ЛИТИЈУМ ХИДРИД: СТРУКТУРА, СВОЈСТВА, ДОБИЈАЊЕ, УПОТРЕБА - ХЕМИЈА - 2025

Литијум хидрид је кристална неорганско чврста имају хемијска формула ЛиХ. То је најлакша неорганска со, њена молекуларна тежина је само 8 г / мол. Настаје спајањем литијум јона Ли ⁺ и хидридног јона Х ^- . Оба су повезана јонском везом.

ЛиХ има високу тачку топљења. Лако реагује с водом и гасом водоника настаје у реакцији. Може се добити реакцијом између растаљеног литијумског метала и гасова водоника. Широко се користи у хемијским реакцијама за добијање других хидрида.

Литијум хидрид, ЛиХ. Није доступан аутор за читање машина. ЈТиаго је претпоставио (на основу тврдњи о ауторским правима). . Извор: Викимедиа Цоммонс.

ЛиХ се користи за заштиту од опасних зрачења попут оних које се налазе у нуклеарним реакторима, односно АЛПХА, БЕТА, ГАММА зрачења, протона, Кс-зрака и неутрона.

Такође је предложено за заштиту материјала у свемирским ракетама које покреће нуклеарни термички погон. Чак се спроводе и студије које ће се користити као заштита човека од космичког зрачења током будућих путовања на планету Марс.

Структура

У литијум хидрид, водоник поседује негативе цхарге Х ^- , јер је одузети електрона из метала, која је у облику Ли ⁺ јона .

Конфигурација електрона Ли ⁺ катион је: 1с ² што је врло стабилно. А електронска структура хидридног аниона Х ^- је: 1с ² , што је такође врло стабилно.

Катион и анион су повезани електростатским силама.

Кристал литијум хидрида има исту структуру као натријум хлорид НаЦл, то јест кубна кристална структура.

Кубична кристална структура литијум хидрида. Аутор: Бењах-бмм27. Извор: Викимедиа Цоммонс.

Номенклатура

- Литијум хидрид

- ЛиХ

Својства

Физичко стање

Бела или безбојна кристална чврста супстанца. Комерцијални ЛиХ може бити плаво-сив због присуства мале количине литијума.

Молекуларна тежина

8 г / мол

Тачка топљења

688 ºЦ

Тачка кључања

Разграђује се на 850 ° Ц.

температура самопаљења

200 ºЦ

Густина

0,78 г / цм ³

Растворљивост

Реагира водом. Нерастворљив је у етровима и угљоводоницима.

Остала својства

Литијум-хидрид је много стабилнији од хидрида осталих алкалних метала и може се растопити без распадања.

На њега не утиче кисеоник ако се загрева на температуре испод црвеног. Такође не утиче хлор Цл ₂ и хлороводонична киселина ХЦл.

Је контакт ЛиХ са топлоте и влажности узрокује егзотермна реакција (ствара топлоту) и еволуцију водоника Х ₂ и литијум хидроксида ЛиОХ.

Може да формира фину прашину која може експлодирати у контакту са пламеном, топлотом или оксидантним материјалима. Не би требало да дође у контакт са азот-оксидом или течним кисеоником, јер може експлодирати или се запалити.

Тамни када је изложен светлости.

Прибављање

Литијум хидрид је добијен у лабораторији реакцијом између растаљеног литијум метала и гасова водоника при температури од 973 К (700 ° Ц).

2 Ли + Х ₂ → 2 ЛиХ

Добри резултати се добијају када се повећава изложена површина растопљеног литијума и када се смањи време таложења ЛиХ. То је егзотермна реакција.

Користите као заштитни штит против опасних зрачења

ЛиХ има низ карактеристика које га чине привлачним за употребу као заштита људи у нуклеарним реакторима и свемирским системима. Ево неких од ових карактеристика:

- Садржи висок удио водоника (12,68 теж.% Х) и велики број атома водоника по јединици запремине (5,85 к 10 ²² Х атома / цм ³ ).

- Његова велика тачка омогућава употребу у високим температурама без топљења.

- Има низак притисак дисоцијације (~ 20 торр у својој тачки топљења) који омогућава топљење и замрзавање материјала без деградације под ниским притиском водоника.

- Има ниску густину што га чини привлачним за употребу у свемирским системима.

- Међутим, његови недостаци су ниска топлотна проводљивост и лоша механичка својства. Али то није умањило његову применљивост.

- Делови ЛиХ који служе као штит производи се врућим или хладним пресовањем и топљењем и изливањем у калупе. Иако је овај последњи облик пожељан.

- На собној температури делови су заштићени од воде и водене паре, а на високим температурама малим надтлаком водоника у затвореној посуди.

- У нуклеарним реакторима

У нуклеарним реакторима постоје две врсте зрачења:

Директно јонизујуће зрачење

То су високоенергетске честице које носе електрични набој, попут алфа (α) и бета (β) честица и протона. Ова врста зрачења делује врло снажно са материјалима штитника, изазивајући ионизацију интеракцијом са електронима атома материјала кроз које пролазе.

Индиректно јонизујуће зрачење

То су неутрони, гама зраци (γ) и Кс зраци, који продиру и захтевају масовну заштиту, пошто укључују емисију секундарних наелектрисаних честица, које су узрок јонизације.

Симбол који упозорава на опасност од опасног зрачења. ИАЕА & ИСО. Извор: Викимедиа Цоммонс.

