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ELM Élément n° 3 sur 118

Lithium (Li)

Le lithium est le plus léger des métaux et se distingue par sa réactivité et son potentiel électrochimique. On le rencontre dans des minerais et des saumures, tandis que ses composés et ses ions servent à des usages allant du verre aux batteries.

Par Claire Delmas · Mis à jour le

Fiche d’identité du lithium

Numéro atomique (Z)
3
Symbole
Li
Masse atomique
7 u
Masse molaire
7 g/mol
Famille
Métaux alcalins
Période · groupe · bloc
2 · 1 · s
Configuration électronique
[He] 2s¹
État à 20 °C
solide
Température de fusion
180,5 °C (453,65 K)
Température d’ébullition
1 341,85 °C (1 615 K)
Masse volumique
0,534 g/cm³
Électronégativité (Pauling)
0,98
Rayon atomique (van der Waals)
182 pm
1re énergie d’ionisation
5,392 eV
Affinité électronique
0,618 eV
États d’oxydation
+1
Découverte
1817, par Johan August Arfwedson
Nom tiré de
pierre
Abondance dans la croûte terrestre
20 mg/kg
Abondance dans l’eau de mer
0,18 mg/L
Numéro CAS
7439-93-2

La composition isotopique du lithium varie selon sa provenance : l’IUPAC donne sa masse atomique sous forme d’intervalle, [6,938 ; 6,997] ; la valeur ci-dessus est la valeur conventionnelle.

Lithium : période 2, groupe 1, famille des métaux alcalins.
Li
Électrons par couche : 2 · 1

Le lithium est souvent évoqué à propos des batteries, mais l’élément lui-même est un métal réactif qui n’est pas présent à l’état natif dans la nature. Pour comprendre son importance, il faut distinguer le lithium métallique des composés qui en contiennent, puis regarder comment on le trouve et pourquoi ses propriétés intéressent l’industrie.

Où le lithium se trouve-t-il dans la nature ?

Le lithium est dispersé dans la croûte terrestre et l’eau de mer, mais il s’y trouve en faibles concentrations. Il est présent dans certains minerais, notamment le spodumène, et dans des saumures, c’est-à-dire des eaux souterraines très salées. L’Élémentarium de la Société chimique de France décrit ces deux grandes sources et indique que le lithium est commercialisé sous forme de composés, plutôt que prélevé comme métal pur dans la nature : la fiche consacrée au lithium.

Les méthodes de production dépendent de la ressource. À partir d’un minerai, il faut le traiter pour en extraire le lithium et le convertir en produits utilisables. Avec une saumure, le lithium dissous doit être séparé des autres sels et concentré. Les procédés et leurs effets varient selon les gisements et les installations : on ne peut donc pas déduire l’impact d’une production du seul fait qu’elle provient d’un minerai ou d’une saumure.

Que révèle sa place dans le tableau périodique ?

Le lithium porte le symbole Li et le numéro atomique 3 : chacun de ses atomes possède donc trois protons. Sa configuration électronique, [He]2s1, indique un électron sur sa couche externe. Comme les autres éléments du groupe 1, il tend à céder cet électron lors de réactions chimiques et forme couramment l’ion lithium Li⁺, associé à l’état d’oxydation +1. Vous pouvez le situer parmi les métaux alcalins, famille qui comprend aussi le sodium et le potassium.

À température ambiante, le lithium est un solide métallique très léger. Le laboratoire national de Los Alamos le décrit comme un métal réactif ; en pratique, le lithium métallique nécessite des précautions de manipulation, notamment parce qu’il réagit avec l’humidité. Cette réactivité ne signifie pas que les objets courants contenant du lithium soient constitués de métal pur : une batterie contient des matériaux et des composés spécifiques, et son fonctionnement met en jeu des ions lithium.

Pourquoi le lithium est-il utilisé dans les batteries ?

