Litium

Litium (bahasa Latin: lithium) adalah unsur kimia dengan lambang Li dan nomor atom 3. Kata "litium" berasal dari bahasa Yunani: λίθος lithos, yang berarti "batu". Litium merupakan logam alkali lunak berwarna putih keperakan. Di bawah kondisi standar, litium menjadi logam paling ringan sekaligus unsur padat yang paling ringan. Seperti semua logam alkali, litium sangat reaktif dan mudah terbakar, serta disimpan dalam minyak mineral. Ketika dipotong sehingga bagian dalamnya terbuka, ia menunjukkan kilau logam, tetapi udara lembap menodainya dengan cepat menjadi kusam abu-abu keperakan, lalu membentuk noda hitam. Litium tidak pernah terdapat sebagai unsur bebas di alam, tapi hanya sebagai senyawa (biasanya ionik), seperti mineral pegmatit yang dulunya merupakan sumber utama litium. Ia hadir dalam air laut dan biasanya diperoleh dari air asin, karena kelarutannya sebagai ion. Logam litium diisolasi secara elektrolisis dari campuran litium klorida dan kalium klorida.
Inti atom litium bergetar pada ketidakstabilan, karena dua isotop litium stabil yang ditemukan di alam memiliki energi ikatan paling rendah per nukleon dari semua nuklida stabil. Litium kurang melimpah di tata surya dibandingkan dengan 25 unsur dari 32 unsur kimia pertama meskipun nukleanya sangat ringan, karena ketidakstabilan nuklir relatifnya: ini adalah pengecualian dari tren bahwa semakin berat nuklei, semakin kecil kelimpahannya. Berdasarkan alasan tersebut, litium memiliki kegunaan penting dalam fisika nuklir. Transmutasi atom litium menjadi helium pada tahun 1932 adalah reaksi nuklir buatan manusia pertama, dan litium-6 deuterida berfungsi sebagai bahan bakar fusi dalam senjata termonuklir yang dipamerkan.
Litium dan senyawanya memiliki beberapa aplikasi industri, termasuk kaca dan keramik tahan panas, pelumas gemuk litium, aditif fluks untuk produksi besi, baja dan aluminium, baterai litium, dan baterai litium-ion. Penggunaan ini mengkonsumsi lebih dari tiga perempat produksi litium.
Sumber utama litium pangan adalah biji-bijian dan sayuran; di beberapa daerah, air minum juga mengandung jumlah yang signifikan. Manusia mengasupnya dalam jumlah yang sangat bervariasi, tergantung lokasi dan diet. Litium telah terdeteksi pada organ tubuh manusia dan jaringan janin sejak akhir abad ke-19, memicu spekulasi mengenai fungsi spesifiknya. Setelah satu abad berikutnya, diperoleh bukti eksperimental. Dalam penelitian pada era 1970an–1990an, tikus dan kambing dengan diet rendah litium memiliki mortalitas yang lebih tinggi, serta kelainan reproduksi dan perilaku. Pada manusia tidak ada penyakit defisiensi litium yang didefinisikan, namun asupan litium rendah dari persediaan air dikaitkan dengan peningkatan angka bunuh diri, pembunuhan dan tingkat penangkapan untuk penggunaan narkoba dan kejahatan lainnya. Kandungan litium yang tinggi pada embrio awal menunjukkan peran penting selama perkembangan janin. Mekanisme biokimia dari aksi litium tampaknya terkait banyak faktor dan berkorelasi dengan fungsi beberapa enzim, hormon dan vitamin, serta faktor pertumbuhan dan transformasi. Bukti saat ini tampaknya cukup untuk menerima litium sebagai esensial; AKG sementara untuk 70 kg orang dewasa disarankan 1.000 μg/hari.
Garam litium telah terbukti bermanfaat sebagai obat suasana hati (mood) dalam pengobatan gangguan bipolar pada manusia.
Seperti logam alkali lainnya, litium memiliki elektron valensi tunggal yang mudah dilepaskan untuk membentuk kation. Oleh karena itu, litium adalah unsur penghantar panas dan listrik yang baik serta sangat reaktif, meskipun ia adalah yang paling kurang reaktif di antara logam alkali. Rendahnya reaktivitas litium adalah karena dekatnya elektron valensi dengan nukleusnya (dua elektron yang tersisa berada di orbital 1s, energinya jauh lebih rendah, dan tidak berpartisipasi dalam ikatan kimia).
Logam litium cukup lunak untuk dipotong menggunakan pisau. Saat dipotong, ia memiliki warna putih keperakan yang cepat berubah menjadi abu-abu karena teroksidasi menjadi litium oksida. Meskipun memiliki salah satu titik leleh terendah di antara semua logam (180 °C), ia memiliki titik leleh dan titik didih tertinggi di antara logam alkali.
Litium memiliki kerapatan sangat rendah (0,534 g/cm), sebanding dengan kayu pinus. Ia memiliki densitas paling kecil di antara semua unsur padat pada suhu kamar; unsur padat berikutnya (kalium, pada 0,862 g/cm) lebih dari 60% lebih padat. Selanjutnya, selain helium dan hidrogen, densitasnya lebih kecil daripada unsur cair apapun, hanya dua pertiga densitas nitrogen cair (0,808 g/cm). Litium dapat mengapung pada minyak hidrokarbon paling ringan dan merupakan satu dari tiga logam yang bisa mengapung di air, dua lainnya adalah natrium dan kalium.
