Lithiumsulfid

Kristallstruktur
Struktur von Lithiumsulfid
Vorlage:Farbe Li+ 0 Vorlage:Farbe S2−
Allgemeines
Name	Lithiumsulfid
Andere Namen	Dilithiumsulfid Dilithiummonosulfid Lithium(I)sulfid Vorlage:INCI
Verhältnisformel	Li2S
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer Vorlage:CASRN EG-Nummer 235-228-1 ECHA-InfoCard 100.032.013 PubChem 10290727 DrugBank Wikidata [[:d:|]]
Eigenschaften
Molare Masse	45,95 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	1,64 g·cm−3<ref name="CRC-Handbook"/>
Schmelzpunkt	1372 °C<ref name="CRC-Handbook">David R. Lide: CRC Handbook of Chemistry and Physics, 85. Ed., CRC Press LLC 2005.</ref><ref name=":0" /> 900 °C – 975 °C<ref name=":1" />
Löslichkeit	Reagiert heftig mit Wasser<ref name="Alfa"/>
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung<ref name="Alfa">Datenblatt Vorlage:Linktext-Check bei Alfa AesarVorlage:Abrufdatum (Seite nicht mehr abrufbar).</ref> Gefahrensymbol Gefahr H- und P-Sätze H: 301​‐​314 EUH: 029 P: 280​‐​301+330+331​‐​303+361+353​‐​305+351+338​‐​310<ref name="Alfa"/>
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Lithiumsulfid ist ein Sulfid des Lithiums und hat die Summenformel Li₂S.

Eigenschaften

Es handelt sich um einen farblosen brennbaren, hydrolyseempfindlichen und stark hygroskopischen Feststoff, der in einer Antifluoritstruktur kristallisiert.<ref>Hermann Sicius: Handbook of the Chemical Elements. Springer Nature, 2024, ISBN 978-3-662-68921-9 (google.de [abgerufen am 15. Januar 2025]). </ref>

Lithiumsulfid ist so hygroskopisch, dass es an der Luft zerfließt. Es reagiert heftig mit Wasser und bildet dabei eine alkalische Lösung:<ref>Shunjin Yang, Xiaohu Hu, Shijie Xu, Aiguo Han, Xin Zhang, Na Zhang, Xing Chen, RongZheng Tian, Dawei Song, Yongan Yang: Synthesis of Deliquescent Lithium Sulfide in Air. In: ACS Applied Materials & Interfaces. Band 15, Nr. 34, 30. August 2023, S. 40633–40647, doi:10.1021/acsami.3c08506. </ref>

<chem>Li2S + 8H2O -> 2[Li(H2O)4]+ + S^{2-}</chem>

<chem>S^{2-} {}+ H2O <=> HS- + OH-</chem>

Lithiumsulfid kristallisiert – wie das Natriumoxid Na₂O – in der Antifluoritstruktur, d. h., jedes Lithiumion ist tetraedrisch von vier Sulfidionen umgeben, jedes Sulfidion kubisch von acht Kationen.<ref>P. Pandit, B. Rakshit, S. P. Sanyal: Electronic and elastic properties of alkalimetal sulphides-Li₂S and Na₂S. In: Indian Journal of Pure & Appl. Phys. Band 47, 2009, S. 804–807. </ref>

Für den Schmelzpunkt von Lithiumsulfid werden in der Fachliteratur unterschiedliche Werte angegeben: Einerseits 1372 °C,<ref name=":0">P. T. Cunningham, S. A. Johnson, E. J. Cairns: Phase Equilibria in Lithium-Chalcogen Systems. In: Journal of The Electrochemical Society. Band 119, Nr. 11, 1972, S. 1448, doi:10.1149/1.2404020. </ref> andererseits ein Bereich von 900 °C bis 975 °C.<ref name=":1">Thomas Gibson Pearson, Percy Lucock Robinson: LVI.—The polysulphides of the, alkali metals. Part II. Lithium. In: J. Chem. Soc. Band 0, Nr. 0, 1931, S. 413–420, doi:10.1039/JR9310000413. </ref>

Herstellung

Lithiumsulfid kann in guter Reinheit aus den Elementen gewonnen werden, indem man flüssiges Ammoniak bei −33 °C als Lösungsmittel verwendet<ref>F. W. Bergstrom: The Polysulfides and Polyselenides of Lithium, Sodium and Potassium. In: Journal of the American Chemical Society. Band 48, Nr. 1, 1926, S. 146–151, doi:10.1021/ja01412a021. </ref>:

<chem>2Li + S -> Li2S</chem>

bzw.

<chem>16Li + S8 -> 8Li2S</chem>

Lithiumsulfid kann auch in reiner Form erhalten werden, wenn Lithiumhydrogensulfid im Vakuum auf 150 °C erhitzt wird<ref>Robert Juza, Wilhelm Uphof: Zur Kenntnis des Lithiumsulfids. In: Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. Band 287, Nr. 3, 1956, S. 113–119, doi:10.1002/zaac.19562870302. </ref><ref name="Arkhipova">N. V. Arkhipova, L. D. Leont’eva, A. M. Mikhailova: Ionic Lithium-Conducting Solid Li2S–Sb2Sx Electrolytes. In: Russian Journal of Electrochemistry. Band 39, Nr. 5, 2003, S. 588–590, doi:10.1023/A:1023829010924. </ref>:

<chem>2LiHS -> Li2S + H2S</chem>

Mögliches Vorkommen in zukünftigen Akkumulatoren

An der Entwicklung eines Lithium-Schwefel-Akkumulators wird intensiv gearbeitet. Im vollständig entladenen Zustand enthält er Lithiumsulfid, das beim Laden wieder in Schwefel umgewandelt wird.<ref>Yoonkook Son, Jung‐Soo Lee, Yeonguk Son, Ji‐Hyun Jang, Jaephil Cho: Recent Advances in Lithium Sulfide Cathode Materials and Their Use in Lithium Sulfur Batteries. In: Advanced Energy Materials. Band 5, Nr. 16, August 2015, doi:10.1002/aenm.201500110. </ref> An der Verwendung von Lithiumsulfid als Bestandteil von Festelektrolyten wird geforscht.<ref name="Arkhipova" /><ref>Masahiro Tatsumisago, Hideki Yamashita, Akitoshi Hayashi, Hideyuki Morimoto, Tsutomu Minami: Preparation and structure of amorphous solid electrolytes based on lithium sulfide. In: Journal of Non-Crystalline Solids. Band 274, 2000, S. 30–38, doi:10.1016/S0022-3093(00)00180-0. </ref>

Einzelnachweise

<references />