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Lithium 08:59 min

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Textversion des Videos

Transkript Lithium

Guten Tag und herzlich willkommen, in diesem Video geht es um Lithium. Der Film gehört zur Reihe Elemente. An Vorkenntnissen solltest du wissen, was Basen, Säuren und Salze sind. Im Film möchte ich dir einen Überblick über das chemische Element Lithium und einige seiner wichtigen Verbindungen geben. Der Film besteht aus 9 Abschnitten. 1. Entdeckung 2. Stellung im Periodensystem der Elemente 3. Vorkommen 4. Herstellung 5. Eigenschaften 6. Reaktionen 7. Verbindungen 8. Verwendung und 9. Zusammenfassung   1. Entdeckung Ende des 18. Jahrhunderts gab der Brasilianer e Silva erste Hinweise auf ein neues chemisches Element. 1817 konnte der Schwede Arfwedson das neue chemische Element unzweideutig nachweisen. Er gilt seitdem als sein Entdecker. 2. Stellung im Periodensystem der Elemente Das chemische Element Lithium befindet sich im Periodensystem der Elemente an dieser Stelle. Lithium trägt das chemische Symbol Li. Lithium befindet sich in der 1. Hauptgruppe des Periodensystems. Es gehört zu den Alkalimetallen. Lithium hat nur eine Oxidationszahl: +1. 3. Vorkommen Lithium kommt in der Erdhöhle zu 0,006 % vor. Damit ist es etwas häufiger als zum Beispiel Blei, Cobalt oder Zinn. In Mineralen kommt Lithium zum Beispiel als Phosphat vor, so wie im Triphylin oder als Silicat wie im Spodumen. Es kommt auch als Fluorid vor, wie im Mineral der Formel Li3Na3[AlF6]2. Dieses Mineral heißt Kryolithionit. Unter den Lebensmitteln treffen wir Lithium in Fisch, Fleisch, Eiern und Milchprodukten an. 4. Herstellung Aus unreinem Lithiumchlorid fällt man zunächst durch Natriumcarbonat Lithiumcarbonat aus. Anschließend wird Lithiumcarbonat durch Salzsäure zersetzt. Lithiumchlorid wird getrocknet, mit trockenem Kailiumchlorid versetzt und zur Schmelze gebracht. Bei 352 °C findet die Schmelzflusselektrolyse statt. Im Ergebnis entstehen Lithium und Chlor. Man erhält nur Lithium, weil es eher abgeschieden wird als Kalium. 5. Eigenschaften Aus der Stellung im PSE könnte man annehmen, dass Lithium dem Natrium ähnlich ist. Das ist jedoch nicht der Fall. In seinem chemischen Verhalten ist das Lithium eher dem Magnesium ähnlich. Man spricht hier von einer "Schrägbeziehung". Lithium ist ein silberweißes Metall. Es ist leichter als Wasser. Die Dichte beträgt 0,534 g/cm³. Lithium ist leichter als Kalium und dieses wiederum leichter als Natrium. Lithium schmilzt bei 181 °C. Damit liegt es über Natrium und Kalium. Seine Mohshärte ist mit 0,6 sehr gering. Trotzdem ist es noch etwas härter als Natrium oder Kalium. 