Koefisien ekspansi termal litium dua kali lipat aluminium dan hampir empat kali lipat besi. Litium adalah superkonduktor di bawah 400 μK pada tekanan standar dan pada suhu yang lebih tinggi (lebih dari 9 K) pada tekanan sangat tinggi (>20 GPa). Pada suhu di bawah 70 K, litium, seperti natrium, mengalami transformasi perubahan fase nirdifusi. Pada 4,2 K ia memiliki sistem kristal rombohedral (dengan jarak pengulangan sembilan lapisan); pada suhu yang lebih tinggi ia berubah menjadi kubik pusat muka dan kemudian kubik pusat badan. Pada suhu helium cair (4 K) lazimnya adalah struktur rombohedral. Telah diidentifikasi beberapa bentuk alotropik litium pada tekanan tinggi.
Litium memiliki kapasitas kalor spesifik massa 3,58 kilojoule per kilogram-kelvin, tertinggi di antara semua padatan. Oleh karena itu, logam litium sering digunakan dalam pendingin untuk aplikasi perpindahan panas.
Litium mudah bereaksi dengan air, namun tidak sedahsyat logam alkali lainnya. Reaksinya membentuk gas hidrogen dan litium hidroksida dalam larutan akuatik. Litium biasanya disimpan dalam perapat (bahasa Inggris: sealant) hidrokarbon, seringnya petrolatum, karena reaktivitasnya dengan air. Meskipun logam alkali yang lebih berat dapat disimpan dalam zat yang lebih padat, seperti minyak mineral, litium tidak cukup padat untuk benar-benar terendam dalam cairan ini. Di udara yang lembap, litium dengan cepat bernoda membentuk lapisan hitam litium hidroksida (LiOH dan LiOH·H2O), litium nitrida (Li3N) dan litium karbonat (Li2CO3, hasil dari reaksi sekunder antara LiOH dan CO2).
Ketika diletakkan pada nyala api, senyawa litium memberi nyala berwarna merah krimson, tapi saat terbakar dengan kuat, nyala api menjadi perak cemerlang. Litium akan menyala dan terbakar dalam oksigen saat terkena air atau uap air. Litium mudah terbakar, dan berpotensi meledak saat terkena udara dan terutama air, meski potensinya kurang daripada logam alkali lainnya. Reaksi litium-air pada suhu normal sangat cepat namun tidak hebat karena hidrogen yang dihasilkan tidak menyalakan dirinya sendirinya. Seperti halnya semua logam alkali, kebakaran litium sulit untuk dipadamkan, membutuhkan pemadam api bubuk kering jenis (Kelas D). Litium adalah salah satu dari sedikit logam yang bereaksi dengan nitrogen pada kondisi normal.
Litium memiliki hubungan diagonal dengan magnesium, unsur dengan jari-jari atom dan ion yang sama. Kemiripan kimia antara kedua logam tersebut meliputi pembentukan nitrida melalui reaksi dengan N2, pembentukan oksida (Li2O) dan peroksida (Li2O2) bila dibakar di O2, garam dengan kelarutan yang mirip, serta ketidakstabilan termal karbonat dan nitridanya. Logam ini bereaksi dengan gas hidrogen pada suhu tinggi menghasilkan litium hidrida (LiH).
Senyawa biner lainnya yang dikenal meliputi halida (LiF, LiCl, LiBr, LiI), sulfida (Li2S), superoksida (LiO2), dan karbida (Li2C2). Banyak senyawa anorganik lainnya diketahui di mana litium bergabung dengan anion membentuk garam: borat, amida, karbonat, nitrat, atau borohidrida (LiBH4). Litium aluminium hidrida (LiAlH4) umumnya digunakan sebagai reduktor dalam sintesis organik.
Beberapa pereaksi organolitium diketahui memiliki ikatan langsung antara atom karbon dan atom litium, yang secara efektif membentuk karbanion. Ini adalah basa dan nukleofil yang sangat kuat. Dalam banyak senyawa organolitium ini, ion litium cenderung digabungkan ke dalam gugus simetri yang lebih tinggi, hal yang relatif umum untuk kation alkali. LiHe, senyawa van der Waals dengan interaksi yang sangat lemah, telah terdeteksi pada suhu yang sangat rendah.
Litium alami terdiri dari dua isotop stabil, Li dan Li. Isotop Li lebih melimpah (kelimpahan alami 92,5%). Kedua isotop alami tersebut memiliki anomali energi ikatan nuklir per nukleon yang rendah (dibandingkan dengan unsur tetangganya pada tabel periodik, helium dan berilium); litium adalah satu-satunya unsur bernomor atom kecil yang bisa menghasilkan energi bersih melalui fisi nuklir. Dua inti litium memiliki energi ikatan yang lebih rendah per nukleon daripada nukleon stabil lainnya kecuali deuterium dan helium-3. Alhasil, meski berat atomnya sangat ringan, litium kurang umum di Tata Surya dibandingkan 25 dari 32 unsur kimia pertama. Tujuh radioisotop telah dikarakterisasi, yang paling stabil adalah Li dengan waktu paruh 838 ms dan Li dengan waktu paruh 178 ms. Semua isotop radioaktif yang tersisa memiliki waktu paruh yang lebih pendek daripada 8,6 ms. Isotop litium dengan umur terpendek adalah Li, yang meluruh melalui emisi proton dan memiliki waktu paruh 7,6 × 10 s.
