Helium Wasserstoff  Natrium Beryllium  
Lithium                                               3Li
engl. lithium; griech. lithos ("Stein")
 
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Relat. Atommasse  
Intervall (Hinweis)  
Ordnungszahl   
Schmelzpunkt   
Siedepunkt    
Oxidationszahlen  
Dichte   
Härte (Mohs)   
Elektronegativität   
Elektronenkonfig.  
natürl. Häufigkeit 
   
6,94 
[6,938; 6,997]   
  
180,54 °C   
1342 °C   
  
0,534 g/cm³   
0,6   
0,98 (Pauling)      
[He]2s1  
Li-6: 7,59%  
Li-7: 92,41%  
 

     

Film

18 sek
Wie gut lässt sich Lithium schneiden und wie lange bleibt der Glanz an den Schnittflächen erhalten?
    
  GHS-Piktogramme  
  Gefahr
Gefahren (H-Sätze)  
 
H 260, 314, EUH 014 
   
 
CAS-Nummer 
  
7439-93-2   
    
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Eigenschaften   
Reines Lithium ist ein relativ weiches Leichtmetall, das an den frischen Schnittflächen glänzt. Im Vergleich zu den anderen Alkalimetallen ist Lithium etwas härter, es lässt sich aber immer noch gut schneiden oder zu Draht verarbeiten. An der Luft läuft es infolge einer Oxidation zunächst gelblich, später dunkelgrau an. Lithiumpulver kann sich bei Raumtemperatur spontan entzünden. Das Alkalimetall besitzt von allen bei Raumtemperatur festen Elementen die niedrigste Dichte und schwimmt auf Paraffinöl.  
  
 
Lithium, Natrium und Kalium im Vergleich

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Vergleich der Schnittflächen der ersten drei Alkalimetalle
 
 
In seinen chemischen Eigenschaften ähnelt das Lithium dem Magnesium mehr als dem Natrium. Lithium ist ein sehr unedles Metall: Die Halbzelle  Li+ + e-  besitzt im Verhältnis zur Normalwasserstoffelektrode ein Normalpotenzial von -3,04 Volt. Das ist einer der niedrigsten Werte überhaupt. Mit Stickstoff reagiert Lithium bereits bei Raumtemperatur zu Lithiumnitrid. Mit Sauerstoff oder auch an der Luft verbrennt Lithium mit karminroter Flamme zu Lithiumoxid Li2O. Die rote Flammenfarbe tritt auch bei Lithiumverbindungen auf, so dass die Flammprobe in der analytischen Chemie zum Nachweis von Lithiumsalzen dient.  
  
 
Unterscheidung von Salzen mit der Flammenfarbe

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Befeuchtet man ein Magnesiastäbchen mit verdünnter Salzsäure und benetzt man dieses mit Salz, zeigt sich bei den Alkalimetallsalzen eine typische Flammenfarbe, wenn man das Stäbchen in die rauschende Brennerflamme hält.
 
  
Mit Wasser reagiert Lithium ohne Entzündung des austretenden Wasserstoffs unter Sprudeln zu Lithiumhydroxid und Wasserstoff. Dabei schmilzt das Lithium nicht zu einem Kügelchen, wie das bei Natrium der Fall wäre, sondern es bewegt sich hin und her, während es heftig sprudelt.  
  
2 Li  +  2 H2reagiert zu  2 LiOH  +  H2   
  
  
Lithium reagiert mit Wasser


 
Das Lithium (in der Pinzette) reagiert mit Wasser unter Wasserstoffgasentwicklung.
Film erhältlich auf >DVD  
 
Das Lithiumhydroxid entsteht auch bei der Reaktion von Lithium mit feuchter Haut, mit den Augen oder mit den Schleimhäuten. Lithiumhydroxid ist ein starker Atem-, Haut- und Augenreizstoff. Erhitzt man Lithium im Wasserstoffstrom auf 700°C, entsteht der Feststoff Lithiumhydrid, der als Raketentreibstoff verwendet wird. Mit anderen Metallen lässt sich Lithium leicht legieren.
   
Toxikologie 
In kleineren Dosen wirken Lithiumsalze wenig toxisch, in höheren Dosen können Vergiftungssymptome wie Übelkeit, Sehstörungen bis hin zum Herzstillstand auftreten. Lithiumsalze wirken als Antidepressiva. Vergiftungen werden mit Kochsalz behandelt, da die Natrium-Ionen die Lithium-Ionen im Körper verdrängen. 
  
Vorkommen
Häufigkeit   weniger häufig

Das Element Lithium ist auf der Erde etwa vierhundert Mal seltener als Natrium und Kalium.
In der Natur kommen Lithium-Atome nur in chemisch gebundener Form in etwa 150 verschiedenen Mineralien vor. Die wichtigsten Mineralien zur Lithiumgewinnung sind Spodumen, Lepidolithglimmer und Petalit.
  