6. Reaktionen Reaktion mit Sauerstoff: Mit Sauerstoff an der Luft oder bei Verbrennung bildet Lithium das sogenannte normale Oxid, Li2O. Lithium hat hier die Oxidationszahl +1 Sauerstoff -2. Reaktion mit Stickstoff: Wie Magnesium und im Gegensatz zu Natrium und Kalium reagiert Lithium relativ leicht mit Stickstoff. Die Oxidationszahl von Lithium ist hier +1, von Stickstoff -3. Beim Reaktionsprodukt von Lithium mit Wasserstoff bildet sich LiH, Lithium hat hier die Oxidationszahl +1, Wasserstoff -1. Die Reaktionsprodukte der beiden letzten Reaktionen heißen Lithiumnitrid und Lithiumhydrid. Reaktion mit Wasser: Die Reaktion verläuft heftig. Neben dem Wasserstoff H2 entsteht Lithiumhydroxid. Alkylhalogenid - die nächste Reaktion ist mit erhöhtem Schwierigkeitsgrad. Zum Beispiel reagiert Lithium mit Butylbromid. Im Bothylbromid wird Brom gegen Lithium ausgetauscht und es entsteht Lithiumbromid. Die lithiumorganische Verbindung heißt Butyllithium. Im Laborjargon "Buli". 7. Verbindungen Beginnen wir mit Lithiumhydroxid. In wässriger Lösung zerfällt es in Ionen. Der Prozess heißt Dissoziation. Lithiumhydroxid ist eine starke Base. Lithiumnitrid Lithiumnitrid reagiert mit Wasser. Diese Reaktion bezeichnet man als Hydrolyse. Neben Lithiumhydroxid entsteht Ammoniak. Lithiumhydrid Auch diese Verbindung reagiert mit Wasser. Es ist wieder eine Hydrolyse. Und nun eine sehr interessante Verbindung: Lithiumaluminiumhydrid. Achtung: Auch diese Verbindung ist mit erhöhtem Schwierigkeitsgrad. In der organischen Chemie können zum Beispiel Ketone mit dieser Verbindung behandelt werden. Im Ergebnis entstehen Alkohole. Lithiumaluminumhydrid ist ein Reduktionsmittel. Butyllithium Achtung: Auch hier ist der Schwierigkeitsgrad hoch. Eine chlororganische Verbindung kann mit Butyllithium umgesetzt werden. Im Ergebnis entsteht eine lithiumorganische Verbindung. Als Nebenprodukt bildet sich Butylchlorid. Kommen wir nun zu den Salzen. Lithiumsalze kann man nach bekannten Wegen herstellen, durch Reaktion mit Chlor. Es entsteht Lithiumchlorid oder durch Reaktion von Lithiumhydroxid mit Salzsäure. Auch Lithiumoxid kann mit Salzsäure reagieren und schließlich kann die Kohlensäure aus ihrem Salz durch Salzsäure verdrängt werden. Betrachten wir einmal die Löslichkeit: Zum einen, von Lithiumsalzen, zum anderen von Natrium und Kaliumsalzen. Wir vergleichen die Tendenz der Löslichkeit in Wasser oder in polaren, organischen Lösungsmitteln, wie Aceton oder Ethanol. Natrium- und Kaliumsalze sind gut in Wasser löslich. Lithiumsalze hingegen eher in den polaren, organischen Lösungsmitteln und umgekehrt sind die Lithiumsalze schlechter in Wasser löslich, während die Natrium- und Kaliumsalze schlechter in den organischen Lösungsmitteln löslich sind.  8. Verwendung Lithium wird zum großen Teil in Batterien verwendet. Nicht unerheblich ist der Anteil in der Glas- und Keramikindustrie. Man findet es in Schmiermitteln als Stearat. Lithiumhydroxid ist in Klimaanlagen installiert, um Kohlenstoffdioxid zu entfernen. Lithium dient der Legierung mit Aluminium. In der Kunststoffherstellung dient es der Synthesekautschukproduktion. Und schließlich werden Lithiumsalze als Pharmaka in der Psychotherapie verwendet. 9. Zusammenfassung Lithium ist ein sehr leichtes und unedles Metall. Das reine Element und seine Verbindungen zeigen eine Reihe von nützlichen Eigenschaften. Ich danke für das Schauen des Videos. Ich wünsche euch alles Gute! Auf Wiedersehen!

