Lityum hidrit - Lithium hydride

lityum hidrit
Lityum hidritin kristal yapısının bir kısmının boşluk doldurma modeli
NaCl çokyüzlü.png
__ Li +  __ H
Lityum hidritin yapısı.
Lityum hidrit.png
tanımlayıcılar
3B model ( JSmol )
Kimyasal Örümcek
ECHA Bilgi Kartı 100.028.623 Bunu Vikiveri'de düzenleyin
RTECS numarası
ÜNİİ
  • InChI=1S/Li.Hssss ☒n
    Anahtar: SIAPCJWMELPYOE-UHFFFAOYSA-N ☒n
  • InChI=1/Li.H/q+1;-1
    Anahtar: SRTHRWZAMDZJOS-UHFFFAOYAZ
  • [H-].[Li+]
Özellikler
LiH
Molar kütle 7,95 g/mol
Dış görünüş renksiz ila gri katı
Yoğunluk 0.78 g / cc 3.
Erime noktası 688.7 °C (1.271.7 °F; 961.9 K)
Kaynama noktası 900–1.000 °C (1.650–1.830 °F; 1.170–1.270 K) (çözünür)
tepki verir
çözünürlük dimetilformamidde az çözünür, amonyak , dietil eter , etanol
ile reaksiyona girer
-4.6 · 10 -6 cm 3 / mol
1.9847
Yapı
fcc ( NaCl tipi )
a  = 0.40834 nm
6.0D
Termokimya
3.51 J/(g·K)
Std molar
entropi
( S o 298 )
170,8 J/(mol·K)
Std
oluşum entalpisi
f H 298 )
-90.65 kJ/mol
-68,48 kJ/mol
Tehlikeler
Ana tehlikeler son derece güçlü tahriş edici, yüksek derecede toksik, yüksek derecede aşındırıcı
Güvenlik Bilgi Formu ICSC 0813
NFPA 704 (ateş elmas)
3
2
2
200 °C (392 °F; 473 K)
Ölümcül doz veya konsantrasyon (LD, LC):
LD 50 ( ortalama doz )
77,5 mg/kg (oral, sıçan)
22 mg / m 3 (fare, 4 saat),
NIOSH (ABD sağlığa maruz kalma sınırları):
PEL (İzin Verilebilir )
TWA, 0.025 mg / m 3
REL (Önerilen)
TWA, 0.025 mg / m 3
IDLH (Ani tehlike)
0.5 mg / m 3
Bağıntılı bileşikler
Diğer katyonlar
Sodyum hidrit
Potasyum hidrit
Rubidyum hidrit
Sezyum hidrit
Bağıntılı bileşikler
Lityum borohidrit
Lityum alüminyum hidrit
Aksi belirtilmediği sürece, veriler standart durumdaki malzemeler için verilmiştir (25 °C [77 °F], 100 kPa'da).
☒n doğrulamak  ( nedir   ?) KontrolY☒n
Bilgi kutusu referansları

Lityum hidrit , Li H formülüne sahip inorganik bir bileşiktir . Bu alkali metal hidrit , ticari numuneler gri olmasına rağmen renksiz bir katıdır. Tuz benzeri (iyonik) bir hidridin özelliğidir, yüksek bir erime noktasına sahiptir ve çözünür değildir ancak tüm protik organik çözücülerle reaktiftir . Çözünürdür ve lityum florür , lityum borohidrit ve sodyum hidrit gibi belirli erimiş tuzlarla reaktif değildir . 8.0'dan biraz daha az bir moleküler kütle ile en hafif iyonik bileşiktir .

