Lithium (von , Aussprache oder ) ist ein chemisches Element mit dem Symbol Li und der Ordnungszahl 3. Es ist ein Element der 1. IUPAC-Gruppe, der Gruppe der Alkalimetalle, und gehört zur zweiten Periode des Periodensystems der Elemente. Lithium ist ein Leichtmetall und besitzt die geringste Dichte der unter Standardbedingungen festen Elemente.
Lithium kommt in der Natur aufgrund seiner hohen Reaktivität nicht elementar vor. Bei Raumtemperatur ist es nur in völlig trockener Luft über längere Zeit stabil, reagiert aber langsam zu Lithiumnitrid (Li3N). In feuchter Luft bildet sich an der Oberfläche schnell eine mattgraue Lithiumhydroxid-Schicht. Wie alle Alkalimetalle reagiert elementares Lithium schon bei Berührung mit der Hautfeuchtigkeit und führt so zu schweren Verätzungen und Verbrennungen. Viele Lithiumverbindungen, die in wässriger Lösung Lithiumionen bilden, sind im Gegensatz zu den entsprechenden Natrium- und Kaliumverbindungen als gesundheitsschädlich eingestuft.
Als Spurenelement ist Lithium in Form seiner Salze ein häufiger Bestandteil von Mineralwasser. Im menschlichen Organismus sind geringe Mengen Lithium vorhanden; das Element ist jedoch nicht essenziell und hat keine bekannte biologische Funktion. Einige Lithiumsalze haben aber eine medizinische Wirkung und werden in der Lithiumtherapie bei bipolaren Affektstörungen, Manie, Depressionen und Cluster-Kopfschmerzen eingesetzt.
Geschichte mini|links|Johan August Arfwedson, Entdecker des Lithiums mini|links|Lithium-Stücke, zum Schutz vor Oxidation in Paraffinöl
Als Entdecker des Lithiums gilt der Schwede Johan August Arfwedson, der im Jahr 1817 die Anwesenheit eines fremden Elements in Petalit (LiAl[Si4O10]) und bald darauf auch in Spodumen (LiAl[Si2O6]) und Lepidolith (K(Li,Al)3[(Al,Si)4O10](F,OH)2) feststellte, als er Mineralienfunde von der Insel Utö in Schweden analysierte. Sein akademischer Lehrer Jöns Jakob Berzelius schlug Lithion, eine Ableitung zu , als Namen vor, der entsprechend den Bezeichnungen der andern beiden damals bekannten Alkalimetalle Natrium und Kalium auf das Material hinweist, aus dem es gewonnen wurde. Die latinisierte Form Lithium hat sich durchgesetzt.N. Figurowski: Die Entdeckung der chemischen Elemente und der Ursprung ihrer Namen. Aulis-Verlag Deubner, Köln 1981, ISBN 3-7614-0561-8, S. 135. In Anlehnung an Begriffe wie Latium oder Calcium wird das Wort oft ausgesprochen, das alternative liegt näher am Ursprungswort.
1818 bemerkte der deutsche Chemiker Christian Gottlob Gmelin, dass Lithiumsalze eine rote Flammenfärbung ergeben. Beide Wissenschaftler scheiterten in den folgenden Jahren mit Versuchen, dieses Element zu isolieren. Im Jahr 1818 gelang dies erstmals William Thomas Brande und Sir Humphry Davy mittels eines elektrolytischen Verfahrens aus Lithiumoxid (Li2O). Robert Bunsen und Augustus Matthiessen stellten 1855 durch Elektrolyse von Lithiumchlorid (LiCl) größere Mengen reinen Lithiums her. Im Jahr 1917 synthetisierte Wilhelm Schlenk aus organischen Quecksilberverbindungen die ersten lithiumorganischen Verbindungen.Christoph Elschenbroich: Organometallchemie. 5. Auflage. Teubner, Leipzig 2005, S. 16.
Mit der ersten kommerziellen Produktion begann 1923 die deutsche Metallgesellschaft in der Hans-Heinrich-Hütte in Langelsheim im Harz, indem eine Schmelze aus Lithium- und Kaliumchlorid (KCl) elektrolysiert wurde.
