Was ist Lithium?

Das leichteste bekannte Metall kann auch Ihre Stimmung aufhellen. Lithium, Ordnungszahl 3, ist ein Element vieler Anwendungen. Es wird bei der Herstellung von Flugzeugen und in bestimmten Batterien verwendet. Es wird auch bei der psychischen Gesundheit eingesetzt: Lithiumcarbonat ist eine häufige Behandlung von bipolaren Störungen, die dazu beiträgt, durch die Krankheit verursachte wilde Stimmungsschwankungen zu stabilisieren. 

Lithium hat eine auffällige Entdeckungsgeschichte - buchstäblich. Ein brasilianischer Naturforscher und Staatsmann, Jozé Bonifácio de Andralda e Silva, entdeckte nach Angaben der Royal Society of Chemistry (RSC) in den 1790er Jahren auf der schwedischen Insel Utö das Mineral Petalit (LiAISi4O10). Das Mineral ist weiß bis grau, aber wenn es ins Feuer geworfen wird, flackert es hellrot auf. 

1817 entdeckte der schwedische Chemiker Johan August Arfwedson, dass Petalit ein bisher unbekanntes Element enthielt. Er war nicht in der Lage, das Metall vollständig zu isolieren, aber er isolierte eines seiner Salze. Der Name Lithium kommt von "Lithos", dem griechischen Wort für "Stein". 

Es dauerte bis 1855, bis jemand Lithium isolierte: Der britische Chemiker Augustus Matthiessen und der deutsche Chemiker Robert Bunsen führten einen Strom durch Lithiumchlorid, um das Element abzutrennen. 

Physikalische Eigenschaften

Laut dem Jefferson National Linear Accelerator Laboratory sind die Eigenschaften von Lithium:

• Ordnungszahl (Anzahl der Protonen im Kern): 3
• Atomsymbol (im Periodensystem der Elemente): Li
• Atomgewicht (durchschnittliche Masse des Atoms): 6,941
• Dichte: 0,534 Gramm pro Kubikzentimeter
• Phase bei Raumtemperatur: Fest
• Schmelzpunkt: 180,5 Grad Celsius
• Siedepunkt: 2448 Grad Fahrenheit (1342 Grad Celsius)
• Anzahl der Isotope (Atome desselben Elements mit einer unterschiedlichen Anzahl von Neutronen): 10; 2 stabil
• Häufigste Isotope: Li-7 (92,41 Prozent natürliche Häufigkeit), Li-6 (7,59 Prozent natürliche Häufigkeit)

Das Gehirn auf Lithium

Lithium ist in vielerlei Hinsicht ein spezielles Metall. Es ist leicht und weich - so weich, dass es mit einem Küchenmesser geschnitten werden kann und eine so geringe Dichte aufweist, dass es auf dem Wasser schwimmt. Es ist auch in einem weiten Temperaturbereich fest, mit einem der niedrigsten Schmelzpunkte aller Metalle und einem hohen Siedepunkt. 

Wie sein Alkalimetall Natrium reagiert Lithium mit Wasser in auffälliger Form. Die Kombination von Li und H2O bildet Lithiumhydroxid und Wasserstoff, die typischerweise in eine rote Flamme ausbrechen. 

Laut Jefferson Lab macht Lithium nur 0,0007 Prozent der Erdkruste aus und ist nur in Mineralien und Salzen eingeschlossen. Diese Salze haben die Kraft, das Gehirn zu verändern: Lithiumsalze waren laut dem National Institute of Mental Health die ersten von der Food and Drug Administration zugelassenen Medikamente zur Behandlung von Manie und Depression.

Heute ist Lithiumcarbonat die am häufigsten als Arzneimittel verkaufte Verbindung. Niemand weiß genau, wie Lithium die Stimmung stabilisiert. Studien zeigen mehrere Auswirkungen auf das Nervensystem. Im Jahr 2008 berichteten Forscher beispielsweise in der Zeitschrift Cell, dass Lithium die Aktivität eines Rezeptors für den Neurotransmitter Dopamin unterbricht. Laut einer Studie aus dem Jahr 2011 in der Zeitschrift Biological Psychiatry scheint es auch das Gehirnvolumen zu erhöhen (obwohl diese Forschung heiß umstritten ist)..