Fiziki ozellikleri

LiH, iletkenliği kademeli olarak artan bir diyamanyetik ve iyonik bir iletkendir.443 °C'de 2 × 10 −5  Ω −1 cm −1 ila 754 °C'de 0,18 Ω −1 cm −1 ; erime noktası boyunca bu artışta bir süreksizlik yoktur. Dielektrik sabiti LiH 3.6 (görünür ışık frekanslarına) 13.0 (statik, düşük frekanslar) doğru azalmaktadır. LiH, 3.5 Mohs sertliğine sahip yumuşak bir malzemedir . Sıkıştırma sürünmesi (100 saatte) 350 °C'de < %1'den 475 °C'de > %100'e hızla yükselir, bu da LiH'nin ısıtıldığında mekanik destek sağlayamayacağı anlamına gelir.

Isı iletkenliği LiH sıcaklığı azalır ve morfolojisine bağlıdır: karşılık gelen değerler kristaller için 0.125 W / (cm mK) ve 50 ° C 'de kompakt için 0,0695 W / (cm · K) ve 0.036 W / (cm · K) kristaller için ve 500 °C'de kompaktlar için 0,0432 W/(cm·K). Doğrusal termal genleşme katsayısı , oda sıcaklığında 4,2 × 10 5 /°C'dir.

Sentez ve işleme

LiH, lityum metalinin hidrojen gazı ile işlenmesiyle üretilir :

2 Li + H 2 → 2 LiH

Bu reaksiyon özellikle 600 °C'nin üzerindeki sıcaklıklarda hızlıdır. %0,001–0,003 karbon ilavesi veya/ve artan sıcaklık ve/veya basınç, 2 saatlik kalış süresinde verimi %98'e kadar artırır. Bununla birlikte, reaksiyon 29 °C kadar düşük sıcaklıklarda ilerler. Verim 99 °C'de %60 ve 125 °C'de %85'tir ve oran önemli ölçüde LiH'nin yüzey durumuna bağlıdır.

LiH sentezinin daha az yaygın yolları, lityum alüminyum hidrit (200 °C), lityum borohidrit (300 °C), n-bütillityum (150 °C) veya etillityumun (120 °C) termal ayrışmasını ve ayrıca aşağıdakileri içeren çeşitli reaksiyonları içerir. düşük kararlılığa ve mevcut hidrojen içeriğine sahip lityum bileşikleri.

Kimyasal reaksiyonlar, bağlayıcı olmadan topaklar halinde sıkıştırılabilen topaklanmış toz formunda LiH verir. Eriyikten dökülerek daha karmaşık şekiller üretilebilir. Büyük tek kristaller (yaklaşık 80 mm uzunluğunda ve 16 mm çapında) daha sonra Bridgman-Stockbarger tekniği ile hidrojen atmosferinde erimiş LiH tozundan büyütülebilir . Kolloidal Li'nin varlığı nedeniyle genellikle mavimsi bir renge sahiptirler. Bu renk, daha düşük sıcaklıklarda (~550 °C) ve daha düşük termal gradyanlarda büyüme sonrası tavlama ile giderilebilir. Bu kristallerdeki başlıca safsızlıklar Na (milyonda 20–200 parça, ppm), O (10–100 ppm), Mg (0,5–6 ppm), Fe (0,5-2 ppm) ve Cu'dur (0,5-2 ppm).

Uçan kesici ile işleme sonrasında döküm LiH'de çatlama . Ölçek inç cinsindendir.

Dökme soğuk preslenmiş LiH parçalar, standart teknikler ve aletler kullanılarak mikrometre hassasiyetinde kolayca işlenebilir . Bununla birlikte, dökme LiH kırılgandır ve işleme sırasında kolayca çatlar.

Lityum hidrit tozu oluşturmak için daha enerji verimli bir yol, lityum metalin yüksek hidrojen basıncı altında bilyeli öğütülmesidir. Bu yöntemle ilgili bir problem, yüksek süneklik nedeniyle lityum metalinin soğuk kaynaklanmasıdır. Az miktarda lityum hidrit tozu eklenerek soğuk kaynaktan kaçınılabilir.

Reaksiyonlar

LiH tozu, düşük nemli hava ile hızla reaksiyona girerek LiOH , Li oluşturur
2
O
ve Li
2
CO
3
. Nemli havada, toz kendiliğinden tutuşur ve bazı azotlu bileşikler içeren bir ürün karışımı oluşturur. Topak malzeme nemli hava ile reaksiyona girerek viskoz bir sıvı olan yüzeysel bir kaplama oluşturur. Bu, "kararmış" bir filmin görünümü oldukça belirgin olmasına rağmen, daha fazla reaksiyonu engeller. Nemli havaya maruz kaldığında çok az nitrür oluşur veya hiç oluşmaz. Metal bir tabakta bulunan topak malzeme, açık alevle dokunulduğunda kolayca tutuşmasına rağmen, tutuşmadan 200 °C'nin biraz altında havada ısıtılabilir. LiH'nin yüzey durumu, metal tabakta oksitlerin varlığı, vb. tutuşma sıcaklığı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Kuru oksijen, neredeyse patlayıcı bir yanma meydana geldiğinde, kuvvetli bir şekilde ısıtılmadıkça kristalli LiH ile reaksiyona girmez.

LiH, suya ve diğer protik reaktiflere karşı oldukça reaktiftir:

LiH + H 2 O → Li + + H 2 + OH

LiH, su ile Li'den daha az reaktiftir ve bu nedenle su, alkoller ve indirgenebilir çözünenler içeren diğer ortamlar için çok daha az güçlü bir indirgeyici ajandır. Bu, tüm ikili tuzlu hidritler için geçerlidir.

LiH peletleri nemli havada yavaşça genişleyerek LiOH oluşturur; ancak 2 Torr su buharı basıncında 24 saat içinde genleşme oranı %10'un altındadır  . Nemli hava karbon dioksit içeriyorsa, ürün lityum karbonattır. LiH, oda sıcaklığında yavaş yavaş amonyak ile reaksiyona girer, ancak reaksiyon 300 °C'nin üzerinde önemli ölçüde hızlanır. LiH, daha yüksek alkoller ve fenollerle yavaş , ancak daha düşük alkollerle kuvvetli reaksiyona girer .

LiH, kükürt dioksit ile reaksiyona girer:

2 LiH + 2 SO 2 → Li 2 S 2 O 4 + H 2

50 °C'nin üzerinde olmasına rağmen ürün lityum ditiyonittir.

LiH, lityum karbür ve hidrojen oluşturmak için asetilen ile reaksiyona girer. Susuz organik asitler, fenoller ve asit anhidritler ile LiH yavaş reaksiyona girerek hidrojen gazı ve asidin lityum tuzunu üretir. Su içeren asitlerle, LiH sudan daha hızlı reaksiyona girer. LiH'nin oksijen içeren türlerle birçok reaksiyonu, 300 °C'nin üzerindeki sıcaklıklarda LiH ile geri dönüşümsüz olarak reaksiyona giren LiOH verir:

LiH + LiOH → Li 2 O + H 2

Uygulamalar

Hidrojen depolama ve yakıt

NaH'nin üç katı kütlesiyle orantılı bir hidrojen içeriği ile LiH, herhangi bir hidritin en yüksek hidrojen içeriğine sahiptir. LiH, hidrojen depolama için periyodik olarak ilgi çekicidir, ancak uygulamalar, ayrışma kararlılığı nedeniyle engellenmiştir. Bu nedenle, H çıkarılması 2 sentezi için kullanılan, 700 ° C'nin üzerinde sıcaklıklar gerektirir, bu sıcaklıklar oluşturmak ve korumak için pahalıdır. Bileşik bir zamanlar bir model rokette yakıt bileşeni olarak test edildi.

