Lithiumhydroxid

Lithiumhydroxid LiOH, das Hydroxid des Lithiums, ist eine zwar starke, in Wasser aber nur mäßig lösliche Base.

Synthese

Reines Lithiumoxid Li₂O reagiert mit Wasser zu Lithiumhydroxid.

Die technische Herstellung erfolgt durch Umsetzung von Lithiumcarbonat mit Calciumhydroxid:

$\mathrm{L}\mathrm{i}{\phantom{A}}_2\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{C}\mathrm{a}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_2⟶2\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{O}\mathrm{H}+\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$

Reines Lithiumhydroxid kann durch Reaktion von Lithiumsulfat mit Bariumhydroxid-Oktahydrat hergestellt werden. Das entstehende Monohydrat kann mit P₄O₁₀ im Vakuum zum Anhydrat umgesetzt werden.

$\mathrm{L}\mathrm{i}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+\mathrm{B}\mathrm{a}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_2\cdot 8\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶2\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{O}\mathrm{H}\cdot \mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}+\mathrm{B}\mathrm{a}\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+6\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

$\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{O}\mathrm{H}\cdot \mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{O}\mathrm{H}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

Alternativ kann Lithiumhydroxid auch durch Elektrolyse von wässrigen Lithiumsalzlösungen hergestellt werden.

Die direkte Herstellung aus Lithiummineralen erfolgt zum Beispiel im Lime-Roast-Prozess. Dabei werden Spodumen-Konzentrate aufgemahlen und zusammen mit ungelöschtem Kalk (CaO) in einem Ofen gebrannt. Der dabei hergestellte Klinker (Ca₂SiO₄, Li₂O) wird aufgemahlen und mit heißem Wasser versetzt, wodurch Lithiumhydroxid entsteht. Neben diesem etablierten Acid-Roast-Prozess gibt es Ansätze zur direkten Gewinnung von Lithiumhydroxid aus Spodumen-Konzentraten ohne den Umweg über Lithiumcarbonat. Das Unternehmen Nemaska Lithium aus Kanada will bspw. über einen kombinierten Prozess aus Acid-Roast (+ Schwefelsäure), Ionenaustauscher und Membran-Elektrolyse eine Lithiumhydroxidlösung herstellen. Die beiden Unternehmen Neometals und Minerals Resources haben zusammen den Eli-Prozess entwickelt. In diesem Prozess wird das Spodumen-Konzentrat in einem Ofen von α-Spodumen in β-Spodumen umgewandelt und mit Salzsäure versetzt, wodurch eine Lithiumchloridlösung entsteht. Nach der Abtrennung von Verunreinigungen wie Eisen, Aluminium, Silicium, Calcium und Magnesium folgen ein Ionenaustauscher sowie eine Membran-Elektrolyse zu einer Lithiumhydroxidlösung.

Eigenschaften

Lithiumhydroxid ist ein weißer, durchscheinender Feststoff mit einer Kristallstruktur vom PbO-Typ (Vorlage:Raumgruppe, a = 3,549, c = 4,334 Å). Es ist eine starke Base und reagiert als solche mit Säuren. Außerdem ist Lithiumhydroxid fähig, Kohlenstoffdioxid zu binden (1 g wasserfreies Lithiumhydroxid bindet 450 ml CO₂).

Verwendung

Der größte Teil des Lithiumhydroxids wird für die Herstellung von Lithiumstearaten und Lithium-12-hydroxystearat benötigt, die wichtige Schmierfette für Autos oder Flugzeuge sind. Weiterhin wird es auf Grund seiner Kohlenstoffdioxid-bindenden Wirkung als Luftreiniger eingesetzt. Dies spielt vor allem in der Raumfahrt, auf U-Booten und bei Pendelatem-Tauchgeräten (Rebreather) eine Rolle. Lithiumhydroxid kann Zement zugesetzt werden und ist dabei in der Lage, die Alkali-Kieselsäure-Reaktion zu unterdrücken. Weiterhin ist Lithiumhydroxid ein möglicher Zusatzstoff in Nickel-Eisen-Akkus.

In Druckwasserreaktoren wird Lithiumhydroxid dem Primärkreislauf zugesetzt, um Borsäure zu neutralisieren und einen pH-Wert von etwa 7,2 zu erreichen.

Lithiumhydroxid wird auch als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Fahrzeug-Akkumulatoren (Lithium-Ionen-Akkumulatoren) eingesetzt.

Weitere Anwendungsgebiete sind Fotoentwickler, keramische Erzeugnisse und die Herstellung von Boraten.

Weblinks

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