Lithium

Verwendung

Lithiumverbindungen sind vielseitig verwendbar. Die jährliche Weltproduktion von Lithiumcarbonat wird mit 39000 t angegeben und die weltweiten Reserven auf 7,3 Mio t geschätzt. Erstmals wurde es in den 1920ern kommerziell als Legierungsmittel mit Blei zur Produktion gehärteter Lager verwendet. In größeren Mengen sind gegenwärtig 34 Lithiumverbindungen erhältlich. Lithiumkarbonat wird unter anderem für Glasuren und als Flussmittel für die Herstellung von Emaille eingesetzt.

Lithiumfluorid benutzt man für ultraviolettdurchlässiges Glas und zur Vergütung optischer Linsen. Die häufigste Anwendungsform ist allerdings die von Lithiumstearat als Gelier- und Verdickungsmittel für Öle, um diese in Schmierfette umzuwandeln. Die so erzeugten Schmierfette zeigen eine hervorragende Temperaturstabilität (>150 °C) und bleiben bis -20 °C schmierfähig. Ende der 1940er Jahre entdeckten die Pharmakologen, dass man durch die tägliche Gabe kleiner Dosen von Lithiumcarbonat eine antidepressive Wirkung bei entsprechenden Krankheitsbildern erzielen konnte.

Das Alkalimetall wird in verschiedenen Batterieformen als Elektrodenmaterial 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 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. 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 in einem wasserfreien Lösungsmittel 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.

Vorkommen

Lithium hat an der Erdkruste einen Anteil von etwa 0,006 %. Primär tritt es vergesellschaftet mit Aluminiumerzen wie Amblygonit, Lepidolith oder Petalit auf. Diese Minerale haben einen Lithiumgehalt von etwa 9%. Ein selteneres Lithiumerz ist das Kryolithionit, welches den größten Lithiumgehalt aller Mineralien aufweist. Lithiummineralien treten in vielen Silikat Gesteinen auf, jedoch meist nur in geringen Konzentrationen.

Geschichtliches

Ende des 18. Jahrhunderts wurde das lithiumhaltige Mineral Petalit zuerst von Jose Bonifacio de Andrada e Silva entdeckt. Jedoch gilt Johan August Arfwesdon als Entdecker. Er analysierte 1871 Mineralienfunde und stellte in Spodumen und Lepidolith fest, dass ein fremdes Element in den Mineralien anwesend ist. Im Jahre 1818 bemerkte Christian Gottlob Gmelin erstmals, dass die Lithiumsalze eine Flammenfärbung ins Rot ergeben.

Beide Wissenschaftler versuchten dieses Element von den Mineralien zu isolieren, jedoch gelang es beiden in den folgenden Jahren nicht. Während die beiden Wissenschaftler an der Aufgabe scheiterten, gab es zwei weitere Wissenschaftler Sir Humphrey Davy und William Thomas Brande, welche ebenfalls 1818 versuchten, dieses Element zu isolieren. Mit Hilfe des elektrolytischen Verfahren konnten sie das Element so erstmals aus Lithiumoxid isolieren. In größeren Mengen wurde Lithium dann 1855 von Augustus Matthiessen und Robert Bunsen hergestellt mittels Elektrolyse von Lithiumchlorid.

Eine kommerzielle Produktion gab es dann 1923 erstmals bei einer deutschen Metallgesellschaft, welche ebenfalls die Elektrolyse benutzte, in diesem Falle einer Schmelze aus Kalium- und Lithiumchlorid. Die deutsche Metallgesellschaft ist heute unter dem Namen GEA Group bekannt. Lithiumorganische Verbindungen wurden von Wilhelm Schlenk 1917 aus Quecksilberverbindungen synthetisiert.