5 Kommentare
  1. ihre Stimme hört sich genau so an wie die von MickyTV auf YouTube, hat zwar nichts mit dem Thema zu tun aber egal das Video hat sehr geholfen!

    Von Jule Pet, vor 10 Monaten
  2. Danke!!

    Von Juliane Viola D., vor mehr als 4 Jahren
  3. Die Härte nach Mohs wird auf einer Skala von 1 (sehr weich: Talk) bis 10 (sehr hart: Diamant) angegeben.
    Vorteil: Man kann sich gut an bekannten Stoffen orientieren; 9: Korund, 8: Topas. 7: Quarz, usw.
    Nachteil: Die MH skaliert nicht linear. Und zwar gewaltig nicht. Das bedeutet, dass Diamant nicht zehnmal härter als Talk ist sondern millionenfach!
    Wenn man Härte quantitativ darstellen will, sollte man eine andere Härte betrachten. Es gibt davon einige.
    Alles Gute

    Von André Otto, vor mehr als 4 Jahren
  4. Was ist die Mohshärte?

    Von Juliane Viola D., vor mehr als 4 Jahren
  5. hilfreich:)

    Von Anneemrich, vor mehr als 4 Jahren

Lithium Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Lithium kannst du es wiederholen und üben.

  • Erstelle eine Übersicht über Lithium.

    Tipps

    Lithium steht in der 1. Hauptgruppe.

    Lithium ist ein Leichtmetall.

    Lösung

    Lithium steht in der 1. Hauptgruppe und in der 2. Periode. Es gehört daher zu den Alkalimetallen.

    Weitere Alkalimetalle sind Natrium, Kalium oder Rubidium. Lithium besitzt die Ordnungszahl 3 und ist ein sogenanntes Leichtmetall. Es besitzt die kleinste Dichte unter den festen Elementen.

    In der Natur kannst du Lithium nicht als Reinstoff vorfinden, was daran liegt, dass Lithium eine sehr hohe Reaktivität besitzt. Unter den Alkalimetallen hat Lithium die höchste Schmelz- und Siedetemperatur.

  • Nenne die Verwendungsmöglichkeiten für Lithium.

    Tipps

    Ohne Lithium würde deine Uhr nicht funktionieren.

    Lithium kannst du auch in Polymeren finden.

    Lösung

    Lithium besitzt eine große Anzahl an Anwendungsmöglichkeiten:

    Es kommt vor allem in Batterien zum Einsatz. Dort spielen Begriffe wie die Lithiumbatterie oder der Lithium-Ionen-Akkumulator eine wichtige Rolle.

    Schmiermittel und Keramik bzw. Glas gehören ebenfalls zu den Verwendungsmöglichkeiten. Lithiumhydroxid $LiOH$ ist auch wichtig für Klimaanlagen. Dort dient es zum Trocknen von Gasen und setzt dabei z.B. die Luftfeuchte herab.

  • Beschreibe die Gewinnung von reinem Lithium.

    Tipps

    Es entsteht ein Chlorid als Zwischenstufe. Überlege, welche Säure Chlor enthält.

    Die starke Säure vertreibt die schwache Säure aus ihrer Verbindung. Salzsäure ist eine sehr starke Säure.

    Gibt man Salzsäure zu einem Carbonat, so wird ein Gas frei. Dieses erstickt eine Flamme.

    Lösung

    Reines Lithium kann in drei Schritten hergestellt werden.
    Folgende Reagenzien werden dafür benötigt:
    Lithiumchlorid $(LiCl)$, Natriumcarbonat $(Na_2CO_3)$, Salzsäure $(HCl)$ und Kaliumchlorid $(KCl)$

    Zunächst wird das unreine Lithiumchlorid mit Natriumcarbonat versetzt und es entsteht Natriumchlorid, das herkömmliche Haushaltssalz. Lithiumcarbonat fällt als schwerlösliches Salz aus.

