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Allgemeines zu Lithium

Lithium leitet sich vom griechischen lithos ab und bedeutet übersetzt Stein. Es zählt zu den chemischen Elementen und trägt das Symbol Li so wie die Ordnungszahl 3. Dieses Element wurde im Gestein entdeckt und trägt auf Grund dessen diesen Namen.
Im Periodensystem gehört Lithium zum Alkalimetall der zweiten Periode. Unter den festen Elementen besitzt Lithium die kleinste Dichte und zählt zu den Leichtmetallen.
Das Element ist nicht Hautfreundlich, reagiert bei Berührungen sofort und verursacht starke Verbrennungen. Lithium besitzt eine gesundheitsschädliche Verbindung.

Auf der Erde ist Lithium ein sehr seltenes Element und hat lediglich einen geringen Anteil von nur circa 0,006% auf der Erdkruste. In der Natur ist Lithium in einigen Mineralien zu finden. In Amblygonit ist ein Lithiumgehalt von 9% nachzuweisen und ist damit das Mineral in welchem Lithium am Meisten vorkommt. Bei geringeren konzentrierten Mengen unter 1 % rentiert sich der Aufwand zur Gewinnung des Lithiums nicht, daher haben diese eher eine geringere Bedeutung zur Elementisolierung.
Die häufigste Verbreitung der Lithiumsalze findet sich in Salzseen wieder, dort kommen sie in Salzlaugen vor. Global betrachtet ist die größte Gewinnung in Argentinien und Chile möglich. Ebenso bedeutend ist auch die Gewinnung von Lithium der Länder Kanada, China, Australien und Simbabwe, aber auch in Nevada und North Carolina in den USA.

Hauptquelle zur Gewinnung für Lithoum sind jedoch die Lithiumsalze, die als Nebenprodukt gewonnen werden bei Kaliumcarbonat und Borax, welche im Hahnenfuß oder Tabak vorkommen.

Geschichte von Lithium

Ende des 18. Jahrhunderts wurde das lithiumhaltige Mineral Petalit zuerst von José Bonifácio de Andrada e Silva entdeckt. Jedoch gilt Johan August Arfwedson als Entdecker. Er analysierte 1817 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 in 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 aus Lithiumoxid konnten sie das Element so erstmals 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 einer deutschen Metallgesellschaft, welche ebenfalls die Elektrolyse benutzten, 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 dann 1917 aus Quecksilberverbindungen synthetisiert.

Eigenschaften von Lithium

Unter den Metallen ist Lithium das leichteste. Es besitzt einen silbrigen Glanz und ist ein weißer, weicher Feststoff. Mit einem Messer lässt es sich im Vergleich zu anderen Alkalimetallen jedoch nicht schneiden. Es lässt sich härter als Natrium einstufen, ist jedoch weicher als Blei.
Es weist eine besonders niedrige Siede- und Schmelztemperatur aus, besitzt eine kleine Dissoziationsenergie sowie geringe Dichte auf. Im Gegensatz dazu besitzt es jedoch eine sehr gute elektrische und thermische Leitfähigkeit, ebenso besitzt es große Atomradien.
Lithium besitzt einen breiten Flüssigkeitsbereich von 180 °C bis 1317 °C, diese Eigenschaft macht Lithium zum optimalen Kühlmittel.
Es zeigt eine Flammfärbung, wie sie für Alkalimetalle charakteristisch ist und tendenziell rot, bei Lithium ist sie karminrot. Lithium zersetzt unter Wasserstoffentwicklung Wasser und zieht sich an der Luft mit einer Hydroxidschicht über. Das Element kommt eben so in geringen Mengen im menschlichen Organismus vor, es ist jedoch nur bedingt für den Stoffwechsel bedeutsam und wirkt leicht toxisch. Die wichtigsten Verbindungen mit dem Element sind Lithiumdeuterit, Lithiumhydrit, Lithiumcarbonat, Lithiumhydroxid und Lithiumchlorid.

Verwendung von Lithium

Die Lithiumverbindungen finden eine vielseitige Verwendung.
Lithiumcarbonat wird als Legierungsmittel mit Blei verwendet, zur Herstellung gehärteter Lager. Lithiumcarbonat wird jährlich mit circa 39 000 t produziert.
Als Flußmittel für Emailleherstellung und unter Anderem Glasuren wird Lithiumkarbonat eingesetzt.
Lithiumdeuterid wird als thermonuklearer Sprengstoff in Wasserstoffbomben verwendet. Lithiumfluorid findet seine Verwendung zur Vergütung optischer Linsen und für ultraviolettdurchlässiges Glas.
Dagegen wird jedoch Lithiumstearat am häufigsten verwendet. Unter Anderem wird es als Verdickungs- und Geliermittel für Öle verwendet um diese in Schmierfette umzuwandeln. Dadurch besitzen sie eine sehr gute Temperaturstabilität und bleiben bis -20 °C auch schmierfähig.
Einen medizinischen Fortschritt erzielte man in den 40er Jahren, als man entdeckte, dass durch tägliche Verabreicherung minimal dosierter Dosen von Lithiumcarbonat eine antidepressive Wirkung haben bei dessen Krankheitsbild.
Eine weitere Zukunft sieht man in Batteriesystemen mit Lithium-Anteil.