Li adalah salah satu unsur primordial (atau lebih tepatnya nuklida primordial) yang dihasilkan dalam nukleosintesis Big Bang. Sejumlah kecil Li dan Li dihasilkan di bintang-bintang, namun diperkirakan "dibakar" secepat dihasilkannya. Sejumlah kecil ekstra Li dan Li dapat dihasilkan dari angin surya, sinar kosmik yang menghantam atom yang lebih berat, dan dari peluruhan radioaktif Be dan Be pada tata surya awal. Sementara litium dibuat di bintang-bintang selama nukleosintesis stelar, ia kemudian dibakar. Li juga bisa dihasilkan dalam bintang karbon.
Isotop litium terfraksionasi secara substansial selama berbagai proses alami, termasuk pembentukan mineral (presipitasi kimia), metabolisme, dan pertukaran ion. Ion litium menggantikan magnesium dan besi pada situs oktahedral dalam mineral tanah liat, di mana Li lebih disukai daripada Li, menghasilkan pengayaan isotop ringan dalam proses hiperfiltrasi dan alterasi batuan. Li nan eksotis diketahui memancarkan halo nuklir. Proses yang dikenal dengan pemisahan isotop laser dapat digunakan untuk memisahkan isotop litium, khususnya Li dari Li.
Pembuatan senjata nuklir dan aplikasi fisika nuklir lainnya merupakan sumber utama fraksinasi litium artifisial. Dengan ditahannya stok isotop ringan Li oleh industri dan militer sedemikian rupa sehingga menyebabkan perubahan rasio Li terhadap Li pada sumber alami, misalnya sungai. Hal ini menyebabkan ketidakpastian yang tidak lazim pada berat atom litium terstandardisasi, karena jumlah ini bergantung pada rasio kelimpahan alami isotop litium stabil yang terjadi secara alami, karena tersedia dalam sumber mineral litium komersial.
Kedua isotop stabil litium dapat didinginkan dengan laser dan digunakan untuk menghasilkan campuran Bose-Fermi kuantum pertama degeneratif.
Menurut teori kosmologi modern, litium—untuk dua isotop stabil (litium-6 dan litium-7)—adalah salah satu dari 3 unsur yang disintesis dalam Dentuman Besar. Meskipun jumlah yang dihasilkan dari nukleosintesis Big Bang bergantung pada jumlah foton per barion, untuk memenuhi nilai kelimpahan litium yang layak dikalkulasi, dan terdapat "kesenjangan litium kosmologis" di Alam Semesta: bintang yang lebih tua tampaknya memiliki litium kurang dari yang seharusnya, dan beberapa bintang yang lebih muda memiliki lebih banyak. Kurangnya litium pada bintang yang lebih tua rupanya disebabkan oleh "pencampuran" litium ke dalam interior bintang, di mana ia dihancurkan, sementara litium diproduksi di bintang yang lebih muda. Meskipun ia bertransmutasi menjadi dua atom helium karena bertumbukan dengan proton pada suhu di atas 2,4 juta derajat Celcius (kebanyakan bintang dengan mudah mencapai suhu ini di interior mereka), litium lebih banyak daripada perhitungan saat ini yang diperkirakan akan terjadi pada bintang generasi selanjutnya.
Meskipun merupakan salah satu dari tiga unsur pertama yang disintesis dalam Big Bang, litium, bersama dengan berilium dan boron secara nyata kurang melimpah daripada unsur lainnya. Ini adalah hasil dari suhu rendah yang diperlukan untuk menghancurkan litium, dan kurangnya proses umum untuk memproduksinya.
Litium juga ditemukan pada objek substelar katai coklat dan bintang jingga anomali tertentu. Karena litium hadir dalam katai coklat yang lebih dingin dan kurang masif, namun hancur dalam bintang katai merah yang lebih panas, kehadirannya di spektrum bintang dapat digunakan dalam "uji litium" untuk membedakan keduanya, karena keduanya lebih kecil daripada Matahari. Bintang jingga tertentu juga bisa mengandung konsentrasi litium yang tinggi. Bintang jingga yang ditemukan memiliki konsentrasi litium yang lebih tinggi dari biasanya (seperti Centaurus X-4) mengorbit objek masif—bintang neutron atau lubang hitam—yang gravitasinya jelas menarik litium yang lebih berat ke permukaan bintang hidrogen-helium, menyebabkan lebih banyak litium yang teramati.
Meskipun litium banyak tersebar di Bumi, ia tidak secara alami terdapat dalam bentuk unsur bebasnya karena reaktivitasnya yang tinggi. Total kandungan litium dalam air laut sangat besar, dengan estimasi sekitar 230 miliar ton, karena konsentrasinya dalam air laut relatif konstant dalam kisaran 0,14 sampai 0,25 bagian per juta (ppm), atau 25 mikromolar; konsentrasi yang lebih tinggi mendekati 7 ppm dijumpai di dekat ventilasi hidrotermal.
Estimasi kandungan litium dalam kerak bumi berada dalam kisaran 20 sampai 70 ppm berat. Sesuai dengan namanya, litium membentuk bagian kecil batuan beku, dengan konsentrasi terbesar berada pada granit. Pegmatit granitik juga memberikan kelimpahan terbesar mineral litium, dengan spodumena dan petalit merupakan sumber yang paling memiliki nilai komersial. Mineral litium yang juga signifikan adalah lepidolit. Sumber litium yang lebih baru adalah lempung hektorit, satu-satunya pengembangan aktif yang dilakukan oleh Western Lithium Corporation di Amerika Serikat. Dengan kandungan 20 mg litium per kg kerak bumi, litium menjadi unsur paling melimpah di urutan 25.
