Was ist Lithiumnitrit?
Lithiumnitrit ist eine anorganische Lithiumverbindung mit der Formel LiNO2.
Es setzt sich aus einem Kation, dem Lithium-Ion, sowie einem Anion, dem Lithiumnitrit-Ion, zusammen. Es hat ein Molekulargewicht von 52.947, einen Schmelzpunkt von 222 °C und ist bei Raumtemperatur ein hygroskopischer weißer Kristall. Beim Erhitzen zersetzt es sich bei 185 °C.
Da es sich um einen gefährlichen Stoff handelt, ist bei der Entsorgung von flüssigen Abfällen Vorsicht geboten.
Anwendungen von Lithiumnitrit
Lithiumnitrit wird hauptsächlich zur Verhinderung von Korrosion und Salzschäden an Stahlbeton verwendet. Es wird daher als Bestandteil von Betoninstandsetzungsmitteln verwendet.
Nitrit-Ionen regenerieren den auf der Stahloberfläche vorhandenen Passivfilm und sind daher wirksam gegen Stahlkorrosion, wie Salzschäden und Neutralisation. Lithium-Ionen hingegen sind Komponenten, die die AKR-Schäden reparieren. Der Grund dafür ist, dass die Wirkung von Lithiumionen das Aufquellen des Alkali-Kieselgels hemmt. Lithiumnitrit dringt dann in den gesamten Beton ein.
Funktionsweise von Lithiumnitrit
Die Funktionsweise von Lithiumnitrit wird anhand der Herstellung und Synthese erläutert.
1. Herstellung und Synthese von Lithiumnitrit
Industriell wird Lithiumnitrit aus Lithiumpyroxen und Naphtha hergestellt. Weitere Synthesemethoden sind die thermische Zersetzung von Lithiumnitrat (LiNO3) (ca. 500 °C) und die Reaktion von Stickstoffmonoxid (NO) mit Lithiumhydroxid (LiOH).
2. Korrosionshemmende Wirkung von Lithiumnitrit auf Stabstahl
Bei der Korrosion von Bewehrungsstäben strömen bei einer Beschädigung der Passivschicht zweiwertige Eisenionen (Fe2+) aus dem Anodenteil aus und reagieren mit Sauerstoff und Wasser unter Bildung von Rotrost FeOOH. Nitrit-Ionen reagieren mit Fe2+, um die Auslaugung von Fe2+ aus dem Anodenteil zu verhindern und gleichzeitig die Passivschicht (Fe2O3) zu regenerieren. Dieses Prinzip hemmt die Korrosionsreaktion des Bewehrungsstahls.
3. Hemmende Wirkung von Lithiumnitrit auf die Betonzerstörung
Es ist bekannt, dass Lithiumionen die Verschlechterung des Betons durch AKR (alkalische Zuschlagsreaktion) hemmen: Bei der AKR reagiert der alkalische Anteil des Betons chemisch mit den Siliziumdioxidmineralien des Zuschlags, wobei ein Reaktionsprodukt, das alkalische Kieselgel, entsteht. Alkalisches Kieselgel ist eine Substanz mit starken Wasseraufnahme- und Quellungseigenschaften. Die Ausdehnung zerstört daher den Zementstein um die reaktive Gesteinskörnung.
In Gegenwart von Lithium-Ionen kann die Ausdehnung von Alkali-Kieselgel gehemmt werden. Wenn Lithiumionen (Li+) dem Alkali-Kieselgel (Na2O-nSiO2) zugeführt werden, werden sie durch Lithium-Monosilikat (Li2-SiO2) oder Lithium-Disilikat (Li2-2SiO2) ersetzt.
Diese Ersatzstoffe sind nicht wässrig oder hygroskopisch und dehnen sich daher nicht aus. Dies ist das Prinzip der Konvergenz der Wasseraufnahme- und Ausdehnungsreaktion, sodass die Rissbildung im Beton nicht fortschreitet.
Arten von Lithiumnitrit
Lithiumnitrit Produkte sind als chemische Reagenzien und industrielle chemische Produkte erhältlich. Lithiumnitrit als chemisches Reagenz wird in Form von n-Hydrat (LiNO2-nH2O) verkauft und ist üblicherweise in Mengen von 5 g, 25 g und 500 g erhältlich, die im Labormaßstab leicht zu handhaben sind.
Industrielle Produkte werden z. B. als Zusatzmittel für die Betonreparatur verwendet. Es wird in der Regel als wässrige 5 mit einem Gehalt von etwa 40 % in den Handel gebracht, die eine klare wässrige Lösung von hellgelber Farbe ist. Wie bereits erwähnt, wird es als Allzweckchemikalie verwendet, die sowohl gegen den durch Stahlkorrosion verursachten Abbau, wie z. B. Salzschäden und Neutralisation, als auch gegen den AKR-Abbau wirksam ist. Das Produkt ist in der Regel in Dosen zu 20 kg erhältlich, z. B. in einem Dutzend.