Dans une batterie lithium-ion, des ions lithium circulent entre deux électrodes pendant la charge et la décharge. Le lithium est intéressant pour le stockage électrochimique en raison de sa faible masse et de son potentiel électrochimique élevé. La Société chimique de France souligne l’importance de ces propriétés pour les batteries. Le terme « lithium-ion » désigne donc une technologie électrochimique, et non une batterie remplie de lithium métallique libre.

Les batteries rechargeables ne sont pas le seul usage. D’après le Jefferson Lab, des composés du lithium interviennent aussi dans certains verres et céramiques, ainsi que dans des lubrifiants. L’hydroxyde de lithium peut servir à capter le dioxyde de carbone dans des systèmes clos, comme ceux des engins spatiaux. Ces applications reposent sur des propriétés différentes selon le composé : le comportement du carbonate de lithium n’est pas celui du métal Li.

D’où vient son nom et quand a-t-il été découvert ?

Le chimiste suédois Johan August Arfwedson a identifié le lithium en 1817 en étudiant un minéral. Son nom dérive du grec lithos, qui signifie « pierre », en référence à cette origine minérale. La Société chimique de France précise que le métal pur a été isolé plus tard : découvrir un élément dans un minerai et obtenir l’élément métallique sont deux étapes distinctes.

Le lithium naturel est principalement constitué de deux isotopes stables, le lithium-6 et le lithium-7. Un isotope est une forme d’un même élément qui conserve le même nombre de protons, mais possède un nombre différent de neutrons. Cette distinction nucléaire n’altère pas le fait qu’il s’agit toujours de lithium, défini par son numéro atomique.

Isotopes naturels du lithium

IsotopeMasse (u)Abondance naturelleStabilité
⁶Li6,0151228874(16)7,59 %stable
⁷Li7,0160034366(45)92,41 %stable

13 isotopes du lithium sont connus, dont 2 stables. Données : NIST et AMDC (AIEA), via PubChem.

Questions fréquentes

Quelle est la masse molaire du lithium ?

La masse molaire du lithium est de 7 g/mol, d’après la masse atomique standard de 7 u retenue par l’IUPAC (CIAAW). Une mole d’atomes de lithium pèse donc environ 7 grammes.

Quel est le numéro atomique du lithium ?

Le numéro atomique du lithium est 3 : son noyau compte 3 protons, et l’atome neutre autant d’électrons. Son symbole chimique est Li.

Quelle est la configuration électronique du lithium ?

La configuration électronique du lithium est [He] 2s¹, soit 2, 1 électrons répartis de la première à la dernière couche. Le lithium appartient au bloc s du tableau périodique.

Le lithium est-il présent à l’état métallique dans une batterie ?

Dans une batterie lithium-ion courante, le lithium est principalement impliqué sous forme d’ions et de matériaux contenant du lithium, qui se déplacent ou réagissent au sein des électrodes. Il ne s’agit pas simplement d’un morceau de métal lithium libre. La composition exacte dépend de la chimie de la batterie ; le terme « lithium-ion » décrit son principe électrochimique.

Le lithium est-il un métal rare ?

Le lithium est dispersé dans la croûte terrestre et existe aussi dans l’eau de mer, mais les concentrations et les conditions d’extraction varient fortement. La présence de lithium ne signifie donc pas qu’un gisement soit automatiquement exploitable. La ressource peut se trouver dans des minerais ou des saumures, qui nécessitent des procédés de séparation et de traitement différents.

Le lithium réagit-il avec l’eau ?

Oui, le lithium métallique réagit avec l’eau. Il ne faut pas confondre cette propriété du métal pur avec le comportement de tous les produits contenant du lithium : un composé possède ses propres propriétés chimiques. La manipulation du lithium métallique requiert des précautions adaptées, et les consignes de sécurité dépendent de la forme et de la quantité concernées.

Sources des données

Valeurs relevées le 3 octobre 2026. Températures et masses volumiques à pression atmosphérique ; une valeur « non mesuré » n’est pas connue expérimentalement.