炭酸リチウム（たんさんりちうむ、Lithium carbonate）は、化学式 LiCO 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。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。炭酸リチウムは工業的に重要な化合物である。シリカ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。三フッ化アルミニウムに付加するとアルミニウムの処理にとって上質な電解質であるフッ化リチウムを形成する。また、大部分のリチウムイオン電池の正極活物質の製造に使われるが、これはコバルト酸リチウム LiCoO でできている。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。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。リチウムは炎色反応により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。

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