Према неким изворима, ЛиХ је ефикасан у заштити материјала и људи од ове врсте зрачења.

- У свемирским системима нуклеарног термичког погона

Недавно је ЛиХ изабран као потенцијални заштитни програм од нуклеарног зрачења и модератор за нуклеарне термичке погонске системе веома дугог путовања.

Умјетнички приказ нуклеарног свемирског возила у орбити око Марса. НАСА / САИЦ / Пат Равлингс. Извор: Викимедиа Цоммонс.

Његова ниска густина и висок садржај водоника омогућава ефикасно смањење масе и запремине реактора на нуклеарни погон.

- У заштити од космичког зрачења

Изложеност зрачењу у свемиру је најзначајнији ризик за здравље људи у будућим мисијама међупланетарних истраживања.

У дубоком свемиру астронаути ће бити изложени целом спектру галактичких космичких зрака (јони високе енергије) и догађајима избацивања соларних честица (протони).

Опасност од изложености зрачењу усложњава се дужином мисија. Уз то, мора се узети у обзир и заштита места која ће истраживачи насељавати.

Симулација будућег станишта на планети Марс. НАСА. Извор: Викимедиа Цоммонс.

У овом редоследу идеја, студија спроведена 2018. године показала је да међу испитиваним материјалима ЛиХ пружа највеће смањење зрачења по граму по цм ² , чиме је један од најбољих кандидата који се користе у заштити од космичког зрачења. Међутим, ове студије морају се продубити.

Користите као средство за сигурно складиштење и транспорт водоника

Добијање енергије из Х ₂ је нешто што је проучавао неколико десетина година, а већ је нашла примену у замени фосилних горива у транспортним возилима.

Х ₂ се може користити у ћелијама горива и доприносе смањењу производње ЦО ₂ и НО _к , избегавајући ефекат и загађења стаклене баште. Међутим, ефикасан систем за продавнице и транспорта Х ₂ безбедно, са малом тежином, компактним или мале величине, која је спрема брзо и јавност В ₂ исто тако брзо , још увек није пронађен .

Литијум хидрид ЛиХ је један од хидриди алкалних која има највећи капацитет за Х ₂ (12,7% тежинских Х). Релеасес Х ₂ хидролизом према следећој реакцији:

ЛиХ + Х ₂ О → ЛиОХ + Х ₂

ЛиХ обезбеђује 0,254 Кг водоника за сваки Кг ЛиХ. Поред тога, има велики капацитет по јединици запремине, што значи да је лаган и представља компактан медијум за Х ₂ складиштење .

Мотоцикл чије гориво је водоник складиштен у облику металног хидрида, попут ЛиХ. САД ДОЕ енергетске ефикасности и обновљивих извора енергије (ЕЕРЕ). Извор: Викимедиа Цоммонс.

Поред тога, ЛиХ формира лакше него други хидриди алкалних метала и хемијски је стабилан на собној температури и притиску. ЛиХ се може превозити од произвођача или добављача до корисника. Затим хидролизом ЛиХ Х ₂ се генерише и то је безбедно користи.

Литијум хидроксид ЛиОХ који се формира може се вратити добављачу који обнавља литијум електролизом, а затим поново ствара ЛиХ.

ЛиХ је такође успешно проучен да би се користио заједно са бораним хидразином за исте сврхе.

Употреба у хемијским реакцијама

ЛиХ омогућава синтезу сложених хидрида.

Служи, на пример, за добијање литијум триетилборохидрида, који је моћан нуклеофил у реакцијама померања органског халогенида.

Референце

1. Сато, И. и Такеда, О. (2013). Систем складиштења и транспорта водоника кроз литијум хидрид помоћу технологије топљене соли. У хемији растопљених соли. Поглавље 22, странице 451-470. Опоравак од сциенцедирецт.цом.
2. Америчка национална медицинска библиотека. (2019). Литијум хидрид. Опоравак од: пубцхем.нцби.нлм.них.гов.
3. Ванг, Л. и др. (2019). Испитивање утицаја термичког језгра литијум хидрида на реактивност реактора нуклеарног погонског честица. Анали нуклеарне енергије 128 (2019) 24-32. Опоравак од сциенцедирецт.цом.
4. Цоттон, Ф. Алберт и Вилкинсон, Геоффреи. (1980). Напредна неорганска хемија. Четврто издање. Јохн Вилеи & Сонс.
5. Гираудо, М. и др. (2018). Тестови за заштиту заштитне ефикасности различитих материјала и вишеслојних слојева помоћу високоенергетских светлосних и тешких јона. Радиатион Ресеарцх 190; 526-537 (2018). Опоравак од нцби.нлм.них.гов.
6. Велцх, ФХ (1974). Литијум хидрид: Материјал за заштиту од свемирског доба. Нуклеарно инжењерство и пројектовање 26, 3. фебруар 1974., стр. 444-460. Опоравак од сциенцедирецт.цом.
7. Симнад, МТ (2001). Нуклеарни реактори: заштитни материјали. У Енциклопедији материјала: наука и технологија (друго издање). Странице 6377-6384. Опоравак од сциенцедирецт.цом.
8. Хугле, Т. и др. (2009). Хидразин борана: обећавајући материјал за складиштење водоника. Ј. Ам. Цхем. Соц. 2009, 131, 7444-7446. Опоравак од пубс.ацс.орг.