forment une structure en réseau dans laquelle les ions chargés positivement sont maintenus ensemble par une mer d’électrons délocalisés. Cette liaison métallique est solide et nécessite une quantité importante d’énergie pour se rompre, ce qui entraîne un point de fusion élevé.
De plus, le lithium a un faible rayon atomique et un faible poids atomique, ce qui contribue à son état solide à température ambiante. Les atomes avec des rayons plus petits ont tendance à avoir des liaisons plus fortes en raison de leur attraction électrostatique accrue, tandis que des poids atomiques plus faibles entraînent des forces de Van der Waals plus faibles entre les atomes, ce qui pourrait autrement favoriser la liquéfaction. Tous ces facteurs combinés contribuent à expliquer pourquoi le lithium est solide à température ambiante.
Le lithium existe-t-il à l’état liquide ?
Oui, le lithium peut exister à l’état liquide. Le lithium a un point de fusion de 180,5°C (356,9°F) et un point d’ébullition de 1 342°C (2 448°F), donc s’il est chauffé au-dessus de son point de fusion, il fondra et deviendra liquide. De même, s’il est chauffé au-dessus de son point d’ébullition, il se vaporisera et deviendra un gaz.
En fait, le lithium est couramment utilisé sous forme liquide dans certaines applications industrielles et scientifiques. Par exemple, il est utilisé comme caloporteur dans certains réacteurs nucléaires en raison de sa conductivité thermique élevée et de sa faible section efficace de capture des neutrons.
Le lithium est également utilisé comme composant de certains types de batteries, telles que les batteries lithium-ion, qui reposent sur le mouvement des ions lithium entre une cathode et une anode pour produire de l’énergie électrique.
Cependant, le lithium liquide pur n’est pas couramment rencontré en dehors de ces applications spécialisées, car il est très réactif et peut réagir violemment avec l’air ou l’eau.
En quoi le lithium solide est-il différent du lithium liquide ?
Le lithium solide et le lithium liquide présentent plusieurs différences clés :
- Disposition moléculaire : dans le lithium solide, les atomes de lithium sont disposés selon une structure de réseau cristallin régulière, chaque atome de lithium étant lié à ses atomes voisins selon un motif fixe. Dans le lithium liquide, les atomes ne sont pas disposés selon un motif fixe mais sont libres de se déplacer et d’interagir les uns avec les autres.
- Propriétés physiques : Le lithium solide est un matériau dur, dense et cassant avec un éclat métallique. C’est un bon conducteur de chaleur et d’électricité. En revanche, le lithium liquide est un métal dense, blanc argenté, qui coule librement et a une viscosité inférieure à celle de nombreux autres métaux. C’est également un excellent conducteur de chaleur et d’électricité.
- Réactivité : Le lithium solide est très réactif et peut facilement réagir avec l’air ou l’eau pour former respectivement de l’oxyde de lithium et de l’hydroxyde de lithium. En revanche, le lithium liquide est encore plus réactif et doit être manipulé avec une extrême prudence, car il peut réagir violemment avec l’air ou l’eau, entraînant potentiellement des explosions ou des incendies.
- Points de fusion et d’ébullition : Le lithium solide a un point de fusion de 180,5°C (356,9°F) et un point d’ébullition de 1 342°C (2 448°F). En revanche, le lithium liquide n’a pas de point de fusion ou d’ébullition fixe, car ses propriétés changent avec la température et la pression. Cependant, il reste généralement liquide à des températures supérieures à 180,5°C.
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