Lithium – Steckbrief

Stellung im Periodensystem

Zum ganzen Periodensystem

Vorkommen und Gewinnung

Lithium ist in der Erdkruste kein seltenes Element, kommt aber nur in geringen Konzentrationen vor und nie als reines Metall, weil es zu reaktiv ist. Es steckt in Mineralen wie Spodumen, Petalit und Lepidolith, die vor allem in Pegmatit-Gesteinen vorkommen, etwa in Australien. Die zweite wichtige Quelle sind Salzseen und Salzkrusten in den Anden. Im Dreieck zwischen Bolivien, Chile und Argentinien lagern riesige Mengen Lithium gelöst in Salzlaugen unter der Oberfläche. Auch Meerwasser enthält Lithium, aber so verdünnt, dass sich die Gewinnung bisher nicht lohnt. In Deutschland wird erprobt, Lithium aus dem heißen Tiefenwasser des Oberrheingrabens zu gewinnen.

Aus Salzlaugen gewinnt man Lithium, indem man die Lauge in flache Becken pumpt und das Wasser über Monate in der Sonne verdunsten lässt. Aus der aufkonzentrierten Lösung fällt man Lithiumcarbonat aus. Aus Gestein wird das Erz zerkleinert, geröstet und mit Säure aufgeschlossen. Lithiumcarbonat und Lithiumhydroxid sind die wichtigsten Handelsformen für die Batterieindustrie. Das reine Metall erhält man durch Schmelzflusselektrolyse eines Gemischs aus Lithiumchlorid und Kaliumchlorid. Entdeckt wurde Lithium 1817 von Johan August Arfwedson in einem Mineral aus Schweden. Der Name kommt vom griechischen Wort lithos für Stein, weil es im Gegensatz zu Natrium und Kalium zuerst in Gestein und nicht in Pflanzenasche gefunden wurde.

Eigenschaften und Reaktionen

Lithium ist ein silbrig-weißes, weiches Metall mit der Elektronenkonfiguration [He] 2s¹. Sein einziges Valenzelektron gibt es leicht ab und bildet dabei das Ion Li⁺. Mit einer Dichte von 0,534 g/cm³ ist Lithium leichter als Wasser und schwimmt darauf, bis es reagiert. Der Schmelzpunkt liegt bei 180,5 °C, der Siedepunkt bei 1342 °C, beides höher als bei allen anderen Alkalimetallen. Die Elektronegativität von 0,98 ist typisch niedrig für ein Alkalimetall. Im Periodensystem steht Lithium in Periode 2 und Gruppe 1.

An der Luft läuft frisch geschnittenes Lithium schnell an, weil es mit Sauerstoff zu Lithiumoxid und mit Stickstoff zu Lithiumnitrid reagiert; letzteres ist unter den Alkalimetallen eine Besonderheit. Mit Wasser reagiert Lithium zu Lithiumhydroxid und Wasserstoff. Die Reaktion ist deutlich ruhiger als bei Natrium oder Kalium, das Metall schmilzt dabei nicht. Trotzdem bildet sich eine Lauge, und der entstehende Wasserstoff kann sich entzünden. In der Flamme färbt Lithium karminrot, ein Nachweis, der im Unterricht häufig gezeigt wird. Lithium wird unter Paraffinöl oder Argon aufbewahrt. In seiner Chemie ähnelt Lithium in mancher Hinsicht dem Magnesium, seinem diagonalen Nachbarn im Periodensystem: Beide bilden schwer lösliche Carbonate und Phosphate und reagieren direkt mit Stickstoff.

Verwendung in Alltag und Technik

Der mit Abstand größte Anteil des Lithiums geht heute in Akkumulatoren. In Lithium-Ionen-Akkus wandern Lithium-Ionen beim Laden und Entladen zwischen den beiden Elektroden hin und her. Weil Lithium so leicht ist und bei der Abgabe seines Elektrons besonders viel Energie liefert (Fachbegriff: sehr negatives Elektrodenpotenzial), speichern diese Akkus viel Energie pro Kilogramm. Sie stecken in Smartphones, Laptops, E-Bikes, Elektroautos und zunehmend in stationären Speichern für Solarstrom.

Daneben hat Lithium viele ältere Anwendungen. Lithiumcarbonat und Lithiumoxid senken den Schmelzpunkt von Glas und Keramik und machen sie unempfindlich gegen Temperaturschwankungen; Glaskeramik-Kochfelder enthalten deshalb Lithium. Lithiumstearat ist Bestandteil von Schmierfetten, die bei Hitze und Kälte stabil bleiben. Legierungen aus Aluminium und Lithium sind leichter als reines Aluminium und werden im Flugzeugbau eingesetzt. Lithiumhydroxid bindet Kohlenstoffdioxid und reinigt die Atemluft in U-Booten und Raumfahrzeugen. In der Medizin werden Lithiumsalze seit Jahrzehnten zur Behandlung bipolarer Störungen eingesetzt. Lithium-6 dient als Ausgangsstoff für Tritium, das in der Kernfusionsforschung gebraucht wird. Weil die Nachfrage durch Elektromobilität stark steigt, gewinnt das Recycling von Akkus an Bedeutung.

Moleküle mit diesem Element

• Lithiumhydrid LiH3D ansehen
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Kurz gefragt

Welches Element besitzt in Periode 2 den kleineren Atomradius?

Häufige Fragen