Lithium      Li 

griech. lithos "Stein"

 Ordnungszahl:

 Aufbau des Atoms:

 Schmelzpunkt:

 Siedepunkt:

 Dichte (in cm³):

 Elektronegativität:

 Atomradius:

 Isotope:

 6,941 u

 3

 3 Protonen - 3 Elektronen - 4 Neutronen

 180,54 Grad Celsius

 1347 Grad Celsius

 0,534 g/cm³

 0,98

 145 pm

 ⁶Li, ⁷Li

Eigenschaften:

Lithium ist ein, in reinem Zustand, silbrig glänzendes Metall, das an der Luft rasch unter Bildung von Lithiumnitrid anläuft. Es ist das erste Element der Gruppe der Alkalimetalle. Es ist das leichteste fast aller Elemente, schwimmt sogar auf Öl. Es ist das Härteste aller Alkalimetalle, lässt sich dabei aber immer noch gut mit dem Messer schneiden.

Bild: Die frischen Schnittstellen des Lithium zeigen einen metallischen Glanz

Lithium ist ein sehr unedles Metall, das chemisch äußerst reaktionsfähig ist. Es verbindet sich mit den meisten Elementen des PSE unter starker Wärmeentwicklung. So verbrennt es in Sauerstoff bei etwa 100° C mit intensiv rotem Licht zu Lithiumoxid. Mit Wasserstoff in warmer Atmosphäre bildet Lithium Lithiumhydrid. Mit molekularem Stickstoff reagiert es schon bei Raumtemperatur, ähnlich wie das Magnesium. Daher spricht man auch von der sog. Schrägbeziehung der Alkalimetalle zu den Erdalkalimetallen.

Bild: Flammenfärbung des Lithium

Bei Berührung des Lithium mit Wasser reagiert es mit diesem unter starker Wasserstoffentwicklung. Dabei entzündet sich dieser allerdings nicht. Außerdem entsteht Lithiumhydroxid.

2 Li + 2 H₂O → 2 LiOH + H₂

Insgesamt sind 2 Modifikationen des Lithium bekannt. Unterhalb von -196° geht kubisch flächenzentriertes Lithium in kubisch raumzentriertes Lithium über.

Vorkommen:

Lithium ist auf der Erde recht selten, so macht es an der Erdkruste einen Anteil von 0,006 % aus. Lithium kommt in der Natur nur in chemisch gebundener Form vor. Es ist in kleinen Mengen Bestandteil von Silicatischen Gesteinen. Erwähnenswertes Mineral wäre hier z.B. der Spodumen, ein Silicatmineral.  

Bild: Spodumen Mineral (LiAl(SiO₃)₂

Bildquelle: wikipedia.com

Des Weiteren findet man Lithium als Li⁺-Ionen zu kleinen Teilen im Meerwasser. Natürlich vorkommendes Lithium besteht aus den Isotopen Li³ (7,5 %) und Li⁷ (92,5 %).

Herstellung:

Die Herstellung von elementarem Lithium erfolgt mit der Schmelzflusselektrolyse von Lithiumchlorid. Eine Herstellung in wässrigem Medium ist aufgrund des stark negativen Potentials (-3,045 V) nicht möglich. Normalerweise besteht die Anode bei dieser Elektrolyse aus Graphit, die Kathode aus Stahl. Die Zerlegungsspannung beträgt etwa 6.0 - 6.5 V. Um den Schmelzpunkt von Lithiumchlorid (610° C) herabzusetzen wird dem Lithiumchlorid gewöhnlicher Weise etwas Kaliumchlorid beigesetzt. Das geschmolzene Lithium sammelt sich dann an der Elektrolytüberfläche. Auch die Elektrolyse von in Aceton gelöstem Lithiumchlorid ist möglich.

Allgemein spielt sich bei der Elektrolyse folgendes ab:

Kathode: (- Pol)  Li⁺ + e^- → Li

Anode:    (+ Pol) 2 Cl^- → Cl₂ + 2 e^-

Gesamt:  2 LiCl→ 2 Li + Cl₂

Geschichte:

Das Element Lithium im Jahre 1817 durch den schwedischen Chemiker Johan August Arfvedson entdeckt. Er entdeckte es bei Experimenten mit dem Mineral Petalit. Etwa ein Jahr später gelang es dem Londoner Chemiker Sir Humphry Davy das Element in geringen Mengen durch Schmelzflusselektrolyse herzustellen. Der Name Lithium ist auf lithos (griech.) zurückzuführen, weil Lithium im Gegensatz zu Natrium und Kalium nur in mineralischen Gesteinen und nicht in Pflanzen bzw. in deren Asche vorkommt.

Bilder: Die Chemiker Johan August Arfvedson und Davy

Verwendung:

Die Weltjahresproduktion von Lithium liegt im 10 Kilotonnenmaßstab. Lithium wird in der Metallurgie zur Raffination von Metallschmelzen (Entschwefelung, Desoxidation, Entkohlung) benutzt. Des Weiteren ist Lithium ein häufig verwendetes Legierungsmetall. So verleiht es dem zu legierenden Metall andere Eigenschaften wie z.B. bessere Elastizität, Zugfestigkeit und eine bessere Härte.

In der Metallorganik wird Lithium häufig verwendet. Ein Beispiel hierfür wäre das n-Butyllithium. (n-BuLi)

Ein weiterer großer Teil der Jahresproduktion dient zur Herstellung von Lithiumakkumulatoren oder Lithiumbatterien. Diese Monozellen liefern eine Spannung von etwa 3 Volt. Sie haben eine sehr lange Lebensdauer. Die Anode wird durch elementares Lithium, die Katode wird entweder durch Mangandioxid, Eisensulfid, Iod oder Luft gebildet. Der Elektrolyt ist meinst wasserfreies Lithiumperchlorat. Die Erforschung solcher Batterien startete 1960. Davor war es aufgrund der Reaktionsfreudigkeit des Lithium mit der Luft oder der Luftfeuchtigkeit nicht möglich gewesen, solche Batterien zu erforschen und zu bauen.

Bild: Eine Lithiumbatterie, wie sie z.B. in der Fototechnik verwendet wird.

Lithium dient auch zur Herstellung des überschweren Wasserstoffs, Tritium, das unter anderen in Wasserstoffbomben verwendet wird.

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