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Siehe auch: Natrium, Periodensystem der Elemente, Lithiumchlorid 
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Lithium

Autor: H. Lohninger

Ordnungszahl 3
Symbol Li
CAS-Nr. 7439-93-2
Atomgewicht (1) 6.938 ... 6.997 amu
Elektronenkonfiguration [He] 2s1
Schmelzpunkt 180.5 °C
Siedepunkt 1342 °C
Dichte 0.536 g/cm3
Quellen: Enghag 2004 , Wieser 2011
Geschichte
Lithium wurde 1817 von J.A. Arfvedson entdeckt, die Darstellung des freien Lithiums wurde von H. Davy erstmals 1818 elektrolytisch durchgeführt.
Vorkommen und Gewinnung
Lithium kommt in der Natur nicht in freier Form vor. In Silikatgesteinen kommt es stets in Begleitung zu Natrium und Kalium vor, aber immer mit einer sehr niedrigen Konzentration (meist unter einem Prozent), so dass die Gewinnung aus diesen Gesteinen mit großem Aufwand verbunden ist. Besser ist die Situation bei sekundären Lagerstätten, wie Salzablagerungen. Hier ist zwar die Lithiumkonzentration auch nicht höher (typisch 0.1%), allerdings ist die Gewinnung des Lithiums viel einfacher, da es als Lithiumchlorid vorliegt. Solche Salzseen finden sich in Bolivien (Salar de Uyuni), Chile (Salar de Atacama), Argentinien (Salar de Hombre Muerto), USA (Silver Peak, Nevada) und China (Zhabuye Lake, Tibet; Taijinaier Lake, Qinghai).

Lithium schwimmt in Paraffinöl. Ref. Wikimedia Commons, user Tomihahndorf.
Zur Gewinnung von metallischem Lithium aus einer Salzlauge wird zuerst die Salzlauge soweit eingedampft, dass die Li-Konzentration auf ca. 0.5% steigt. Dann wird das gelöste Lithium mit Natriumcarbonat (Soda) als Lithiumcarbonat ausgefällt. Das Lithiumcarbonat wird abfiltriert und dann mit Salzsäure wieder aufgelöst, sodass man reines Lithiumchlorid erhält, das dann im Gemisch mit Kaliumchlorid einer Schmelzelektrolyse unterzogen wird (es scheidet sich nur Lithium ab, Kalium bleibt in der Schmelze; das zugesetzte KCl dient zur Erniedrigung des Schmelzpunktes).

Eigenschaften
Lithium is ein silbriges Metall, das an der Luft schnell anläuft (Bildung von Lithiumoxid und Lithiumnitrid). Lithium ist das leichteste aller bei Raumtemperatur festen oder flüssigen Elemente (Lithium schwimmt sogar in Paraffinöl, siehe Abbildung) und hat die höchste spezifische Wärmekapazität aller nicht-gasförmigen Elemente. Lithium ist ähnlich reaktionsfreudig wie die anderen Alkalimetalle auch. Mit Wasser reagiert es unter Freisetzung von Wasserstoff zu LiOH. Lithium reagiert mit allen Hauptgruppen-Nichtmetallen unter Bildung von Oxiden, Nitriden, Sulfiden, Phosphiden, etc. Lithium erzeugt eine schöne rote Flammenfärbung.
Verwendung
Lithium hat vielseitige Anwendungsmöglichkeiten, sowohl im Labor als auch in der Industrie. Im Labor ist es speziell zur Synthese organischer Substanzen in vielen Reaktionen einsetzbar (z.B. Deprotonierung, Alkylierung, Polymerisation von Olefinen, etc). Lithium in kleinen Mengen (es genügen meist einige 100 ppm) in Legierungen verleiht dem Grundmaterial große Härte.

Die aktuelle Hauptanwendung von Lithium ist aber der Lithiumionenakku, der aufgrund seiner hohen Energiedichte in elektronischen Geräten eingesetzt wird. Dabei wird meist das System Graphit/LiCoO2 mit 1,3-Dioxolan-2-on/LiPF6 als Elektrolyten eingesetzt:

LixCn + Li1-xCoO2 Cn + LiCoO2

Die Entladung der Zelle verläuft von links nach rechts, die Ladung von rechts nach links. Die Energiedichte dieser Zelle liegt bei 150 mAh/g, die Zellspannung beträgt 3.9 V.


(1) Die Isotopenzusammensetzung von Lithium kann örtlich variieren. Die IUPAC gibt deshalb für das Atomgewicht natürlich vorkommenden Lithiums ein Intervall an.


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Last Update: 2013-08-08