LIČIO HIDRIDAS: STRUKTŪRA, SAVYBĖS, GAVIMAS, PANAUDOJIMAS - CHEMIJA - 2025

Ličio hidrido yra kristalinė kieta medžiaga, turinti neorganinė cheminė formulė LiH. Tai lengviausia neorganinė druska, jos molekulinė masė yra tik 8 g / mol. Jis susidaro sujungus ličio joną Li ⁺ ir hidrido joną H ^- . Abu yra sujungti jonine jungtimi.

LiH lydymosi temperatūra yra aukšta. Lengvai reaguoja su vandeniu ir reakcijos metu išsiskiria vandenilis. Jį galima gauti reaguojant tarp išlydyto ličio metalo ir vandenilio dujų. Jis plačiai naudojamas cheminėse reakcijose norint gauti kitus hidridus.

Ličio hidridas, LiH. Nepateiktas mašininio skaitymo autorius. „JTiago“ padarė prielaidą (remiantis autorių teisių pretenzijomis). . Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

LiH buvo naudojamas apsaugoti nuo pavojingos radiacijos, tokios, kuri randama branduoliniuose reaktoriuose, tai yra ALPHA, BETA, GAMMA radiacija, protonai, rentgeno spinduliai ir neutronai.

Taip pat buvo pasiūlyta apsaugoti medžiagas kosminėse raketose, kurios varomos šiluminiu varikliu. Net vykdomi tyrimai, kurie bus naudojami kaip žmogaus apsauga nuo kosminės radiacijos būsimų kelionių į Marso planetą metu.

Struktūra

Ličio hidrido srityje vandenilis turi neigiamą krūvį H ^- , nes jis iš metalo yra atėmęs elektroną, kuris yra Li ⁺ jonų pavidalu .

Elektronų konfigūracija Li ⁺ katijonas yra: 1s ² , kuri yra labai stabilus. Ir elektroninė struktūra hidrido anijonų H ^- yra: 1s ² , kuris taip pat labai stabilus.

Katijoną ir anijoną jungia elektrostatinės jėgos.

Ličio hidrido kristalo struktūra yra tokia pati kaip natrio chlorido NaCl, tai yra kubinė kristalų struktūra.

Ličio hidrido kubinių kristalų struktūra. Autorius: Benjah-bmm27. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

Nomenklatūra

- ličio hidridas

- LiH

Savybės

Fizinė būklė

Balta arba bespalvė kristalinė kieta medžiaga. Komercinis LiH gali būti melsvai pilkas dėl mažo ličio metalo kiekio.

Molekulinė masė

8 g / mol

Lydymosi temperatūra

688 ºC

Virimo taškas

Jis suyra esant 850 ºC.

Savaiminio užsidegimo temperatūra

200 ºC

Tankis

0,78 g / cm ³

Tirpumas

Reaguoja su vandeniu. Jis netirpsta eteriuose ir angliavandeniliuose.

Kitos savybės

Ličio hidridas yra daug stabilesnis nei kitų šarminių metalų hidridai ir gali būti lydomas neskylant.

Deguonis neturi įtakos, jei jis įkaista iki žemesnės nei raudonos temperatūros. Tam taip pat nedaro įtakos chloro Cl ₂ ir druskos rūgšties HCl.

Iš LiH kontaktas su šilumos ir drėgmės sukelia egzoterminė reakcija (šilumą) ir evoliuciją vandenilio H ₂ ir ličio hidroksido LiOH.

Tai gali sudaryti smulkias dulkes, kurios gali sprogti susilietus su liepsna, šiluma ar oksiduojančiomis medžiagomis. Jis neturėtų liestis su azoto oksidu ar skystu deguonimi, nes jis gali sprogti ar užsidegti.

Veikiant šviesai jis tamsėja.

Gavimas

Ličio hidridas buvo gautas laboratorijoje reaguojant tarp išlydyto ličio metalo ir vandenilio dujų 973 K (700 ° C) temperatūroje.

2 Li + H ₂ → 2 LiH

Geri rezultatai gaunami padidinus išlydyto ličio paviršių ir sutrumpėjus LiH nusėdimo laikui. Tai egzoterminė reakcija.