Menurut Handbook of Lithium and Natural Calcium, "Litium adalah unsur yang relatif jarang, meskipun ditemukan dalam banyak batuan dan beberapa sumber air asin, tetapi selalu dalam konsentrasi yang sangat rendah. Ada sejumlah besar deposit mineral dan air garam litium namun hanya memiliki sedikit nilai komersial baik aktual maupun potensial. Kebanyakan nilainya sangat kecil, yang lain terlalu rendah."
US Geological Survey memperkirakan bahwa pada tahun 2010, Chili sejauh ini memiliki cadangan terbesar (7,5 juta ton) dan produksi tahunan tertinggi (8.800 ton). Salah satu basis cadangan terbesar litium berada di area Salar de Uyuni, Bolivia, yaitu 5,4 juta ton. Pemasok utama lainnya termasuk Australia, Argentina, dan Tiongkok. Pada tahun 2015 Czech Geological Survey menganggap Pegunungan Ore di Republik Ceko sebagai propinsi litium. Terdaftar lima lokasi deposit, salah satunya di dekat Cínovec [cs] dianggap sebagai deposit yang memiliki potensial ekonomi dengan cadangan litium sebesar 160.000 ton.
Pada bulan Juni 2010, The New York Times melaporkan bahwa ahli geologi Amerika sedang melakukan survei darat di danau garam kering di barat Afghanistan yang diyakini terdapat deposit litium yang besar di sana. "Pejabat Pentagon mengatakan bahwa analisis awal mereka di satu lokasi di Propinsi Ghazni menunjukkan potensi deposit litium sebesar Bolivia, yang sekarang memiliki cadangan litium terbesar di dunia." Perkiraan ini "pada prinsipnya didasarkan pada data lama, yang utamanya dikumpulkan oleh Uni Soviet selama pendudukan mereka di Afghanistan antara tahun 1979–1989". Stephen Peters, kepala Proyek Mineral Afghanistan USGS, mengatakan bahwa dia tidak mengetahui keterlibatan USGS dalam survei baru untuk mineral di Afghanistan dalam dua tahun terakhir. "Kami tidak mengetahui adanya penemuan litium," tandasnya.
Litia ("air garam litium") dikaitkan dengan area penambangan timah di Cornwall, Inggris dan sedang dipertimbangkan sebuah proyek evaluasi dari lubang bor uji sejauh 400 meter. Jika berhasil, air asin panas juga akan menyediakan energi panas bumi untuk memberi daya pada proses ekstraksi dan pemurnian litium.
Litium dijumpai dalam jumlah renik dalam sejumlah tumbuhan, plankton, dan invertibrata, pada kisaran konsentrasi antara 69 hingga 5.760 bagian per miliar (ppb). Pada vertebrata, konsentrasinya sedikit lebih rendah, dan hampir seluruh jaringan dan cairan tubuh vertebrata mengandung litium pada kisaran mulai 21 hingga 763 ppb. Organisme laut cenderung membioakumulasi litium lebih banyak daripada organisme terestrial. Meskipun peran fisiologis litium dalam semua organisme ini tidak diketahui.
Petalit (LiAlSi) ditemukan pada tahun 1800 oleh kimiawan sekaligus negarawan Brasil José Bonifácio de Andrada e Silva dalam sebuah tambang di pulau Utö, Swedia. Namun, baru pada tahun 1817 Johan August Arfwedson, yang bekerja di laboratorium kimiawan Jöns Jakob Berzelius, mendeteksi keberadaan unsur baru ketika menganalisis bijih petalit. Unsur ini membentuk senyawa yang mirip dengan natrium dan kalium, meskipun karbonat dan hidroksidanya kurang larut dalam air dan lebih alkalis. Berzelius memberi nama bahan alkalis tersebut dengan "lithion/lithina", dari bahasa Yunani: λιθoς (ditransliterasikan sebagai lithos, yang berarti "batu"), untuk mencerminkan penemuannya dalam mineral padat, tidak seperti kalium yang ditemukan dalam abu tumbuhan, dan natrium yang diketahui memiliki kelimpahan tinggi dalam darah hewan. Ia menamakan logam di dalam bahan tersebut sebagai "litium".
Arfwedson kemudian menunjukkan bahwa unsur yang sama terdapat pula dalam mineral spodumena [en] dan lepidolit. Pada tahun 1818, Christian Gmelin adalah yang pertama kali mengamati bahwa garam litium memberikan warna merah terang kepada nyala api. Namun, baik Arfwedson dan Gmelin gagal dalam percobaan isolasi unsur murni dari garamnya. Litium baru diisolasi pada tahun 1821, ketika William Thomas Brande memperolehnya dengan mengelektrolisis litium oksida, suatu proses yang sebelumnya telah digunakan oleh kimiawan Sir Humphry Davy untuk mengisolasi logam alkali kalium dan natrium. Brande juga menjelaskan beberapa garam murni litium, seperti klorida, dan, memperkirakan bahwa lithia (litium oksida) mengandung logam sekitar 55%, memperkirakan berat atom litium pada kisaran 9,8 g/mol (nilai modern ~6,94 g/mol). Pada tahun 1855, jumlah litium yang lebih bamyak dihasilkan melalui elektrolisis litium klorida oleh Robert Bunsen dan Augustus Matthiessen. Penemuan prosedur ini menyebabkan produksi litium komersial pada tahun 1923 oleh perusahaan Jerman Metallgesellschaft AG, yang melakukan elektrolisis campuran cair litium klorida dan kalium klorida.