Bis kurz nach dem Zweiten Weltkrieg gab es bis auf die Anwendung als Schmiermittel (Mineralöl, angedickt mit Lithiumstearat) und in der Glasindustrie (Lithiumcarbonat oder Lithiumoxid) kaum Anwendungen für Lithium. Dies änderte sich, als in den Vereinigten Staaten Tritium, das sich aus Lithium gewinnen lässt, für den Bau von Wasserstoffbomben benötigt wurde. Man begann mit einer breit angelegten Förderung, vor allem in Kings Mountain (North Carolina).Jessica Elzea Kogel: Industrial minerals & rocks: commodities, markets, and uses. 7. Auflage. SME, 2006, ISBN 0-87335-233-5, S. 599 (). Durch die auf Grund der kurzen Tritium-Halbwertszeit benötigten großen Lithium-Mengen wurde zwischen 1953 und 1963 ein großer Vorrat von Lithium angehäuft, das erst nach dem Ende des Kalten Krieges ab 1993 auf den Markt gebracht wurde. Neben dem Bergbau wurde nun auch die billigere Gewinnung aus Salzlaugen wichtig. Größere Mengen Lithium werden mittlerweile für Batterien, für die Polymerisation von Elastomeren, in der Bauindustrie und für die organische Synthese von Pharmazeutika und Agrochemikalien eingesetzt. Seit 2007 sind Primärbatterien und Akkumulatoren (Sekundärbatterien) das wichtigste Segment.United States Geological Survey: . (PDF; 75 kB), 2007.
Vorkommen und Abbau Vorkommen auf der Erde mini|Petalit Lithium hat an der Erdkruste einen Anteil von etwa 0,006 %.Hans Breuer: dtv-Atlas Chemie. Band 1, 9. Auflage. Deutscher Taschenbuch Verlag (dtv), München 2000, ISBN 3-423-03217-0. Es kommt damit in der Erdkruste etwas seltener als Zink, jedoch häufiger als Kobalt, Zinn und Blei vor. Obwohl Lithium häufiger als beispielsweise Blei ist, ist seine Gewinnung durch die stärkere Verteilung schwierig. In: VDI nachrichten. 7. Januar 2011, S. 3. Im Trinkwasser und einigen Nahrungsmitteln wie Fleisch, Fisch, Eiern und Milchprodukten ist Lithium enthalten. So enthalten 100 g Fleisch etwa 100 μg Lithium.Onmeda Nährstoff-Lexikon, Stand 10. Juni 2009. Verschiedene Pflanzen wie beispielsweise Tabak oder Hahnenfuß nehmen Lithiumverbindungen aus dem Boden auf und reichern sie an. Der durchschnittliche Anteil an der Trockenmasse von Pflanzen liegt zwischen 0,5 und 3 ppm. Meerwasser enthält durchschnittlich 180 µg/l (= ca. 0,175 ppm) und Flusswasser etwa 3 µg/l.
Abbau und Reserven Mengenmäßig wurden 2015 außerhalb der USA 35.000 Tonnen Lithium gewonnen und überwiegend als Lithiumcarbonat (Li2CO3) gehandelt. Im Jahr 2016 war Chile der größte Produzent. Australien verdreifachte seine Produktion zwischen 2016 und 2017 und steigerte sie bis 2018 nochmals um fast 50 %. 2018 wurden fast zwei Drittel des Lithiumvorrats in Australien im Hartgesteinsbergbau und nur etwa ein Drittel aus Solen gewonnen. Die Reserven in den vorhandenen Minen wurden Stand Januar 2020 auf rund 17 Millionen Tonnen geschätzt. Das Weltvorkommen aus kontinentalen Solen, geothermischen Solen, aus dem Hectorit-Mineral, Ölfeld-Solen und aus dem magmatischen Gestein Pegmatit wurde auf 80 Millionen Tonnen geschätzt.
Ein anderes Bild ergibt sich bei der Analyse der Unternehmen, die Lithiumminen verwalten. Laut einer Reportage des Fachmagazins „illuminem“ kontrollieren chinesische Investoren mehrere Bergbauunternehmen, auf die 33 % der Gesamtproduktion (und die Hälfte der Produktion großer Unternehmen) von Lithium in der Welt entfallenMDR vom 23. Mai 2023; nach U.S. Geological Survey abgerufen am 25. Juli 2023..