Naudokite kaip apsauginį skydą nuo pavojingos radiacijos

LiH turi keletą savybių, kurios daro jį patraukliu naudoti kaip žmonių apsaugą branduoliniuose reaktoriuose ir kosminėse sistemose. Štai keletas iš šių savybių:

- Jame yra daug vandenilio (12,68% H%) ir daug vandenilio atomų tūrio vienete (5,85 x 10 ²² H atomai / cm ³ ).

- Aukštas lydymosi taškas leidžia jį naudoti aukštos temperatūros aplinkoje netirpstant.

- Jis turi mažą disociacijos slėgį (~ 20 torrų jo lydymosi temperatūroje), kuris leidžia medžiagą išlydyti ir užšaldyti, neskylant žemam vandenilio slėgiui.

- Jis turi mažą tankį, todėl jį patrauklu naudoti kosminėse sistemose.

- Tačiau jo trūkumai yra mažas šilumos laidumas ir blogos mechaninės savybės. Tačiau tai nesumažino jo pritaikomumo.

- LiH dalys, kurios naudojamos kaip skydai, gaminamos karštu arba šaltu presavimu, lydant ir pilant į formas. Nors pirmenybė teikiama šiai paskutinei formai.

- Kambario temperatūroje dalys yra apsaugotos nuo vandens ir vandens garų, o aukštoje temperatūroje - nedideliame vandenilio slėgyje sandariame inde.

- Branduoliniuose reaktoriuose

Branduoliniuose reaktoriuose yra dviejų rūšių radiacija:

Tiesiogiai jonizuojanti radiacija

Tai yra labai energetinės dalelės, turinčios elektros krūvį, tokios kaip alfa (α) ir beta (β) dalelės ir protonai. Šio tipo spinduliuotė labai stipriai sąveikauja su skydo medžiagomis ir sukelia jonizaciją sąveikaudama su medžiagų, per kurias jie praeina, atomų elektronais.

Netiesiogiai jonizuojanti radiacija

Tai yra neutronai, gama spinduliai (γ) ir rentgeno spinduliai, kurie prasiskverbia ir reikalauja didžiulės apsaugos, nes jie skleidžia antrines įkrautas daleles, kurios sukelia jonizaciją.

Simbolis, įspėjantis apie pavojingą radiacijos pavojų. TATENA ir ISO. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

Remiantis kai kuriais šaltiniais, LiH yra veiksmingas saugant medžiagas ir žmones nuo šios rūšies radiacijos.

- Kosminės branduolinės šiluminės jėgos sistemos

Neseniai LiH buvo pasirinktas kaip galimas branduolinės spinduliuotės ekranas ir labai ilgų kelionių erdvėlaivių branduolinių šiluminių variklių sistemų moderatorius.

Menininko perteiktas branduolinis automobilis, skriejantis aplink Marsą. NASA / SAIC / Pat Rawlings. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

Mažas tankis ir didelis vandenilio kiekis leidžia efektyviai sumažinti branduolinio reaktoriaus masę ir tūrį.

- Apsaugai nuo kosminės radiacijos

Kosmoso radiacijos poveikis yra didžiausia rizika žmonių sveikatai būsimose tarpplanetinių tyrinėjimų misijose.

Giluminiame kosmose astronautai bus veikiami viso galaktikos kosminių spindulių (didelės energijos jonų) ir Saulės dalelių išstūmimo įvykių (protonų).

Radiacinės apšvitos pavojų padidina misijų trukmė. Be to, reikia apsvarstyti ir vietų, kuriose gyvens tyrinėtojai, apsaugą.

Marso planetos būsimos buveinės modeliavimas. NASA. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

Šia idėjų tvarka 2018 m. Atliktas tyrimas parodė, kad tarp išbandytų medžiagų LiH geriausiai sumažina radiaciją viename grame / cm ² , taigi yra vienas geriausių kandidatų, naudojamų apsaugai nuo kosminės radiacijos. Tačiau šiuos tyrimus reikia gilinti.

Naudojimas kaip saugaus vandenilio laikymo ir transportavimo priemonė

Energijos gavimas iš H ₂ yra kažkas, kas buvo tiriama keliasdešimt metų ir jau buvo rasta pritaikymo iškastiniam kurui pakeisti transporto priemonėse.

