Het lichtste bekende metaal kan ook je humeur verlichten. Lithium, atoomnummer 3, is een element van veel toepassingen. Het wordt gebruikt bij de fabricage van vliegtuigen en in bepaalde batterijen. Het wordt ook gebruikt bij geestelijke gezondheid: lithiumcarbonaat is een veel voorkomende behandeling van een bipolaire stoornis, die helpt om wilde stemmingswisselingen veroorzaakt door de ziekte te stabiliseren.
Lithium heeft een flitsend ontdekkingsverhaal - letterlijk. Een Braziliaanse natuuronderzoeker en staatsman, Jozé Bonifácio de Andralda e Silva, ontdekte in de jaren 1790 het minerale petaliet (LiAISi4O10) op het Zweedse eiland Utö, volgens de Royal Society of Chemistry (RSC). Het mineraal is wit tot grijs, maar wanneer het in vuur wordt gegooid, flakkert het helder karmozijnrood.
In 1817 ontdekte de Zweedse chemicus Johan August Arfwedson dat bloemblad een voorheen onbekend element bevatte. Hij kon het metaal niet volledig isoleren, maar hij isoleerde wel een van de zouten ervan. De naam lithium komt van "lithos", het Griekse woord voor "steen".
Het duurde tot 1855 voordat iemand lithium isoleerde: de Britse chemicus Augustus Matthiessen en de Duitse chemicus Robert Bunsen voerden een stroom door lithiumchloride om het element te scheiden.
Fysieke eigenschappen
Volgens het Jefferson National Linear Accelerator Laboratory zijn de eigenschappen van lithium:
- Atoomnummer (aantal protonen in de kern): 3
- Atoomsymbool (op het periodiek systeem der elementen): Li
- Atoomgewicht (gemiddelde massa van het atoom): 6.941
- Dichtheid: 0,534 gram per kubieke centimeter
- Fase bij kamertemperatuur: vast
- Smeltpunt: 356,9 graden Fahrenheit (180,5 graden Celsius)
- Kookpunt: 2448 graden Fahrenheit (1342 graden Celsius)
- Aantal isotopen (atomen van hetzelfde element met een ander aantal neutronen): 10; 2 stabiel
- Meest voorkomende isotopen: Li-7 (92,41 procent natuurlijke overvloed), Li-6 (7,59 procent natuurlijke overvloed)
De hersenen op lithium
Lithium is in veel opzichten een speciaal metaal. Het is licht en zacht - zo zacht dat het met een keukenmes kan worden gesneden en zo laag in dichtheid dat het op water drijft. Het is ook solide bij een breed temperatuurbereik, met een van de laagste smeltpunten van alle metalen en een hoog kookpunt.
Net als zijn mede-alkalimetaal, natrium, reageert lithium met opzichtig water. De combinatie van Li en H2O vormt lithiumhydroxide en waterstof, die meestal in rode vlam barsten.
Lithium vormt volgens het Jefferson Lab slechts 0,0007 procent van de aardkorst en wordt alleen vastgehouden in mineralen en zouten. Die zouten hebben de kracht om de hersenen te veranderen: lithiumzouten waren de eerste medicijnen die door de Food and Drug Administration waren goedgekeurd om manie en depressie te behandelen, volgens het National Institute of Mental Health.
Tegenwoordig is lithiumcarbonaat de verbinding die het vaakst als geneesmiddel wordt verkocht. Niemand weet precies hoe lithium werkt om de stemming te stabiliseren. Studies tonen meerdere effecten aan op het zenuwstelsel. Zo rapporteerden onderzoekers in 2008 in het tijdschrift Cell dat lithium de activiteit van een receptor voor de neurotransmitter dopamine onderbreekt. Het lijkt ook het hersenvolume te vergroten, volgens een studie uit 2011 in het tijdschrift Biological Psychiatry (hoewel dit onderzoek fel wordt bestreden).