Produksi dan penggunaan litium mengalami beberapa perubahan drastis dalam sejarah. Aplikasi utama litium yang pertama adalah pada gemuk litium suhu tinggi untuk mesin pesawat terbang dan aplikasi serupa pada Perang Dunia II tak lama kemudian. Penggunaan ini didukung oleh fakta bahwa sabun berbasis litium memiliki titik lebur yang lebih tinggi daripada sabun alkali lainnya, dan kurang korosif daripada sabun berbasis kalsium. Pasar kecil untuk sabun litium dan gemuk pelumas didukung oleh beberapa operasi penambangan kecil yang sebagian besar berada di Amerika Serikat.
Permintaan litium meningkat secara dramatis selama Perang Dingin dengan diproduksinya senjata fusi nuklir. Baik litium-6 dan litium-7 menghasilkan tritium ketika diiradiasi menggunakan neutron, dan dengan demikian berguna untuk produksi tritium dengan sendirinya, serta bentuk bahan bakar fusi padat yang digunakan dalam bom hidrogen dalam bentuk litium deuterida. Amerika Serikat menjadi produsen utama litium pada periode antara akhir 1950-an dan pertengahan 1980-an. Pada akhirnya, stok litium kira-kira 42.000 ton dalam bentuk litium hidroksida. Litium yang ditumpuk habis dalam litium-6 sebesar 75%, yang cukup untuk mempengaruhi berat atom terukur litium dalam banyak bahan kimia standar, dan bahkan berat atom litium dalam beberapa "sumber alami" ion litium yang telah "terkontaminasi" oleh garam litium yang dibuang dari fasilitas pemisahan isotop, yang telah merembes ke air tanah.
Litium digunakan untuk menurunkan titik leleh kaca dan untuk memperbaiki perilaku pelelehan aluminium oksida saat menggunakan proses Hall-Héroult. Kedua penggunaan ini mendominasi pasar hingga pertengahan tahun 1990an. Setelah berakhirnya perlombaan senjata nuklir, permintaan litium menurun dan penjualan stok Departemen Energi di pasar terbuka semakin menggerus harga. Namun pada pertengahan 1990-an, beberapa perusahaan mulai mengekstraksi litium dari air asin yang terbukti menjadi metode yang lebih murah daripada pertambangan bawah tanah atau bahkan pertambangan terbuka. Sebagian besar tambang ditutup atau mengalihkan fokus mereka ke bahan lain karena hanya bijih dari zona pegmatit yang dapat ditambang dengan harga yang kompetitif. Misalnya, tambang AS di dekat Kings Mountain, North Carolina ditutup sebelum memasuki abad ke-21.
Perkembangan baterai ion litium meningkatkan permintaan litium dan menjadi penggunaan dominan pada tahun 2007. Seiring dengan lonjakan permintaan litium untuk baterai pada tahun 2000an, perusahaan baru telah memperluas usaha ekstraksi air asin untuk memenuhi peningkatan permintaan.
Produksi litium telah meningkat pesat sejak akhir Perang Dunia II. Logamnya dipisahkan dari unsur lain di mineral beku. Logam litium dihasilkan melalui elektrolisis dari campuran leburan 55% litium klorida dan 45% kalium klorida pada suhu sekitar 450 °C.
Per 2015, sebagian besar produksi litium dunia berada di Amerika Selatan, di mana air garam yang mengandung litium diekstraksi dari kolam bawah tanah dan dipekatkan dengan penjemuran di bawah panas matahari. Teknik ekstraksi standar adalah menguapkan air dari air garam. Setiap tumpak (batch) membutuhkan waktu 18 sampai 24 bulan.
Pada tahun 1998, harga litium sekitar 95 USD/kg (atau 43 USD/lb).
Cadangan yang teridentifikasi di seluruh dunia pada tahun 2008 menurut perkiraan US Geological Survey (USGS) adalah 13 juta ton, meskipun perkiraan akurat cadangan litium dunia sulit dilakukan.
Deposit ditemukan di Amerika Selatan sepanjang rantai pegunungan Andes. Chili adalah produsen terbesar, diikuti oleh Argentina. Kedua negara memperoleh litium dari kolam air asin. Menurut USGS, Gurun Uyuni di Bolivia memiliki cadangan litium sebesar 5,4 juta ton.
Di Amerika Serikat, litium diperoleh dari kolam air asin di Nevada. Namun, setengah dari cadangan dunia yang diketahui berada di Bolivia sepanjang lereng tangah-timur pegunungan Andes. Pada tahun 2009, Bolivia melakukan negosiasi dengan perusahaan Jepang, Prancis, dan Korea untuk memulai ekstraksi. Suatu deposit yang ditemukan pada tahun 2013 di Rock Springs Uplift, Wyoming diperkirakan mengandung 228.000 ton litium. Deposit tambahan dalam formasi yang sama diperkirakan mencapai 18 juta ton.