H ₂ gali būti naudojamas kuro elementuose ir prisidėti prie CO ₂ ir NO _x susidarymo mažinimo , taip išvengiant šiltnamio efekto ir taršos. Tačiau dar nerasta efektyvios, saugios ir lengvos, kompaktiškos ar mažos masės H ₂ saugojimo ir gabenimo sistemos , kuri greitai kaupia ir H ₂ išskiria taip pat greitai.

Ličio hidrido LiH yra vienas iš šarminių hidridų, kad turi didžiausią talpa H ₂ (12,7% masės H). Išskiria H ₂ hidrolizės būdu pagal šią reakciją:

LiH + H ₂ O → LiOH + H ₂

LiH teikia 0,254 kg vandenilio kiekvienam LiH kilogramui. Be to, jis turi didelę tūrį tūrio vienete, tai reiškia, kad jis yra lengvas ir yra kompaktiška terpė H ₂ saugojimui .

Motociklas, kurio kuras yra vandenilis, laikomas metalo hidrido, pavyzdžiui, LiH, pavidalu. JAV DOE energijos vartojimo efektyvumas ir atsinaujinanti energija (EERE). Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

Be to, LiH formuojasi lengviau nei kiti šarminių metalų hidridai ir yra chemiškai stabilus esant aplinkos temperatūrai ir slėgiui. LiH gali būti gabenamas iš gamintojo ar tiekėjo vartotojui. Tada, hidrolizės būdu iš LiH, H ₂ yra generuojamas ir tai yra naudojama saugiai.

Susidaręs ličio hidroksidas LiOH gali būti grąžintas tiekėjui, kuris regeneruoja ličio elektrolizę, o po to vėl gamina LiH.

LiH taip pat buvo sėkmingai ištirtas, kad tuo pačiu tikslu būtų naudojamas kartu su boratu hidrazinu.

Naudojimas cheminėse reakcijose

LiH leidžia sintetinti sudėtingus hidridus.

Pavyzdžiui, jis naudojamas ličio trietilobohidridui gaminti, kuris yra galingas nukleofilas organinių halogenidų poslinkio reakcijose.

Nuorodos

1. Sato, Y. ir Takeda, O. (2013). Vandenilio saugojimo ir transportavimo sistema per ličio hidridą, naudojant išlydyto druskos technologiją. „Molten Salts“ chemijoje. 22 skyrius, 451–470 puslapiai. Atgauta iš „sciencedirect.com“.
2. JAV nacionalinė medicinos biblioteka. (2019 m.). Ličio hidridas. Atkurta iš: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. Wang, L. ir kt. (2019 m.). Ličio hidrido šiluminio branduolio įtakos branduolinio variklio kietųjų dalelių reaktoriaus reaktyvumui tyrimas. „Branduolinės energijos“ metraštis 128 (2019) 24–32. Atgauta iš „sciencedirect.com“.
4. Cotton, F. Albert ir Wilkinson, Geoffrey. (1980). Pažangi neorganinė chemija. Ketvirtasis leidimas. Johnas Wiley ir sūnūs.
5. Giraudo, M. et al. (2018 m.). Įvairių medžiagų ir daugiasluoksnių sluoksnių, naudojančių daug energijos turinčius šviesos ir sunkius jonus, ekranizacijos efektyvumo greitintuvu bandymai. Radiacijos tyrimai 190; 526-537 (2018 m.). Atkurta iš ncbi.nlm.nih.gov.
6. Welch, FH (1974). Ličio hidridas: kosminės erdvės apsauginė medžiaga. Branduolinė inžinerija ir dizainas, 1974 m. Vasario 26 d., 3, 444–460 psl. Atgauta iš „sciencedirect.com“.
7. Simnad, MT (2001). Branduoliniai reaktoriai: apsauginės medžiagos. Medžiagų enciklopedijoje: Mokslas ir technologijos (antrasis leidimas). 6377–6384 puslapiai. Atgauta iš „sciencedirect.com“.
8. Hügle, T. et al. (2009). Hidrazino boranas: perspektyvi vandenilio kaupimo medžiaga. J. Am. Chem. Soc., 2009, 131, 7444-7446. Atkurta iš pubs.acs.org.