Lithium - klein, aber oho!
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| Bildquelle: Alexei_other auf Pixabay |
Lithium ist sehr begehrt. Ein Leben ohne Lithium-Ionen-Akkus wäre kaum mehr vorstellbar! Leider sind die Bedingungen, unter denen Lithium gewonnen wird, aus verschiedenen Gründen in der Kritik. Und so wird allerorten nach Lithiumquellen gesucht. An Vorschlägen mangelt es nicht. So gibt es Meldungen über Lithium im Rhein und Überlegungen zu Abbauverfahren in Bergwerken hierzulande. Natürlich wird auch die Rückgewinnung diskutiert. Grund genug, die Situation einmal genauer unter die Lupe zu nehmen.
Frage (Klassenstufen 7-Q)
Lithium wird benötigt, um Akkus für Elektroautos, Handys und Laptops herzustellen. Warum wird ausgerechnet Lithium verwendet?
Drei der hier genannten Gründe sind richtig. Welche?
a: Lithium-Ionen-Akkus haben eine schnelle Ladezeit
b: Lithium-Ionen-Akkus sind im Vergleich zu anderen Akkus besonders leicht zu recyclen
c: Die Lebensdauer ist bei diesen Akkus recht lange.
d: Lithium-Ionen-Akkus sind billig in der Herstellung.
e: Weniger Gewicht und eine hohe Energiedichte führen letztendlich zu kleineren und leichteren Akkus.
Lösung:
richtig sind die Antworten a, c und e.
Ein bisschen Basiswissen zum Element Lithium:
Welche charakteristische Flammenfärbung hat Lithium?
Lösung:
Antwort: rot
Frage (Klassenstufen 8-10, E und Q)
Lithium wird nicht nur in Akkus eingesetzt.
Nennt zwei weitere Anwendungsfelder für Lithium, die mindestens 1% des Lithiumverbrauchs ausmachen.
Lösung:
Lösung:
Mögl. Antworten: Batterien, Keramik und Glas (mengenmäßig nach den Akkus am zweitwichtigsten), Schmierfette, Polymerproduktion, Klimaanlagen (weniger Luftfeuchte, weil Lithium hygroskopisch ist)
Frage (Klassenstufen 9-10, E und Q):
Tatsächlich wird Lithium auch in Medikamenten eingesetzt.
Gegen welche Beschwerden oder Krankheiten kann Lithium eingesetzt werden? Nennt eine Möglichkeit.
Lösung:
Mögl. Antworten: Depressionen, Cluster-Kopfschmerzen
Dass der Wirkstoff nicht nur als Medikament Verwendung fand, zeigt die Tatsache, dass er bis in die 1950-er Jahre Bestandteil eines Erfrischungsgetränks (Soft Drinks) war. Den Soft Drink gibt es heute noch, allerdings ohne Lithium.
Wie heißt er?
Lösung:
7 UP enthielt Lithiumcitrat – Über die Herkunft des Namens 7UP streiten die Quellen. Die einen behaupten, die 7 sei wegen der Atommasse von 7Li in den Namen gekommen, andere Quellen führen den Namensbestandteil: ‚up’ auf die Wirkung zur Überwindung von Hangovern (Kater) zurück.
Frage (Klassenstufen 10, E und Q):
Warum sind wildlebende Flamingos möglicherweise durch den Abbau von Lithium gefährdet?
Wählt die richtige Antwort aus:
a: Der Abbau von Lithium aus Salzseen in Südamerika gefährdet durch Verdunstung und/oder Kontamination der Wasservorkommen das Ökosystem bzw. die Nahrungsgrundlage der Flamingos: Die im Wasser lebenden Mikroben liefern Nahrung für Plankton und Krustentiere. Diese wiederum werden von größeren Tieren gefressen, etwa von der „charismatischsten aller Spezies" der Atacama – den hell gefiederten Flamingos der Salzwüste.
b: Lithium ist für Flamingos ein wichtiges Spurenelement. Der Abbau hat zur Folge, dass in der Nahrung der Flamingos dieser Spurenstoff in immer geringeren Mengen vorkommt. Durch den Nährstoffmangel leiden die Flamingos vermehrt an Krankheiten und können sich weniger gut fortpflanzen.
c: Die rosa Farbe des Flamingo-Gefieders kommt vom Lithium, das die Tiere mit der Nahrung aufnehmen (s. Frage 1 – Flammenfärbung). Durch den Lithiumabbau gelangt immer mehr Lithium in die Umwelt und damit auch in die Nahrung der Flamingos. Dadurch färbt sich das Gefieder der Flamingos immer dunkler (mehr rot als rosa). Durch die dunklere Farbe erhitzt sich das Gefieder in der Sonne stärker, worauf die Flamingos empfindlich reagieren. Außerdem werden sie mit dem dunkleren, markanteren Gefieder leichter von Fressfeinden entdeckt.
Lösung:
Richtig ist Antwort a, dass der Abbau das Ökosystem und damit die Nahrungsgrundlage der Flamingos gefährdet.
Frage (Klassenstufen E und Q):
Welche Lithium-Vorkommen werden für die Gewinnung derzeit genutzt oder für eine Nutzung erprobt?
Eine Antwort ist falsch. Welche?
a: Gewinnung aus Salzseen
b: Gewinnung aus Erzen
c: Gewinnung aus Thermalwasser
d: Rückgewinnung aus genutzten Akkus
e: Rückgewinnung aus Schmiermitteln
f: Gewinnung aus Bergbaualtlasten des Steinkohlebergbaus/Grubenwasser
g: Gewinnung von Lithium vom Meeresgrund
Lösung:
Antwort e ist falsch. Es erfolgt keine Rückgewinnung aus Schmiermitteln. Die Rückgewinnung aus Akkus ist nicht einfach (wie wir aus der ersten Teilfrage wissen), wird aber dennoch intensiv erprobt, da hier der Rohstoffkreislauf geschlossen werden soll.
Frage (Klassenstufe Q)
An der Rohstoffbörse wird kein reines Lithium gehandelt, da dieses chemisch zu instabil wäre. Stattdessen werden stabile Lithiumverbindungen, überwiegend Lithiumcarbonat oder Lithiumhydroxidmonohydrat gehandelt. Bei der Gewinnung von Lithium in den Salztonebenen wird lithiumhaltiges Salzwasser an die Oberfläche der salzverkrusteten Seen gebracht und dann in Becken verdunstet. Aus der zurückbleibenden Lösung wird dann das Lithiumcarbonat in einem mehrstufigen Verfahren abgetrennt.
Was muss zugegeben werden, damit man Lithiumcarbonat ausfällen kann?
Lösung:
Antwort: Durch Zugabe von Natriumcarbonat (Soda) fällt aus der lithiumhaltigen Salzlösungen das schwerlösliche Lithiumcarbonat aus.
Wie lautet die chemische Reaktionsgleichung dazu?
Vervollständigt die Formel (Hoch- oder Tiefstellungen dürft ihr "normal" schreiben).
Lösung:
2LiCl + Na2CO3 --> Li2CO3 + 2NaCL