Autor: Katharina Fromm
Das Lithium, drittes Element des Periodensystems, ist das leichteste Metal, welches wir kennen. Sein Name beruht auf dem Griechischen «Lithos» – der Stein, daher auch die korrekte Aussprache seines Namens (die Aussprache «Lizium» mag es überhaupt nicht, denn das erinnert das Lithium zu sehr an das Silizium, mit dem es zwar nicht verwandt ist, durchaus aber Verbindungen eingehen kann). Den Namen verdankt das Lithium seinem Vorkommen in einigen Mineralien, wie beispielsweise dem Lepidolith, Spodumen oder Petalit.
Allein ganz weich, in Verbindung hart
Als Element stellt Lithium ein silbrigweisses Metall dar, das mit den Hauptbestandteilen der Luft, Stickstoff und Sauerstoff sowie mit Wasser spontan reagiert. Basierend auf dieser Reaktivität findet es nicht als Werkstoff in seiner reinen Form Verwendung, sondern muss in Paraffinöl aufbewahrt werden. Es ist so weich, dass man es mit einem Messer schneiden kann, und so leicht, dass es auf dem Paraffinöl schwimmt.
Mischt man es hingegen in geringen Mengen zu anderen Metallen dazu, erhält man recht resistente Legierungen, wie beispielsweise das Bahnmetall, welches als Lagermaterial für Eisenbahnen eingesetzt wird. Zugfestigkeit, Härte und Elastizität können durch Beimischen von Lithium zu anderen Metallen so deutlich verbessert werden. Zusammen mit anderen Leichtmetallen wie dem Aluminium bildet es einen interessanten Werkstoff für die Raumfahrt und wird beispielsweise für die Treibstofftanks der Spaceshuttles benutzt.
Im Alltag begehrt
In unserem Alltag treffen wir das Lithium dann in seiner kationischen Form, bei der es sein «reaktives» Elektron an ein anderes Element abgegeben hat – und das recht häufig: Trinkwasser enthält ebenso Lithium wie unser Körper. Lithiumstearat dient in geringen Mengen der Produktion von Bleistiften, wird in kosmetischen Produkten eingesetzt und war bis Mitte des 20. Jahrhunderts ein begehrter Zusatz in Schmierfetten.
Lithiumniobat ist ein künstliches Material bestehend aus Sauerstoff, Niob und Lithium und besitzt wichtige physikalische Eigenschaften, die es für Anwendungen in der Optik und Elektronik, wie beispielsweise in Lasern, in der Holographie oder auch in der Hochfrequenztechnik für Fernseher und Mobiltelefone spannend machen.
Kleines wendiges Atom
Das bringt uns gleich zu einem überaus wichtigen Anwendungsgebiet in unserer heutigen Informationsgesellschaft: die Lithiumionen-Batterien oder -Akkumulatoren. Diese zeichnen sich durch hohe Energiedichten aus und leiden nicht unter dem sogenannten Memory-Effekt. Während wir oben an der Batterie Strom abzapfen, wandern in der Batterie die Lithiumionen von einem Pol der Batterie zum anderen.
Hierbei kommt uns zugute, dass das Lithium als Atom klein, und als Kation sogar noch kleiner ist, sodass es ohne grosse Mühe zwischen den Polen hin- und herwandern kann. Dabei bewegt es sich nicht durch ein Vakuum, sondern muss sich zwischen grösseren Bestandteilen hindurchbewegen. Beim Ladevorgang der Lithiumionen-Batterien schicken wir das Lithium-Kation dann wieder zurück in seine Ausgangsposition, von wo aus es dann wieder Strom liefern kann.
In den Raumstationen setzt man Lithiumperoxid zur Luftregeneration ein, um CO2 aus der ausgeatmeten Luft herauszufiltern. Dabei entsteht Lithiumcarbonat, eine Verbindung, die wir hier auf der Erde in grossen Mengen zur Herstellung von Glas und Aluminium einsetzen.
Auch in der Medizin
In deutlich kleineren Mengen kommt Lithiumcarbonat in der Medizin zum Einsatz. 1949 entdeckte der australische Psychiater John Cade in Selbstversuchen, dass es zur Behandlung von bipolaren Störungen eingesetzt werden kann. In der Lithiumtherapie kommen Lithiumsalze wie das Carbonat auch gegen Manie oder Depressionen einerseits als Phasenprophylaktikum, andererseits auch zur Steigerung der Wirksamkeit in Verbindung mit Antidepressiva zum Einsatz. Vorbeugend wird es in der Behandlung von Cluster-Kopfschmerzen verwendet.
Die Anerkennung von Lithiumverbindungen als Medikamente hatte jedoch einen Einfluss auf die Getränkeindustrie. So setzte man ab den wilden Zwanzigern bis Ende der 1940er-Jahre einigen Erfrischungsgetränken Lithiumcitrat bei, die dann als stimmungsaufhellende, aufputschende Getränke nach durchzechten Nächten angepriesen wurden. In diesem Zusammenhang hat Lithium seinen Weg in die Künstlerkreise geschafft, wie Filme von Woody Allen oder Darren Aronofsky und Lieder der Gruppen Nirvana, Evanescence oder Sting zeigen.
Katharina Fromm ist Professorin am Departement Chemie an der Universität Freiburg.
Die leistungsstarken Lithiumionen-Batterien finden sich zum Beispiel in Elektrovelos.Bild Keystone/a
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