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]   
  
180,5 °C   
1342 °C   
  
0,534 g/cm³   
0,6   
0,98 (Pauling)      
[He]2s1  
Li-6: 7,59%  
Li-7: 92,41%  
 

     

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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
Lithium, Natrium, Kalium
 
 
 
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. 


Flammprobe mit Salzen der Alkalimetalle
 
Flammproben

 


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


 
Legt man ein Lithiumstück auf Wasser, bildet sich unter Sprudeln ein Gas.

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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 Mineralen vor. Dazu zählen zum Beispiel Amblygonit, Spodumen, Lepidolithglimmer oder Petalit.


Spodumen: Varietät Kunzit aus Maharitra in Madagaskar
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Die rosa-violette Spodumen-Varietät wird Kunzit genannt.
 

Zur industriellen Gewinnung ist die Gewinnung aus Solen von Bedeutung, die Lithiumchlorid enthalten. Besonders reichhaltig sind die Salzseen Salar de Uyuni in Bolivien oder Salar de Atacama in Chile. Das südamerikanische „Lithium-Dreieck“ in Bolivien, Chile und Argentinien enthält vermutlich mehr als die Hälfte aller Lithium-Vorkommen der Erde. [Lit 113 Das aus der Sole gewonnene Lithiumcarbonat ist der bedeutendste Rohstoff zur Herstellung der Lithium-Ionen-Akkus und der Lithium-Polymer-Akkus für Tablets, Smartphones, Elektro-Autos oder E-Bikes.
  
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. Lithium wurde im Gegensatz zu den Elementen Natrium und Kalium nicht in Pflanzenasche entdeckt, sondern in mineralischem Gestein.


Petalit aus Dakota in den USA
 
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In einem ähnlichen Petalit aus Varuträsk in Schweden entdeckte Arfvedson das Element Lithium.
 

Mit der Einführung des Elektro-Autos und des E-Bikes zu Beginn des 21. Jahrhunderts gewann Lithium als Rohstoff immer mehr an Bedeutung. Das aus Solen gewonnene Lithiumcarbonat wird zur Herstellung der Lithium-Ionen-Akkus und der Lithium-Polymer-Akkus benötigt.
  
Herstellung
Bedeutende Lithiumlagerstätten findet man im Norden Chiles oder in Bolivien und Argentinien. Die Salzlagerstätte Salar de Atacama in Chile ist etwa 100 Kilometer lang und 45 Kilometer breit. Die dort geförderte, salzhaltige Sole besteht überwiegend aus Natriumchlorid, der Lithiumsalz-Gehalt beträgt nur etwa 0,15 Prozent. Gibt man zu der verdickten Sole Natriumcarbonat, reagiert das enthaltene Lithiumchlorid zu dem nur wenig wasserlöslichen Lithiumcarbonat, das ausfällt: 
  
2 LiCl  +  Na2CO3 reagiert zu  Li2CO3  +  2 NaCl 
   
Lithiumcarbonat ist für den Welthandel von Bedeutung, da sich daraus alle anderen Lithiumsalze und elementares Lithium 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 Lithium-Mineralien 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.


Lithiumcarbonat
 
Lithiumcarbonat
 
Lithiumcarbonat ist ein bedeutender Rohstoff.

  
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 Batterie-Formen als Elektroden-Material eingesetzt. In der nicht wieder aufladbaren Lithiumbatterie besteht die Anode aus Lithium. Eine Lithium-Halbzelle eignet sich aufgrund des niedrigen Elektrodenpotenzials im Vergleich zu anderen Halbzellen besonders gut 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 Mobiltelefon


 
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, wieder aufladbaren 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 Elektroden-Material, 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 Wasserstoff-Isotops 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
 
Lithiumchlorid   Cobaltviolett hell Cobaltviolett hell    
 
 
Lithiumminerale



Amblygonit


Elbait


Lepidolith


Neptunit


Petalit







Spodumen
Polylithionit

Polylithionit
Sugilith

Sugilith
Triphylin

Triphylin
 


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