Beredar opini terkait pertumbuhan potensial. Suatu studi tahun 2008 menyimpulkan bahwa "produksi litium karbonat yang dapat dicapai secara realistis hanya mencukupi untuk sebagian kecil kebutuhan pasar global kendaraan hibrida dan kendaraan listrik. Kebutuhan tersebut berasal dari sektor elektronik portabel yang akan menyerap banyak dari peningkatan rencana produksi pada dasawarsa mendatang. Produksi massal litium karbonat sangat tidak ramah lingkungan, dan akan mengakibatkan kerusakan ekologi permanen yang membahayakan ekosistem sehingga harus dilindungi. Juga, propulsi LiIon tidak kompatibel dengan gagasan 'Green Car'".
Namun, menurut sebuah penelitian tahun 2011 yang dilakukan di Lawrence Berkeley National Laboratory dan University of California, Berkeley, estimasi basis cadangan litium saat ini tidak menjadi faktor pembatas untuk produksi baterai kendaraan listrik berskala besar karena sekitar 1 miliar baterai berbasis Li berdaya 40 kWh dapat dibuat dengan cadangan saat ini - sekitar 10 kg litium per mobil. Studi lain tahun 2011 oleh para periset dari Universitas Michigan dan Ford Motor Company menemukan sumber daya yang cukup untuk mendukung permintaan global hingga tahun 2100, termasuk litium yang diperlukan untuk potensi penggunaan transportasi yang tersebar luas. Studi tersebut memperkirakan cadangan global mencapai 39 juta ton, dan total permintaan litium selama periode analisis 90 tahun berada pada level 12-20 juta ton, tergantung pada skenario mengenai tingkat pertumbuhan ekonomi dan tingkat daur ulang.
Pada tanggal 9 Juni 2014, Financialist menyatakan bahwa permintaan litium tumbuh lebih dari 12 persen per tahun; menurut Credit Suisse, angka ini melebihi ketersediaan yang diproyeksikan sebesar 25 persen. Publikasi ini membandingkan situasi litium 2014 dengan minyak, di mana "harga minyak yang lebih tinggi mendorong investasi teknik produksi minyak laut dalam dan minyak daratan yang mahal"; artinya, harga litium akan terus naik hingga metode produksi yang lebih mahal, yang bisa mendongkrak total output, mendapat perhatian investor.
Setelah krisis finansial 2007, pemasok besar seperti Sociedad Química y Minera (SQM) menurunkan harga litium karbonat sebesar 20%. Harga kembali naik pada tahun 2012. Artikel Business Week tahun 2012 menggambarkan oligopoli dalam perdagangan litium: "SQM, yang dikendalikan oleh milyarder Julio Ponce, adalah terbesar kedua, diikuti oleh Rockwood, yang didukung oleh KKR & Co. milik Henry Kravis, dan FMC yang berbasis di Philadelphia". Konsumsi global mungkin akan meningkat drastis menjadi 300.000 metrik ton per tahun pada tahun 2020 dari sekitar 150.000 ton pada tahun 2012, untuk menyesuaikan permintaan baterai litium yang telah berkembang sekitar 25 persen per tahun, melampaui kenaikan keseluruhan produksi litium 4 sampai 5 persen.
Garam litium diekstraksi dari air di mata air mineral, kolam air asin, dan deposit air garam.
Litium hadir dalam air laut, namun metode ekstraksi yang layak secara komersial belum dikembangkan.
Sumber litium potensial lainnya adalah lindi dari sumur geotermal, yang dibawa ke permukaan. Perolehan litium telah ditunjukkan di lapangan; litium dipisahkan dengan filtrasi sederhana. Biaya proses dan lingkungan terutama berasal dari sumur yang sudah beroperasi; dampak lingkungannya bisa jadi positif.
Litium oksida banyak digunakan sebagai fluks untuk pengolahan silika, menurunkan titik lebur dan viskositas material dan menyebabkan glasir dengan peningkatan sifat fisika termasuk koefisien ekspansi termal yang rendah. Ini adalah salah satu penggunaan terbesar senyawa litium di seluruh dunia. Glasir yang mengandung litium oksida digunakan untuk peralatan oven. Litium karbonat (Li) umumnya digunakan dalam aplikasi ini karena akan berubah menjadi oksida pada pemanasan.
Pada akhir abad ke-20, litium menjadi komponen penting pada elektrolit dan elektrode litium, karena potensial elektrodenya yang tinggi. Ia memiliki rasio muatan terhadap berat dan daya terhadap berat yang tinggi, karena massa atomnya yang rendah. Baterai ion litium dapat menghasilkan daya sekitar 3 volt per sel, dibandingkan dengan 2,1 volt yang dihasilkan oleh baterai asam timbal atau 1,5 volt dari baterai seng-karbon [en]. Baterai ion litium, yang dapat diisi ulang dan memiliki densitas energi yang tinggi, jangan dikacaukan dengan baterai litium, yang merupakan baterai sekali pakai (sel primer) dengan litium atau senyawanya sebagai anode. Baterai isi ulang lainnya yang menggunakan litium antara lain baterai polimer ion litium, baterai litium besi fosfat, dan baterai kawat nano.
Penggunaan umum ketiga adalah gemuk (grease). Litium hidroksida adalah basa kuat dan, ketika dipanaskan dengan lemak, menghasilkan sabun yang terbuat dari litium stearat. Sabun litium memiliki kemampuan mengentalkan minyak, dan digunakan untuk membuat gemuk pelumas multiguna suhu tinggi.
