Lithium (Li) und Wasser

In Meerwasser ist Lithium zu circa 0,17 ppm vorhanden. Flüsse enthalten im Allgemeinen nur etwa 3 ppb, wohingegen Mineralwasser 0,05-1 mg Lithium pro Liter enthält. Lithium wurde in größeren Mengen auch in Heilwasser in Karlsbad, Marienbad und Vichy gefunden. In gelöster Form kommt es ausschließlich als Li⁺(aq) vor.
 

Wie und in welchen Verbindungen reagiert Lithium mit Wasser?

Lithium reagiert heftig mit Wasser, wobei Lithiumhydroxid entsteht und hochentzündlicher Wasserstoff freikommt. Die farblose Lösung ist basisch. Die exotherme Reaktion vollzieht sich jedoch langsamer, als die Reaktion von Natrium mit Wasser (siehe Natrium und Wasser), welches im Periodensystem direkt unter Lithium steht.

2Li(s) + 2H₂O → 2LiOH(aq) + H₂(g)

Bei 750^oC reagiert Lithium mit Wasserstoff unter Bildung von Lithiumhydrid, LiH. Es entsteht ein weißer Puder, der bei einer späteren Reaktion mit Wasser wiederum Wasserstoffgas freisetzt, nämlich 2800 Liter pro Kilogramm Hydrid. Auf diese Weise kann Lithium gut als Wasserstoffspeicher genutzt werden.
 

Wasserlöslichkeit von Lithium und/oder seinen Verbindungen

Lithium ist in elementarer Form nicht in Wasser löslich, sondern reagiert mit diesem.
Lithiumverbindungen, wie z.B. Lithiumchlorid, Lithiumcarbonat, Lithiumphosphat, Lithiumfluorid und Lithiumhydroxid, können hingegen mehr oder weniger gut wasserlöslich sein. Letztere Verbindung besitzt beispielsweise eine Wasserlöslichkeit von 129 g/L.

Löslichkeit und wie diese beeinflusst werden kann

Wie kann Lithium ins Wasser gelangen?

Lithium ist in vielen Mineralien, vor allem aber in Ambligonit, Petalit, Lepidolit und Spodumen, enthalten. Zu kommerziellen Zwecken ist Spodumen (LiAlSi₂O₆) am besten geeignet.
Lithium ist das leichteste aller Elemente und findet daher auf vielen Gebieten Verwendung. So wird es z.B. für Legierungen mit Aluminium und Magnesium, aber auch mit Blei genutzt, um diese stabiler und zugleich leichter zu machen. Einer der wohl wichtigsten Verwendungszwecke ist die Benutzung von Lithium für Batterien und Akkumulatoren (u.a. von Elektrofahrzeugen).
Als Flussmittel in der Glasindustrie und als Zusatz zu Glasuren, bewirkt Lithiumcarbonat, dass die Viskosität der Stoffe verringert wird und diese besser verarbeitet werden können. Andere Lithiumverbindungen werden wiederum genutzt als Verdickungsmittel für Fette und Öle.
Lithiumchlorid ist einer der Feststoffe, die die höchste Kapazität haben was Wasserabsorption angeht. Deswegen wird es in Klimaanlagen verwendet und um Industriegase zu trocknen. Auch als Frostschutzmittel ist diese Lithiumverbindung geeignet. Andere Verbindungen kommen wiederum als Katalysatoren und in Raketentreibstoffen zum Einsatz.
Als Schmierstoffe sind manche Lithiumverbindungen gut geeignet, weil sie sowohl bei sehr hohen, als auch sehr niedrigen Temperaturen eingesetzt werden können. Außerdem kann Lithium als Tracer in Wasserströmen fungieren und so direkt ins Wasser gelangen. Lithium hat gute Erfolge bei der Behandlung von manisch-depressiven Patienten erzielt. In Form von Lithiumhydroxid (LiOH) wird es als stark CO₂-bindender Luftreiniger verwendet.
Lithium wird zur Gewinnung von Tritium (³H) verwendet und kommt zum Einsatz in Nuklearwaffen.
 

Welche Umweltprobleme können durch Wasserverunreinigung mit Lithium entstehen?

Eingestuft in die Wassergefährdungsklasse 1 (schwach wassergefährdend) stellt Lithium keine große Bedrohung für Pflanzen und Tiere, weder an Land, noch in aquatischen Ökosystemen, dar. Es wird von Pflanzen leicht absorbiert, wodurch man an Hand der Flora Rückschlüsse auf den Lithiumgehalt des Bodens ziehen kann. Lithium gilt nicht als essentiell für Pflanzen, kann aber bei einigen Sorten das Wachstum fördern. Zu viel Lithium kann wiederum bei einigen Arten toxisch wirken. Dem kann man entgegenwirken indem man den Boden kalkt, da Calcium die Aufnahme leichterer Mineralien verhindert. Der Lithiumgehalt in verschiedenen Pflanzen liegt meist zwischen 0,2 und 30 ppm.
Man hat festgestellt, dass Ziegen, die weniger Lithium aufnehmen, als es normalerweise üblich ist, auch weniger an Gewicht zulegten. In diesem Fall könnte das Element essentiell sein.
Lithium kommt in Form von zwei stabilen, sowie drie instabilen Isotopen vor.
 

Welche Gesundheitseffekte kann Lithium im Wasser verursachen?

Der Lithiumgehalt im menschlichen Körper beträgt circa 7 mg. Ein biologischer Nutzen von Lithium ist nicht bekannt und so wird es auch nur zu einem kleinen Teil vom Körper absorbiert und ansonsten direkt wieder ausgeschieden. Es ist also auch kein essentielles Element, kann aber dennoch den Stoffwechsel beeinflussen.
Bei oraler Aufnahme ist Lithium mäßig toxisch und es ist sehr unterschiedlich, welche Mengen vom Körper toleriert werden. In de vierziger Jahren des 20. Jahrhunderts starben einige Patienten, denen Lithiumchlorid als Salzersatz verabreicht wurde. Lithiumcarbonat wird in Dosen, die nahe an der Toxizitätsgrenze liegen, zu psychiatrische Zwecken eingesetzt. Bei einer Menge von 10 mg/L Blut spricht man von einer leichten Lithiumvergiftung, 15 mg/L haben Nebenwirkungen wie Verwirrtheit und eine lallende Sprache und bei etwas 20 mg/L besteht die Gefahr zu sterben.
Kontakt mit Lithium führt wie auch Kontakt mit anderen Alkalimetallen zu schweren Verätzungen.
 

Welche Wasserreinigungstechnologien können genutzt werden um Lithium zu entfernen?

Quellenangaben

Zum Periodensystem der Elemente

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