Weltweite Produktion [Tonnen] 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2022 Reserven Ressourcen n. v.n. v.n. v.n. v.n. v.n. v.n. v.n. v.9.000.00021.000.000 11.50010.50014.30014.20017.00019.30021.50039.0009.300.000Statista: Länder mit den größten Lithiumreserven im Jahr 20229.800.000 2.3002.0002.3006.8007.10010.80013.30019.0002.000.0005.100.000 13.30014.10014.00040.00058.80045.00040.00061.0006.200.0007.300.000 3.2003.6005.8005.7006.4006.3005.9006.2002.700.00019.000.000 30020040080080090034860060.000250.000 1602002002003002.4001.4202.200250.000400.000 n. v. n. v. n. v. n. v. n. v. n. v.n. v.n. v.1.000.00026.800.000Science.org: Hydrothermal enrichment of lithium in intracaldera illite-bearing claystones. doi:10.1126/sciadv.adh8183. Das neu entdeckte Vorkommen wird auf 20 bis 40 Mio. Tonnen geschätzt. Das Maximum der Schätzung beträgt 120 Mio. T. 9009001.0008001.6001.200417800310.000540.000 n. v. n. v. n. v. n. v. 2.400 200n. v. 500930.0002.900.000 n. v. n. v. n. v. n. v. n. v. n. v.n. v.n. v. n. v.3.000.000 n. v. n. v. n. v. n. v. n. v. n. v.n. v.n. v. n. v.1.000.000 n. v. n. v. n. v. n. v. n. v. n. v.n. v.n. v. n. v. 1.000.000 n. v. n. v. n. v. n. v. n. v. n. v.n. v.n. v. n. v. 1.700.000 n. v. n. v. n. v. n. v. n. v. n. v.n. v.n. v. n. v. 50.000n. v.n. v.n. v.n. v.n. v.n. v.n. v.n. v.125.000ZDF heute: Riesiges Lithium-Vorkommen : Wer hebt den Milliardenschatz in Sachsen?2.700.000 Welt31.70031.50038.00069.00095.00086.00082.500129.30031.900.000102.500.000
Ressource = (geschätztes) Gesamtvorkommen des Rohstoffs Reserve = der Teil der Ressource, der in einem überschaubaren Zeithorizont unter ökonomischen Bedingungen abgebaut werden kann
Thailand gab 2024 bekannt, 14,8 Mio. t Lithium-Ressourcen gefunden zu haben.Thailand gibt Fund von großen Lithiumvorkommen bekannt orf.at, 19. Januar 2024, abgerufen am 20. Januar 2024.
Primäre Lagerstätten
Lithium kommt in einigen Mineralien in Lithium-Pegmatiten vor. Die wichtigsten Minerale sind dabei Amblygonit (LiAl[PO4]F), Lepidolith (K(Li,Al)3[(Al,Si)4O10](F,OH)2), Petalit (Kastor; LiAl[Si4O10]) und Spodumen (Triphan; LiAl[Si2O6]). Diese Minerale haben einen Lithiumoxidgehalt von bis zu 9 % (bei Amblygonit). Andere, seltenere Lithiumerze sind Kryolithionit (Li3Na3[AlF6]2), das mit einem Massenanteil von 5,6 % den größten Lithiumgehalt aller Mineralien aufweist, Triphylin (Li(FeII,MnII)[PO4]) und Zinnwaldit (K(Li,Fe,Al)3[(Al,Si)4O10](F,OH)2). Lithiummineralien kommen in vielen Silikat-Gesteinen vor, aber meist nur in geringen Konzentrationen. Da die Gewinnung von Lithium aus diesen Mineralien mit großem Aufwand verbunden ist, spielen sie heutzutage bei der Gewinnung von Lithium oder Lithiumverbindungen eine untergeordnete Rolle, dies könnte sich jedoch aufgrund der erwartet hohen Nachfrage ändern. Abbauorte sind vor allem die Greenbushes- und Mt.-Cattlin-Minen in Western Australia, in deren Pegmatit-Gesteinen eine hohe Lithiumkonzentration vorliegt und in denen Lithium als Nebenprodukt der Tantalgewinnung anfällt. In einigen anderen Ländern wie Kanada und Russland, bis 1998 auch in Bassemer City, North Carolina, wird Spodumen zur Lithiumgewinnung abgebaut.Meridian International Research: The trouble with Lithium 2. (PDF; 756 kB) Martainville, Mai 2008.
Europa besitzt Li-reiche Pegmatitfelder auf der Kärntner Weinebene im Bezirk Wolfsberg, in der finnischen Region Österbotten, im Erzgebirge sowie zwischen Spanien (Almendra) und Portugal (Distrikt Guarda, Boticas).Lithium supply in Portugal (2017).LITHIUM POTENTIALITIES IN NORTHERN PORTUGAL (2004). Eine der großen Lagerstätten liegt in Serbien im Jadartal, wo das Mineral Jadarit gefunden wurde.Lithiumabbau in Serbien, abgerufen am 13. Dezember 2022 Während die erste kommerzielle Gewinnung von Lithiumverbindungen an sich bereits 1923 im Harz begann, könnte die Förderung in den nun neu erschlossenen bedeutenden Lagerstätten in Österreich und Finnland ab 2025 beginnen. Sie werden durch Global Strategic Metals bzw. Keliber betrieben. In Österreich an der Koralpe im Lavanttal haben Probestollen ein viel größeres Vorkommen von lithiumhaltigem Grundgestein ergeben, das auf 22 Millionen Tonnen geschätzt wird. Damit ist es eines der ersten groß angelegten Lithium-Abbauprojekte Europas und könnte 20 Jahre lang betrieben werden. Das Vorkommen bei Zinnwald im Erzgebirge wird durch die Zinnwald Lithium exploriert.
Sekundäre Lagerstätten mini|Video: Was ist Lithium und wie wird es gewonnen? (3:10 min)