Berylium (abgeleitet von dem Mineral Beryll, einem Schmuckstein, der Beryllium enthält), ist ein chemisches Element, das in der 2. Hauptgruppe im Periodensytem der Elemente (Symbol “BE”, Ordnungszahl “4″) verzeichnet ist. Man findet das äußerst seltene Erdalkalimetall in verschiedenen Mineralien vor (ca. 30), unter anderem in “Bertrandit”, das in den vereinigten Staaten gewonnen wird, und in dem Mineral “Beryll”, aufzufinden in der Volksrepublik China, Russland und Brassilien. Diese beryllhaltigen Mineralien sind in den bekanntesten und wertvollsten Schmucksteinen der Erde vorzufinden, so unter anderem in Smaragden, Auqamarinen und Alexandriten.

Eigenschaften/Geschichte von Berylium

Das Element Beryllium an sich ist ein stahlgraues Leichtmetall, in seiner Eigenschaft als Stoff sehr hart und spröde. Zumeist wird es in dieser Form als Zusatz für Legierungen verwendet. Doch wie entstand bzw. entdeckte man dieses vielseitige Element ? Erste Aufzeichnungen über die Gewinnung von Beryllium finden sich aus dem Jahre 1798, als der Chemiker Loius-Nicolas Vauquelin Beryllium in Form eines Oxids aus den bereits erwähnten Edelsteinen Smaragd und Beryll isolierte und gewann. Rund 30 Jahre später, im Jahre 1828, wurde das Element Beryllium zum ersten Mal durch den Vorgang der Reduktion des Berylliumchlorids mit Kalium durch die Herren Friedrich Wöhler und Antione Bussy dargestellt. Doch bereits hunderte Jahre zuvor wurden Beryllstücke, meist durchsichtig, als sogenanntes “Zauberglas” verwendet (man nimmt an, das sie, ähnlich wie eine Lupe, zur Vergrößerung von Schriftzügen beim Lesen dienten oder einfach der Erheiterung kleiner Kinder und einfältiger Menschen). Diese Eigenschaft vorweisend, leitet sich von dem Wort “Beryll” auch die Bezeichnung “Brille” (lat. “berilllus”) ab, da Beryllstücke in ihrer durchsichtigen, bearbeiteten Form oftmals als Augengläser verwendet wurden.

Doch nicht nur die Nutzung als Mineral in Schmucksteinen oder zur Verstärkung der Sehkraft in durchsichtiger Form eines ganzen Stückes ist dem Element Beryllium zuzuschreiben: Im Jahre 1945 wurde Beryllium zusammen mit Plutonium als Neutronenquelle für Atombomben eingesetzt (Hiroshima ist der erschreckende Beweis dafür). Somit reicht die Wirkung und Nutzung von Beryllium, je nach Form und Gewinnung, von nützlich über dekorativ bis hin zu zerstörerisch. Doch welche weiteren Eigenschaften lassen sich aus diesem Element des weiteren ableiten ? Nun, chemisch betrachtet besitzt Beryllium einen hohen Schmelzpunkt, der bei anderen Leichtmetallen derart nicht vorzufinden ist. Das mag zu einen daran liegen, dass Beryllium die klassischen Eigenschaften eines Metalls nicht mehr besitzt, also mehr einen Übergang zu leicht schmelzenden Elemten darstellt, und durch diese hohe Wärmekapazität leichter und schneller zu verarbeiten ist. Zum anderen ist Beryllium weitaus elastischer als Stahl (das sogenannte “Elastizitätsmodul” ist um 1/3 höher). Ferner ist Beryllium aufgrund einer niedrigen Kernladungszahl durchlässig für Röntgenstrahlen. Doch ist eine negativ zu nennende Eigenschaft Berylliums die hohe Korrosionsgefahr bei höheren Temperaturen im Wasser (abhängig ist dies jedoch von der Reinheit bzw. Verunreinigung des Metalls und des Mediums), auch durch Salzsäure wird Beryllium schnell angegriffen und zersetzt, während bei reiner Raumtemperatur Beryllium durchaus beständig und auch ist die Korrosionsgefahr in heißen Gasen erst oberhalb von 600 Grad deutlich zu bemerken ist.
Aufgrund seines hohen Preises ist Beryllium trotz seiner mannigfaltigen und hervorstechenden Eigenschaften nur bedingt zu verwenden. So findet Beryllium seinen Nutzen zum Beispiel als Werkstoff in Produkten der Weltraum- und Luftfahrtechnik, im Bereich der Arbeit mit Röntgenstrahlen sowie in Kernreaktoren und bei der Herstellung von Kernwaffen.