   
 
Spodumen: Varietät Kunzit aus Maharitra/Madagaskar
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Die rosa-violette Spodumen-Varietät wird Kunzit genannt.
 
  
Geschichtliches   
Der schwedische Chemiker Johan August Arfvedson entdeckte im Jahr 1817 das Element im Mineral Petalit. Ein Jahr später stellte Humphry Davy in London erstmals geringe Mengen des reinen Metalls durch eine Schmelzflusselektrolyse von Lithiumcarbonat her. Berzelius vergab dem Element den Namen "Lithion", was sich vom griechischen Wort lithos (Stein) ableitet. Lithum wurde im Gegensatz zu den Elementen Natrium und Kalium nicht in Pflanzenasche entdeckt, sondern in mineralischem Gestein. 
 
 
Petalit aus Dakota/USA
 
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In einem ähnlichen Petalit aus Varuträsk in Schweden entdeckte Arfvedson das Element Lithium.
 
  
Herstellung
Die weltweit größte Lithiumlagerstätte findet man im Norden Chiles. Die Salzlagerstätte Salar de Atacama ist etwa 100 Kilometer lang und 45 Kilometer breit. Die dort geförderte, salzhaltige Sole besteht überwiegend aus Natriumchlorid mit einem Lithiumsalz-Gehalt von etwa 0,15 Prozent. Gibt man zu der verdickten, lithiumchloridhaltigen Sole Natriumcarbonat, fällt Lithiumcarbonat aus: 
  
2 LiCl  +  Na2CO3 reagiert zu  Li2CO3  +  2 NaCl 
   
Lithiumcarbonat ist für den Welthandel von Bedeutung, da sich daraus alle anderen Salze einschließlich des elementaren Lithiums gewinnen lassen. Bei der Zugabe von Salzsäure erhält man wieder Lithiumchlorid. Die Herstellung des elementaren Lithiums erfolgt durch die Schmelzflusselektrolyse eines Gemisches aus Lithiumchlorid und Kaliumchlorid. Die dafür verwendeten Lithiumsalze erhält man auch durch das Erhitzen der Lithiummineralien Spodumen, Lepidolith und Petalit mit Calciumoxid. Die Elektrolyse erfolgt bei 450 bis 500°C Badtemperatur und bei sechs Volt Spannung. Dabei treten Stromstärken von bis zu 8000 Ampere auf. Das Metall gelangt in Stangen oder als Draht in den Handel. 
  
Verwendung   
Lithium ist ein wichtiges Legierungsmetall, beispielsweise mit Blei für Radlager bei Eisenbahnen oder mit Magnesium in der Weltraumtechnik. Lithiumverbindungen dienen zur Erzeugung roter Flammen in der Feuerwerkerei. Lithium wird in verschiedenen Batterieformen als Elektrodenmaterial eingesetzt. In der nicht wiederaufladbaren Lithiumbatterie besteht die Anode aus Lithium. Eine Lithium-Halbzelle eignet sich aufgrund des niedrigen Elektrodenpotenzials im Vergleich zu anderen Halbzellen in besonderem Maße als Elektrode für eine Batterie. Bei Lithiumbatterien kann die Kathode aus verschiedenartigen Materialien wie Mangan(IV)-oxid oder Iod bestehen. Die Lithium-Iod-Batterie wird in Herzschrittmachern eingesetzt.


Lithium-Polymer-Akku für ein Handy


 
Die positive Elektrode eines Li-Pol-Akkus enthält ein Lithium-Metalloxid. Die negative Elektrode besteht aus Graphit, während der Elektrolyt aus einem elektrisch leitfähigen Polymer in Form einer festen oder gelartigen Folie vorliegt.
   

Beim leistungsfähigen, wiederaufladbaren Lithium-Ionen-Akku enthält die Anode ein Lithium-Metalloxid, während die Kathode aus Graphit besteht. Als Elektrolyt werden Lithiumsalze wie Lithiumhexafluorophosphat LiPF6 in einem wasserfreien Lösungsmittel wie Ethylencarbonat eingesetzt. Der noch leistungsfähigere Lithium-Polymer-Akku enthält das gleiche Elektrodenmaterial, hier besteht aber der Elektrolyt nicht aus einer Flüssigkeit, sondern aus einer Folie mit einem elektrisch leitfähigen Polymer. 
  
Lithium dient auch zur Herstellung des überschweren Wasserstoffisotops Tritium und zur Darstellung von Lithiumdeuterid LiD. Beide Stoffe können in Wasserstoffbomben als thermonuklearer Sprengstoff verwendet werden.  
 
Wasserstoff Experimente - Medien - Infos  
Demonstrationen mit Alkalimetallen 
Digitale Folien zu den Alkalimetallen 
Elektrisch leitfähige Polymere
 
 
Lithiumverbindungen im Portrait
 
     
 
 
Copyright: Thomas Seilnacht
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