In einer Studie mit Würmern fanden Biologen am MIT heraus, dass Lithium ein Schlüsselprotein im Gehirn der Würmer hemmt und Neuronen, die mit einem Vermeidungsverhalten verbunden sind, in den Ruhezustand versetzt. Im Wesentlichen haben die Würmer aufgehört, schädliche Bakterien ohne dieses Protein zu meiden. Die Ergebnisse, die beim Menschen repliziert werden müssten, legen nahe, dass das Element bestimmte Neuronen im Gehirn zum Schweigen bringt und möglicherweise eine beruhigende Wirkung hat, berichteten die Forscher 2016 in der Zeitschrift Current Biology.

Lithium im Weltraum

Lithium sowie die ersten und zweitleichtesten chemischen Elemente (Wasserstoff bzw. Helium) sind laut NASA die einzigen Elemente, die bei der Geburt des Universums erzeugt wurden. Nach der Urknalltheorie sollte das Universum jedoch dreimal so viel Lithium enthalten, wie in den ältesten Sternen erklärt werden kann, ein Problem, das als Problem des fehlenden Lithiums bezeichnet wird. Diese "fehlende Lithium" -Entdeckung wurde erstmals in den 1980er Jahren gemacht, sagte Pasquale Serpico, Kosmologe am Nationalen Zentrum für wissenschaftliche Forschung (CNRS) und an der Universität von Savoyen Mont Blanc in Frankreich. Es erzeugte eine "Spannung", sagte Serpico, zwischen dem, was die Urknalldaten und die Beobachtungen von Sternen den Forschern über die Häufigkeit von Lithium sagten. 

Astrophysiker forschen weiter, um dieses "fehlende" Lithium zu finden oder um zu erklären, warum es fehlt. Tatsächlich fanden Forscher kürzlich einen riesigen Stern, der 3.000-mal mehr Lithium enthält als normale "Riesen", berichteten sie im August 2018 in der Zeitschrift Nature Astronomy. Sie hatten zwei mögliche Erklärungen: Der Riesenstern verschluckte seinen Planeten und absorbierte das Lithium an Bord; Das Lithium kann sich auch im Inneren des Sterns gebildet haben und seine Oberfläche erreicht haben, bevor die Hitze der tiefen Schichten ihn verdampfte, wie aus einer Feststellung hervorgeht.

Mehr über Lithium

• Lithium-Ionen-Batterien sind der Schlüssel zu leichtem, wiederaufladbarem Strom für Laptops, Telefone und andere digitale Geräte. Laut dem US Geological Survey haben Argentinien und Chile ihre Lithiumproduktion allein im Jahr 2014 um jeweils 15 Prozent gesteigert, um die wachsende Nachfrage zu befriedigen. Weltweit stieg die Produktion in diesem Jahr um 6 Prozent. 
• Lithium und eine weitere Batteriekomponente, Kobalt, könnten mit steigender Nachfrage knapp werden, sagten Stefano Passerini und Daniel Buchholz, beide am Helmholtz-Institut Ulm in Deutschland, in einer Erklärung, in der sie ihre Analyse der zukünftigen Verfügbarkeit dieser Elemente beschrieben, die 2018 in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Nature Reviews Materialien. Darüber hinaus konzentrieren sich beide auf weniger politisch stabile Länder, so die Studie. Daher drängten die Forscher auf die Entwicklung neuer Batterietechnologien, die auf anderen ungiftigen Elementen basieren.
• Die USA haben laut USGS eine Lithiummine in Nevada. Chile und Australien produzieren das meiste Lithium der Welt.
• Natürlich vorkommendes Lithium im Trinkwasser korreliert mit niedrigeren Selbstmordraten. Dies geht aus einer Studie von 2009 hervor, in der die Rolle von Lithium im Gehirn hervorgehoben wird. Psychiater sind jedoch vorsichtig bei der Verschreibung von Lithium in hohen Dosen, insbesondere weil es die Plazenta passieren kann und unbekannte Auswirkungen auf den sich entwickelnden Fötus hat.  
• Leichter ausgedrückt ist das Element Teil feierlicher Feuerwerksshows: Eine Mischung aus Lithium- und Strontiumsalzen zusammen mit einigen anderen Chemikalien erzeugt die leuchtend rote Farbe der Show.

Zusätzliche Ressourcen:

• Los Alamos Nationales Labor: Lithium
• Jefferson Lab: Das Element Lithium
• US National Library of Medicine: Lithium (Medikamente)

Dieser Artikel wurde am 23. Oktober 2018 von der geschäftsführenden Redakteurin Jeanna Bryner aktualisiert.