In een onderzoek met wormen ontdekten biologen van MIT dat lithium een belangrijk eiwit in de hersenen van de wormen remt, waardoor neuronen die verband houden met vermijdingsgedrag inactief worden. In wezen zijn de wormen gestopt met het vermijden van schadelijke bacteriën zonder dat eiwit. De bevindingen, die bij mensen moeten worden gerepliceerd, suggereren dat het element bepaalde neuronen in de hersenen tot zwijgen brengt en mogelijk een kalmerende werking heeft, rapporteerden de onderzoekers in 2016 in het tijdschrift Current Biology.
Lithium in de ruimte
Lithium, evenals de eerste en tweede lichtste chemische elementen (respectievelijk waterstof en helium), zijn de enige elementen die zijn ontstaan bij de geboorte van het universum, volgens NASA. Volgens de Big Bang-theorie zou het universum echter drie keer zoveel lithium moeten bevatten als in de oudste sterren kan worden verklaard, een probleem dat het ontbrekende lithiumprobleem wordt genoemd. Deze ontdekking van 'ontbrekend lithium' werd voor het eerst gedaan in de jaren tachtig, zei Pasquale Serpico, een kosmoloog bij het National Centre for Scientific Research (CNRS) en de University of Savoy Mont Blanc in Frankrijk. Het veroorzaakte een 'spanning', zei Serpico, tussen wat de Big Bang-gegevens en de waarnemingen van sterren onderzoekers vertelden over de overvloed aan lithium.
Astrofysici gaan door met onderzoek om dit "ontbrekende" lithium te vinden of om uit te leggen waarom het ontbreekt. In feite ontdekten onderzoekers onlangs een gigantische ster die 3.000 keer meer lithium bevat dan normale 'reuzen', meldden ze in augustus 2018 in het tijdschrift Nature Astronomy. Ze kwamen met twee mogelijke verklaringen: de gigantische ster slikte zijn planeet in en nam het lithium aan boord op; het lithium kan zich ook in de ster hebben gevormd en het oppervlak bereiken voordat de hitte van de diepe lagen hem verdampte, volgens een verklaring over de bevinding.
Meer over lithium
- Lithium-ionbatterijen zijn de sleutel tot lichtgewicht, oplaadbare stroom voor laptops, telefoons en andere digitale apparaten. Volgens de U.S. Geological Survey verhoogden Argentinië en Chili hun lithiumproductie elk in 2014 met 15 procent alleen om aan de groeiende vraag te voldoen. Wereldwijd steeg de productie dat jaar met 6 procent.
- Lithium en een andere batterijcomponent, kobalt, zouden schaars kunnen worden naarmate de vraag toeneemt, zeiden Stefano Passerini en Daniel Buchholz, beiden van het Helmholtz Institute Ulm in Duitsland, in een verklaring waarin ze hun analyse beschrijven van de toekomstige beschikbaarheid van die elementen die in 2018 in het tijdschrift zijn gepubliceerd Nature Reviews Materials. Bovendien zijn beide geconcentreerd in minder politiek stabiele landen, zo blijkt uit de studie. Als zodanig drongen de onderzoekers aan op de ontwikkeling van nieuwe batterijtechnologieën op basis van andere, niet-giftige elementen.
- De Verenigde Staten hebben één lithiummijn, in Nevada, volgens de USGS. Chili en Australië produceren het meeste lithium ter wereld.
- Natuurlijk voorkomend lithium in drinkwater correleert met lagere zelfmoordniveaus, volgens een onderzoek uit 2009 dat de rol van lithium in de hersenen benadrukt. Maar psychiaters zijn voorzichtig met het voorschrijven van lithium in hoge doses, vooral omdat het de placenta kan passeren en onbekende effecten heeft op de zich ontwikkelende foetus.
- Op een lichtere toon maakt het element deel uit van feestelijke vuurwerkshows: een mix van lithium- en strontiumzouten, samen met enkele andere chemicaliën, zorgt voor de schitterende rode kleur van de show.
Extra middelen:
