Lithium (Li) en water

In zeewater is lithium met een gehalte van circa 0,17 ppm aanwezig. Rivieren bevatten over het algemeen slechts 3 ppb, terwijl in mineraalwater 0,05-1 mg lithium per liter te vinden is. Lithium werd in grotere hoeveelheden ook in heilzaam water uit Karlsbad, Marienbad en Vichy gevonden. In opgeloste vorm komt het uitsluitend als Li⁺(aq) voor.

Hoe en in welke verbindingen reageert lithium met water?

Lithium reageert heftig met water waarbij lithiumhydroxide ontstaat en hoog ontvlambaar waterstof vrijkomt. De kleurloze oplossing is basisch. De exotherme reactie loopt langzamer af dan de reactie van natrium met water (zie ook Natrium en water), dat in het periodiek systeem direct onder lithium staat.

2 Li(s) + 2 H₂O -> 2 LiOH(aq) + H₂(g)

Bij 750^oC reageert lithium met waterstof waarbij lithiumhydride (LiH) gevormd wordt. Een wit poeder ontstaat dat bij een latere reactie met water weer waterstofgas vrijzet, namelijk 2800 liter per kilogram hydride. Op deze manier kan lithium goed als waterstofopslag gebruikt worden.

Oplosbaarheid van lithium en/of zijn verbindingen in water

Elementair lithium is niet oplosbaar in water, maar het reageert ermee.
Lithiumverbindingen, zoals bijvoorbeeld lithiumchloride, lithiumcarbonaat, lithiumfosfaat, lithiumfluoride en lithiumhydroxide, kunnen wel min of meer goed oplosbaar in water zijn. Zo heeft lithiumhydroxide bijvoorbeeld een oplosbaarheid van 129 g/L.

Oplosbaarheid en waardoor deze beïnvloed kan worden

Hoe kan lithium in water terechtkomen?

Lithium is in veel mineralen, maar vooral in ambligoniet, petaliet, lepidoliet en spodumeen aanwezig. Voor commerciële doeleinden is spodumeen (LiAlSi₂O₆) het meest geschikt.
Lithium is het lichtste van alle elementen en kan daarom op veel gebieden worden ingezet. Zo wordt het bijvoorbeeld voor legeringen met aluminium en magnesium, maar ook met lood gebruikt, om deze stabieler en tegelijkertijd lichter te maken. Een van de belangrijkste doeleinden is de toepassing van lithium in batterijen en accumulatoren (voor o.a. elektrische voertuigen).
Als vloeimiddel in de glasindustrie en als toevoeging aan glazuren zorgt lithiumcarbonaat ervoor dat de viscositeit van stoffen verminderd wordt en deze beter verwerkt kunnen worden. Andere lithiumverbindingen worden als verdikkingsmiddel voor vetten en oliën gebruikt.
Lithiumchloride is een vaste stof met een hele grote capaciteit om water te absorberen. Daarom wordt het in airconditioning toegepast en om industriële gassen te drogen. Ook als antivriesmiddel is deze lithiumverbinding geschikt. Andere verbindingen worden ingezet als katalysatoren en in brandstof voor raketten.
Sommige lithiumverbindingen zijn heel goed geschikt als smeermiddel, omdat zij zowel bij heel hoge, als bij heel lage temperaturen ingezet kunnen worden. Bovendien kan lithium als tracer in waterstromingen functioneren en op deze manier direct in water terechtkomen. Het heeft groot succes getoond bij de behandeling van manisch-depressieve patiënten. In vorm van lithiumhydroxide (LiOH) wordt het als sterk CO₂-bindende luchtreiniger gebruikt.
Lithium wordt ook gebruikt om tritium (³H) te produceren en het wordt ingezet in kernwapens.

Welke milieuproblemen kunnen door waterverontreiniging met lithium ontstaan?

Ingedeeld in de watergevaarlijkheidsklasse 1 (WGK = Wassergefährdungsklasse), zwak watergevaarlijk, is lithium geen grote bedreiging voor flora en fauna, nog op het vaste land, nog in aquatische ecosystemen. Het wordt door planten makkelijk geabsorbeerd, waardoor men aan de hand van planten conclusies op de lithiumconcentratie in de grond kan trekken. Lithium geldt niet als essentieel voor planten, maar bevordert wel de groei van enkele soorten. Te veel lithium kan daarentegen bij een aantal soorten toxisch werken. Om dit te voorkomen kan de grond gekalkt worden, omdat calcium de opname van lichtere mineralen voorkomt. Het lithiumgehalte in verschillende planten ligt meestal tussen de 0,2 en 30 ppm.
Het blijkt dat het gewicht van geiten die minder lithium opnemen dan gebruikelijk, minder snel toeneemt. In dit geval zou het element essentieel kunnen zijn.
Lithium bestaat in vorm van twee stabiele en drie instabiele isotopen.

Welke gezondheidseffecten kan lithium in water veroorzaken?

Het lithiumgehalte in het menselijk lichaam komt neer op circa 7 mg. Een biologisch nut van lithium is niet bekend, waarom het ook maar voor een klein deel door het lichaam wordt geabsorbeerd. De rest wordt direct weer uitgescheden. Alhoewel het geen essentieel element is, kan het de stofwisseling beïnvloeden.
Bij een orale inname is lithium matig toxisch. Het is heel verschillend welke hoeveelheden door het lichaam worden getolereerd. In de jaren veertig van de 20^e eeuw overleden enkele patiënten die lithiumchloride als zoutvervanger kregen. Lithiumcarbonaat wordt in hoge doseringen die dichtbij de toxiciteitgrens liggen, voor psychiatrische doeleinden ingezet. Bij een hoeveelheid van 10 mg/L bloed is sprake van een lichte lithiumvergiftiging, 15 mg/L brengen bijverschijnselen als verwardheid en een onduidelijke uitspraak met zich mee en bij ongeveer 20 mg/L bestaat het risico om te sterven.
Contact met lithium leidt, zoals ook contact met andere alkalimetalen, tot zware invretingen.

Welke waterzuiveringstechnologieën kunnen toegepast worden om lithium te verwijderen?

...

Literatuurverwijzingen

Terug naar het periodiek systeem der elementen

Terug naar de overzicht van elementen en water