Litium (misalnya sebagai litium karbonat) digunakan sebagai aditif pengecoran kontinu untuk meningkatkan fluiditas, penggunaan yang menyumbang 5% penggunaan litium global (2016). Senyawa litium juga digunakan sebagai aditif (fluks) untuk pasir cor [en] untuk pengecoran besi demi mengurangi penguraian.
Litium (sebagai litium fluorida) digunakan sebagai aditif untuk peleburan aluminium (proses Hall–Héroult), mengurangi titik lebur dan meningkatkan tahanan listrik, penggunaan yang menyumbang 1% dari produksi dunia (2014).
Bila digunakan sebagai fluks untuk pengelasan atau solder, litium logam mempromosikan peleburan logam selama proses berlangsung dan menghilangkan pembentukan oksida dengan menyerap ketakmurnian. Lakur logam dengan aluminium, kadmium, tembaga dan mangan digunakan untuk membuat bagian pesawat berkinerja tinggi (lihat juga Paduan litium-aluminum).
Litium telah ditemukan efektif dalam membantu kesempurnaan lasan silikon nano dalam komponen elektronik untuk baterai listrik dan perangkat lainnya.
Senyawa litium digunakan sebagai pewarna piroteknik dan oksidator dalam kembang api dan suar berwarna merah.
Litium klorida dan litium bromida bersifat higroskopis dan digunakan sebagai desikan untuk aliran gas. Litium hidroksida dan litium peroksida adalah garam yang paling banyak digunakan di daerah terbatas, seperti di dalam pesawat antariksa dan kapal selam, untuk menghilangkan karbon dioksida dan memurnikan udara. Litium hidroksida menyerap karbon dioksida dari udara dengan membentuk litium karbonat, dan lebih disukai daripada hidroksida alkali lainnya karena bobotnya yang ringan.
Litium peroksida (Li) dengan adanya kelembaban tidak hanya bereaksi dengan karbon dioksida untuk membentuk litium karbonat, tetapi juga melepaskan oksigen. Reaksinya adalah sebagai berikut:
Beberapa senyawa yang disebutkan di atas, begitu juga litium perklorat, digunakan dalam lilin oksigen yang memasok kapal selam dengan oksigen. Ini bisa juga termasuk sejumlah kecil boron, magnesium, aluminium, silikon, titanium, mangan, dan besi.
Litium fluorida, yang dikristalkan secara artifisial, bersifat jernih dan transparan sehingga sering digunakan untuk optik khusus pada aplikasi IR, UV dan VUV (UV vakum). Ia merupakan salah satu bahan yang memiliki indeks bias terendah dan jangkauan transmisi UV terjauh. Bubuk halus litium fluorida telah digunakan untuk dosimetri termoluminesen (Thermoluminescent Dosimeter, TLD): ketika sampel terpapar radiasi, ia mengakumulasi defek kristal yang, ketika dipanaskan, memancarkan cahaya kebiru-biruan yang intensitasnya sebanding dengan dosis terabsorbsi, sehingga memungkinkan untuk diukur. Litium fluorida kadang-kadang digunakan pada lensa fokal teleskop.
Litium niobat dengan ketaklinieran tinggi juga membuatnya berguna dalam aplikasi optik taklinier. Ini digunakan secara luas dalam produk telekomunikasi seperti telepon genggam dan modulator optik, untuk komponen seperti resonansi kristal. Aplikasi litium digunakan di lebih dari 60% produk ponsel.
Senyawa organolitium banyak digunakan dalam produksi polimer dan bahan kimia berderajat kemurnian tinggi. Dalam industri polimer, yang merupakan konsumen dominan pereaksi ini, senyawa alkil litium adalah katalis/inisiator dalam polimerisasi anionik olefin nonfungsional. Untuk produksi bahan kimia murni, senyawa organolitium berfungsi sebagai basa kuat dan sebagai pereaksi untuk pembentukan ikatan karbon-karbon. Senyawa organolitium dibuat dari logam litium dan alkil halida.
Banyak senyawa litium lainnya digunakan sebagai pereaksi untuk membuat senyawa organik. Beberapa senyawa populer termasuk litium aluminium hidrida (LiAlH4), litium trietilborohidrida, n-butillitium dan tert-butillitium biasa digunakan sebagai basa yang sangat kuat yang disebut superbasa.
Litium metalik dan kompleks hidridanya, seperti Li[AlH4], digunakan sebagai aditif berenergi tinggi pada propelan roket. Litium aluminium hidrida juga bisa digunakan secara mandiri sebagai bahan bakar padat.
Sistem propulsi energi kimia tersimpan (stored chemical energy propulsion system, SCEPS) pada torpedo Mark 50 menggunakan tangki kecil gas belerang heksafluorida, yang disemprotkan di atas satu blok litium padat. Reaksinya menghasilkan panas, menciptakan kukus [en] untuk mendorong torpedo dalam siklus Rankine yang tertutup.
Litium hidrida yang mengandung litium-6 digunakan pada senjata termonuklir, sebagai pembungkus bom.
Litium-6 dinilai sebagai sumber untuk produksi tritium dan sebagai penyerap neutron [en] pada fusi nuklir. Litium alami mengandung sekitar 7,5% litium-6, yang darinya telah diproduksi sejumlah besar litium-6 melalui pemisahan isotop untuk digunakan dalam senjata nuklir. Litium-7 menarik perhatian untuk digunakan dalam pendingin reaktor nuklir.