    Danach reagiert dieses mit Salzsäure zu wässrigem Lithiumchlorid und Kohlenstoffdioxid entsteht. Dieses ist gasförmig und steigt auf. Lithiumchlorid wird dann mit Kaliumchlorid gemischt. Dies dient der Erniedrigung der Schmelztemperatur. Sie liegt dann bei ca. 352°C je nach Mischung. Es folgt die Schmelzflusselektrolyse. Hierbei werden die Salze geschmolzen, wodurch die Ionen freibeweglich werden. Durch Anlegen einer Spannung wandern die positiven Lithium-Ionen zur Kathode und werden dort reduziert. Die Chlorid-Ionen wandern zur Anode und werden oxidiert. Es werden somit elementares Lithium und Chlorgas gewonnen.

  • Beschreibe den Vorgang, wenn Lithium in Wasser gegeben wird.

    Tipps

    Welche Stoffe werden benutzt, um pH-Wertänderungen anzuzeigen?

    Überlege, wie sich Phenolphthalein in Gegenwart von Basen färbt.

    Bei der Reaktion von $Li$ mit $H_2O$ wird Wärme frei.

    Lösung

    Alkalimetalle weisen viele ähnliche Eigenschaften auf. So reagieren z.B. alle heftig mit Wasser und Sauerstoff. Alle Alkalimetalle reagieren außerdem mit Wasser zu einer Base und Wasserstoff.

    Wenn Lithium also mit Wasser in Berührung kommt, entsteht Lithiumhydroxid und Wasserstoff. Das Lithiumhydroxid ist eine Base, d.h. ihr pH-Wert ist größer als 7. Dass eine Base entsteht, wird durch den zugegebenen Indikator angezeigt, denn Phenolphthalein färbt sich in Gegenwart von Basen violett.

    Du siehst hier das Molekül des Phenolphthaleins. Wie alle pH-Indikatoren kann es, je nach pH-Wert, in einer protonierten und einer deprotonierten Form vorliegen. Hier ist die deprotonierte Form zu sehen. An den funktionellen Gruppen sind also keine Wasserstoffe mehr vorhanden.

  • Erkläre den Nachweis von Lithium mithilfe der Flammenfärbung.

    Tipps

    Überlege, was getragen werden muss, damit der Schutz gewährleistet ist.

    Für die Flammenfärbung benötigt man $HCl$.

    Lösung

    Um einen qualitativen Überblick über die Elemente zu bekommen, die sich in einer Verbindung befinden, kann man die Flammenfärbung nutzen.

    Verschiedene Metalle zeigen verschiedene Flammenfarben. Lithium zeigt z.B. eine karminrote Färbung, Barium eine grüne und Kupfer eine blaue. Doch wie schaffen es die Metalle, eine Flammenfärbung zu erzeugen?

    Wenn du die Lösung eines Metall erhitzt, führst du Energie in Form von Wärme hinzu. Dadurch wechselt ein Valenzelektron vom Grundzustand in ein höheres Energieniveau. Fällt das angeregte Elektron zurück in den Grundzustand, wird die aufgenommene Energie wieder abgegeben. Je nach Energiebetrag wird Licht in einer bestimmten Wellenlänge und somit einer bestimmten Farbe sichtbar. Dadurch erscheint uns die Flamme farbig.

  • Beschreibe die Reaktivität der Alkalimetalle mit Wasser.

    Tipps

    Die tendenzielle Reaktion mit Wasser verhält sich wie die Dichte.

    Sie entspricht der Reihenfolge im PSE.

    Lösung

    Innerhalb des PSE gibt es viele Tendenzen. So gibt es auch Tendenzen in der Alkaligruppe. Die Atommasse wird von oben nach unten größer und die Schmelztemperatur wird von oben nach unten kleiner. Die Heftigkeit der Reaktion mit Wasser nimmt von oben nach unten zu. Das heißt, dass Lithium nicht so heftig mit Wasser reagiert wie z.B. Natrium oder Kalium.

    Aber warum nimmt die Reaktivität nach unten zu? Die Reaktivität steht in Zusammenhang mit der Atommasse, welche auch von oben nach unten größer wird. Mit steigender Atommasse steigt auch die Bereitschaft, Valenzelektronen abzugeben.