Vom Arzneimittel zum „neuen Gold“: Wie kam Lithium zu seinem Debüt?

Produziert von: Science Popularization China

Autor: Earth's Gravity

Hersteller: China Science Expo

Seit dem 21. Jahrhundert spielt Lithium in unserem Leben eine immer wichtigere Rolle. Es ist unnötig zu erwähnen, dass viele Menschen in weit entfernten Gegenden zu intensiven Mobiltelefonnutzern geworden sind und das tägliche Aufladen ihrer Telefone eine alltägliche Angelegenheit ist. Viele Menschen fahren immer noch mit elektrischen Eseln zur Arbeit und wieder nach Hause, insbesondere im Süden. Immer wenn die Ampel grün leuchtet, kann der dichte Strom elektrischer Esel jeden Nordländer, der gerade im Süden angekommen ist, so sehr erschrecken, dass er sich nicht mehr traut, sich zu bewegen; Natürlich denken viele Menschen beim Autokauf an Elektroautos, und die Energiequelle dieser Elektroautos sind ebenfalls Lithiumbatterie-Akkus.

Die „elektrischen Esel“ auf den Straßen Taiwans, China. Dieses Gefühl können Sie auch in Städten wie Guilin, Liuzhou und Nanning erleben. Das Gefühl, mitten auf einem Zebrastreifen von einer Flut „elektrischer Esel“ eingeklemmt zu werden, ist unvergesslich.

(Bildquelle: Veer)

Doch als Lithium im 19. und frühen 20. Jahrhundert erstmals entdeckt wurde, war es lediglich ein unbekanntes medizinisches Mineral und gehörte zu der Art von Medikament, das bei falscher Verschreibung durch den Arzt zu Vergiftungen führen konnte. Vom Medikament zum „neuen Gold“, das im 21. Jahrhundert glänzt: Lithium hat eine Geschichte voller Wendungen hinter sich.

Lithiums Debüt

Im Jahr 1800 entdeckte der brasilianische Mineraloge José Andrada auf einer Reise durch Schweden ein wunderschönes, durchsichtiges Mineral mit glasartigem Glanz. Beim Verbrennen würde eine starke, karmesinrote Flamme entstehen.

Im Jahr 1817 setzte der schwedische Chemiker Johan August Afvison seine Untersuchungen an dem Mineral fort und entdeckte darin ein neues alkalisches Element, das Kalium und Natrium ähnelte. Er nannte es Lithion (englische Übersetzung des griechischen Wortes λιθoς, was „Stein“ bedeutet). Damit begann die legendäre Geschichte des Lithiums. Dieses wunderschöne Mineral wurde später Petalit genannt.

Petalit

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Lithium gibt im Feuer ein purpurrotes Licht ab und wird auch in Feuerwerkskörpern verwendet.

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Erst im Jahr 1821 gelang es Wissenschaftlern, elementares Lithium durch Elektrolyse zu reinigen. Lithium ist ein leichtes (mit einer Dichte vergleichbar mit der von Kiefernholz) und weiches Metall. Wie Natrium (wer sich mit Chemie in der Mittelstufe auskennt, sollte wissen, dass die Eigenschaften der gesamten Alkalimetallfamilie sehr ähnlich sind) kann es mit einem Messer geschnitten werden und die frisch geschnittene Oberfläche hat die einzigartige silberweiße Farbe des Metalls. Bei Kontakt mit Wasser und Luft kommt es leicht zu chemischen Reaktionen. Daher kommt elementares Lithium in der Natur nicht vor, sondern liegt meist in Form von Verbindungen vor.

In Öl gespeichertes Lithium

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Ursprünglich wurde dieses Element als Arzneimittel verwendet. In den 1850er Jahren entdeckten Ärzte bei Experimenten, dass Lithium aus den Nieren isolierte Harnsäurekristalle auflösen konnte. Mitte des 19. Jahrhunderts begannen sie daher, Lithium als Arzneimittel für Gichtpatienten herzustellen. Damals gab es die Theorie, dass Depressionen und Manien beim Menschen mit einem Überschuss an Harnsäure zusammenhängen könnten, und so begann man, diese Krankheiten mit Lithium zu behandeln. Allerdings verfügten einige Ärzte damals nicht über die nötige Fachkompetenz und konnten die Dosierung von Lithiumpräparaten nicht genau bestimmen, was bei Patienten zu einer Lithiumvergiftung führen konnte. Daher wurde der Verkauf von Lithium im Jahr 1949 vorübergehend verboten.

Seit dem Jahr des Verkaufsverbots hat die kontinuierliche wissenschaftliche Forschung jedoch bewiesen, dass Lithiumsalze tatsächlich psychische Erkrankungen wie die bipolare Störung behandeln und das Suizidrisiko der Patienten bis zu einem gewissen Grad senken können. Daher verschreiben Ärzte ihren Patienten heutzutage bei der Behandlung verwandter Krankheiten auch lithiumhaltige Medikamente wie Lithiumcarbonat.