Litium deuterida merupakan pilihan bahan bakar nuklir untuk versi awal bom hidrogen. Ketika dibombardir oleh neutron, baik Li dan Li menghasilkan tritium — reaksi ini, yang belum sepenuhnya dipahami ketika bom hidrogen pertama kali diuji, bertanggung jawab terhadap rendemen berjalan uji nuklir Castle Bravo. Tritium berfusi dengan deuterium dalam reaksi fusi yang relatif mudah dicapai. Meskipun detailnya tetap menjadi rahasia, litium-6 deuterida tampaknya masih memainkan peran penting dalam senjata nuklir modern sebagai material fusi.
Litium fluorida, ketika diperkaya ke dalam isotop litium-7, membentuk konstituen dasar campuran garam fluorida LiF-BeF2 yang digunakan dalam reaktor nuklir fluorida cair. Litium fluorida secara kimia relatif stabil dan campuran LiF-BeF2 memiliki titik leleh rendah. Selain itu, Li, Be, dan F adalah bagian dari sedikit nuklida dengan irisan melintang tangkapan neutron termal yang tidak mencemari reaksi fisi di dalam reaktor fisi nuklir.
Dalam konsep (hipotesis) pembangkit listrik tenaga fusi nuklir, litium akan digunakan untuk menghasilkan tritium dalam reaktor pengungkungan magnetik menggunakan deuterium dan tritium sebagai bahan bakar. Tritium alami sangat langka, dan harus disintesis dengan mengelilingi plasma yang bereaksi dengan suatu 'selimut' yang mengandung litium di mana neutron dari reaksi deuterium-tritium dalam plasma akan memfisi litium untuk menghasilkan tritium lebih banyak:
Litium juga digunakan sebagai sumber partikel alfa, atau inti helium. Ketika Li dibombardir oleh proton yang dipercepat, terbentuklah Be, yang mengalami fisi membentuk dua partikel alfa. Prestasi ini, disebut "pemecahan atom" pada saat itu, adalah reaksi nuklir pertama buatan manusia. Ia ditemukan oleh Cockroft dan Walton pada tahun 1932.
Pada tahun 2013, Government Accountability Office [en] Amerika Serikat menyatakan kelangkaan litium-7 sudah kritis untuk pengoperasian 65 dari 100 reaktor nuklir Amerika yang “berdampak pada kemampuan mereka melanjutkan menyediakan listrik menjadi berisiko”. Masalahnya berawal dari penurunan infrastruktur nuklir AS. Peralatan yang dibutuhkan untuk memisahkan litium-6 dari litium-7 kebanyakan merupakan sisa masa perang dingin. AS menutup sebagian besar mesin ini pada tahun 1963, ketika mengalami surplus litium yang sangat besar, kebanyakan dikonsumsi selama abad ke-20. Laporan tersebut mengatakan akan memakan waktu lima tahun dan $10 juta sampai $12 juta untuk membangun kembali kemampuan pemisahan litium-6 dari litium-7.
Reaktor yang menggunakan air panas litium-7 di bawah tekanan tinggi dan transfer panas melalui penukar panas adalah yang rentan terhadap korosi. Reaktor menggunakan litium untuk melawan efek korosif asam borat, yang ditambahkan ke dalam air untuk menyerap kelebihan neutron.
Litium berguna dalam pengobatan gangguan bipolar. Garam litium juga dapat membantu diagnosis terkait, seperti gangguan schizoafektif dan depresi berat siklik. Bagian aktif dari garam ini adalah ion litium Li. Mereka mungkin meningkatkan risiko pengembangan anomali kardiak Ebstein pada bayi yang lahir dari wanita yang mengonsumsi litium selama trimester pertama kehamilan.
Litium juga telah diteliti sebagai kemungkinan pengobatan untuk sakit kepala gugus [en].
Litium bersifat korosif dan memerlukan penanganan khusus agar tidak terkena kulit. Menghirup debu litium atau senyawa litium (yang sering kali alkalis) pada awalnya mengiritasi hidung dan tenggorokan, sementara paparan yang lebih tinggi dapat menyebabkan penumpukan cairan di paru-paru, menyebabkan edema paru. Logamnya sendiri memiliki bahaya penanganan karena kontak dengan uap air menghasilkan litium hidroksida yang kaustik. Litium disimpan dengan aman dalam senyawa tak reaktif seperti nafta.
Beberapa yurisdiksi membatasi penjualan baterai litium, yang merupakan sumber litium yang paling mudah tersedia untuk konsumen umum. Litium dapat digunakan untuk mereduksi pseudoefedrin dan efedrin menjadi metamfetamin dalam metode reduksi Birch, yang menggunakan larutan logam alkali yang dilarutkan dalam amonia anhidrat.
Pengangkutan dan pengiriman beberapa jenis baterai litium mungkin dilarang menggunakan beberapa moda transportasi (terutama pesawat terbang) karena kemampuan sebagian besar jenis baterai litium untuk melepaskan dayanya dengan sangat cepat saat mengalami hubungan pendek, yang dapat menyebabkan panas berlebihan dan kemungkinan ledakan dalam proses yang disebut pelarian termal [en]. Sebagian besar baterai litium memiliki proteksi kelebihan beban termal untuk mencegah kejadian jenis ini, atau sebaliknya dirancang untuk membatasi arus hubung pendek. Arus pendek internal dari cacat pabrik atau kerusakan fisik dapat menyebabkan pelarian termal secara spontan.