Kompleks metal hidritlerin öncüsü

LiH, belirli metaloidlerin hidritlerinin sentezi dışında, genellikle bir hidrit indirgeyici ajan değildir. Örneğin , Sundermeyer işlemi ile lityum hidrit ve silikon tetraklorürün reaksiyonunda silan üretilir :

4 LiH + SiCl 4 → 4 LiCl + SiH 4

Lityum hidrit, lityum alüminyum hidrit (LiAlH 4 ) ve lityum borohidrit (LiBH 4 ) gibi organik sentez için çeşitli reaktiflerin üretiminde kullanılır . Trietilboran reaksiyona girerek süperhidrit (LiBHEt 3 ) verir.

Nükleer kimya ve fizikte

Lityum hidrit (LiH) bazen nükleer reaktörlerin korunması için izotop lityum-7 (Li-7) ile arzu edilen bir malzemedir ve döküm yoluyla üretilebilir.

lityum döteryum

Lityum deuteride şeklinde lityum 7 deuteride, iyi bir moderatör için nükleer reaktörler için, döteryum ( 2 H), daha düşük olan nötron sıradan hidrojen (fazla emme çapraz kesiti 1 H) yapar ve yarı kesit 7 Li de düşüktür, bu da bir reaktördeki nötronların emilimini azaltır. 7 daha düşük bir nötron yakalama kesite sahip olduğu için Li moderatör için tercih edilir, ve aynı zamanda daha az meydana trityum ( 3 nötronlarla bombardımanı H).

Karşılık gelen lityum-6 döteryum , 6 Li 2 H veya 6 LiD, termonükleer silahlardaki birincil füzyon yakıtıdır . Teller-Ulam tasarımının hidrojen savaş başlıklarında , bir nükleer fisyon tetikleyicisi, lityum-6 döteridi ısıtmak ve sıkıştırmak ve ekzotermik bir reaksiyonda 3 H ( trityum ) üretmek için 6 LiD'yi nötronlarla bombalamak için patlar : 6 Li 2 H + n → 4 He + 3 H + 2 H. Daha sonra döteryum ve trityum birleşerek helyum , bir nötron ve gama ışınları , kinetik enerji vb. şeklinde 17.59 MeV serbest enerji üretir. Helyum atıl bir yan üründür.

1954'teki Castle Bravo nükleer silah testinden önce, sadece daha az yaygın olan izotop 6 Li'nin hızlı nötronlarla vurulduğunda trityum üreteceği düşünülüyordu . Castle Bravo testi (yanlışlıkla), daha bol 7 Li'nin endotermik bir reaksiyonla da olsa aşırı koşullar altında da bunu yaptığını gösterdi .

Emniyet

LiH su ile şiddetli reaksiyona girerek hidrojen gazı ve kostik olan LiOH verir. Sonuç olarak, LiH tozu nemli havada veya hatta statik elektrik nedeniyle kuru havada patlayabilir. Konsantrasyonlarda 5-55 mg / m 3 havadaki toz derece mukoza ve deriye tahriş edici ve alerjik reaksiyona neden olabilir. Tahriş nedeniyle, LiH vücut tarafından birikmek yerine normalde reddedilir.

LiH reaksiyonlarında üretilebilen bazı lityum tuzları toksiktir. LiH yangını karbondioksit, karbon tetraklorür veya sulu yangın söndürücüler kullanılarak söndürülmemelidir; metal bir nesne veya grafit veya dolomit tozu ile kapatılarak boğulmalıdır. Özellikle kuru değilse yanan LiH ile karıştırıldığında patlayabileceğinden kum daha az uygundur. LiH normalde seramik, belirli plastikler veya çelikten yapılmış kaplar kullanılarak yağ içinde taşınır ve kuru argon veya helyum atmosferinde işlenir. Azot kullanılabilir, ancak lityum ile reaksiyona girdiği için yüksek sıcaklıklarda kullanılamaz. LiH normalde yüksek sıcaklıklarda çelik veya silika kapları aşındıran bir miktar metalik lityum içerir .

Referanslar

Dış bağlantılar