Moderne Lithiumcarbonat-Kapseln

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Industrielle Anwendungen, neu entstehende

Nach der Herstellung von Medikamenten wurde Lithium zunächst in großem Maßstab industriell zur Herstellung von Schmiermitteln eingesetzt.

Während und nach dem Zweiten Weltkrieg nahm der Einsatz von Flugzeugen dramatisch zu. Wir alle wissen, dass in Flugzeuglagern im Allgemeinen Schmieröl erforderlich ist, da die Lager sonst leicht verschleißen und brechen. Seit dem Zweiten Weltkrieg ist jedoch die Leistung von Flugzeugen immer höher geworden und auch die Temperatur ihrer Lager ist immer höher geworden. Herkömmliche Schmierstoffe können die Nachfrage nicht mehr decken.

Zu dieser Zeit wurden Schmiermittel auf Lithiumbasis entwickelt. Ihr Schmelzpunkt ist viel höher als bei anderen Schmiermitteln und ihre Korrosivität ist sehr gering, sodass sie im industriellen Bereich schnell Fuß fassen konnten. Bislang werden in vielen Autos noch Schmierstoffe auf Basis von Lithiumstearat verwendet. Selbst wenn das Auto verschrottet wird, könne das Schmiermittel noch verwendet werden, heißt es.

Lithiumbasiertes Schmiermittel (Bildquelle: Wikipedia)

Darüber hinaus wird Lithium auch in Wasserstoffbomben verwendet; Lithiumhydroxid (Li-7) kann als gutes Kühlmittel in Druckwasserreaktoren verwendet werden; metallisches Lithium und seine Hydride können als hochenergetische Raketentreibstoffe verwendet werden. Aufgrund der Nachfrage des Militärs und der Atomindustrie kam es erstmals zur industriellen Produktion von Lithium im großen Maßstab, wodurch Lithium zu einem äußerst wichtigen strategischen Rohstoff wurde.

Ins Leben treten und eine große Anzahl von "Fans" gewinnen

Später begann man, die Lithiumproduktion auf die zivile Nutzung zu verlagern. Darüber hinaus erforschen Wissenschaftler ständig neue Verwendungsmöglichkeiten für Lithium und Lithiumverbindungen und finden diese.

Beispielsweise kann es in der Glas- und Keramikindustrie als Flussmittel verwendet werden, das den Schmelzpunkt von Siliziumdioxid wirksam senken und die Hitzebeständigkeit und Verschleißfestigkeit von Glas- und Keramikglasuren verbessern kann. in der Schmelzindustrie kann es auch als Flussmittel sowie als Adsorptionsmittel und Entschwefelungsmittel verwendet werden; Im Luft- und Raumfahrtbereich können Aluminiumlegierungen mit zugesetztem Lithium leichter und härter sein... Gerade wegen dieses breiten Anwendungsspektrums wird Lithium als „industrielles MSG“ und „das Metall, das die Welt vorantreibt“ bezeichnet.

Bis Lithium jedoch wirklich im großen Stil eingesetzt und auf eine neue strategische Ebene gebracht werden kann, müssen wir warten, bis Lithium-Ionen-Batterien flächendeckend zum Einsatz kommen.

Die Forschung und Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien begann eigentlich schon in den 1960er Jahren, doch erst um das Jahr 2000 herum wurden Lithium-Ionen-Batterien allmählich ausgereifter. Dieser schwierige Forschungsprozess kann in einem Buch niedergeschrieben werden. Die Möglichkeit einer großflächigen Verwendung von Lithium-Ionen-Batterien ist möglicherweise auf das explosionsartige Wachstum einer Reihe elektronischer Geräte wie Mobiltelefone und Elektrofahrzeuge zurückzuführen. Andererseits wäre ohne Batterien mit hoher Energiedichte, wie Lithium-Ionen-Batterien, die Entwicklung elektronischer Geräte nicht so schnell möglich gewesen. Dies kann als gemeinsamer Erfolg betrachtet werden.

Frühe Lithium-Ionen-Batterien, wie sie beispielsweise in Mobiltelefonen und Kameras verwendet werden, waren allesamt herausnehmbare Batterien. Die nicht entfernbaren Batterien in Mobiltelefonen haben der Powerbank-Industrie große Fortschritte beschert

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18650-Lithiumbatterie (rechts), die derzeit möglicherweise beliebteste Lithiumbatterie. Wenn Sie den Akku eines Elektroautos auseinanderbauen, werden Sie feststellen, dass dieser mit diesen zylindrischen Batterien gefüllt ist.

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In diesem Zusammenhang wird die Bedeutung von Lithium für uns Menschen noch einmal deutlicher hervorgehoben. Früher konnten wir gut ohne Lithium leben, heute können wir kaum noch einen Schritt ohne es machen. Aus diesem Grund hat man ihm viele Titel gegeben, wie etwa „das neue Gold des 21. Jahrhunderts“, „das Energiemetall des 21. Jahrhunderts“ und „das Öl des neuen Energiezeitalters“.

Kurz gesagt: Von der industriellen Produktion bis hin zum täglichen Leben verändert die Anwendung von Lithium nach und nach unsere Welt. Wir leben heute in einer Welt, die ohne Lithium nicht auskommt.