 | |
 __ Li + __ H - Структура гидрида лития. | |
 | |
| Идентификаторы | |
|---|---|
3D модель ( JSmol ) | |
| ChemSpider | |
| ECHA InfoCard | 100.028.623  |
PubChem CID | |
| Номер RTECS |
|
| UNII | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| |
| |
| Характеристики | |
| LiH | |
| Молярная масса | 7,95 г / моль |
| Появление | от бесцветного до серого твердого вещества [1] |
| Плотность | 0,78 г / см 3 [1] |
| Температура плавления | 688,7 ° С (1271,7 ° F, 961,9 К) [1] |
| Точка кипения | 900-1,000 ° C (1,650-1,830 ° F; 1,170-1,270 K) (разлагается) [2] |
| реагирует | |
| Растворимость | мало растворим в диметилформамиде, реагирует с аммиаком , диэтиловым эфиром , этанолом |
| −4,6 · 10 −6 см 3 / моль | |
Показатель преломления ( n D ) | 1.9847 [3] : 43 |
| Состав | |
| ГЦК ( типа NaCl ) | |
a = 0,40834 нм [3] : 56 | |
| 6.0 Д [3] : 35 | |
| Термохимия | |
Теплоемкость ( C ) | 3,51 Дж / (г · К) |
Стандартная мольная энтропия ( S | 170,8 Дж / (моль · К) |
Std энтальпия формации (Δ F H ⦵ 298 ) | −90,65 кДж / моль |
Свободная энергия Гиббса (Δ f G ˚) | −68,48 кДж / моль |
| Опасности | |
| Основные опасности | чрезвычайно сильный раздражитель, высокотоксичный, очень коррозионный |
| Паспорт безопасности | ICSC 0813 |
| NFPA 704 (огненный алмаз) |  3 2 2 W |
самовоспламенения температуру | 200 ° С (392 ° F, 473 К) |
| Смертельная доза или концентрация (LD, LC): | |
LD 50 ( средняя доза ) | 77,5 мг / кг (перорально, крысы) [5] |
ЛК 50 ( средняя концентрация ) | 22 мг / м 3 (крыса, 4 ч) [6] |
| NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США): | |
PEL (Допустимо) | TWA 0,025 мг / м 3 [4] |
REL (рекомендуется) | TWA 0,025 мг / м 3 [4] |
IDLH (Непосредственная опасность) | 0,5 мг / м 3 [4] |
| Родственные соединения | |
Другие катионы | Гидрид натрия Гидрид калия Гидрид рубидия Гидрид цезия |
Родственные соединения | Боргидрид лития Алюминийгидрид лития |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |
 проверить ( что есть ?)  | |
| Ссылки на инфобоксы | |
Литий гидрид представляет собой неорганическое соединение с формулой Li H . Этот гидрид щелочного металла представляет собой бесцветное твердое вещество, хотя коммерческие образцы имеют серый цвет. Характерный для солеподобного (ионного) гидрида, он имеет высокую температуру плавления и не растворяется, но вступает в реакцию со всеми протонными органическими растворителями. Он растворит и не взаимодействует с некоторыми расплавленными солями , такими как фторид лития , боргидрид лития и гидрид натрия . С молекулярной массой чуть меньше 8,0 это самое легкое ионное соединение .
Физические свойства [ править ]
LiH - диамагнетик и ионный проводник с проводимостью, постепенно увеличивающейся отОт 2 × 10 -5 Ом -1 см -1 при 443 ° С до 0,18 Ом -1 см -1 при 754 ° С; в этом повышении температуры плавления нет прерывания. [3] : 36 диэлектрическая проницаемость в LiH уменьшается от 13,0 (статических, низких частот) до 3,6 (видимого света частот). [3] : 35 LiH - мягкий материал с твердостью 3,5 по шкале Мооса . [3] : 42 Его ползучесть при сжатии (за 100 часов) быстро увеличивается с <1% при 350 ° C до> 100% при 475 ° C, что означает, что LiH не может обеспечить механическую поддержку при нагревании. [3]: 39
Теплопроводность от LiH уменьшается с температурой и зависит от морфологии: соответствующие значения 0,125 Вт / (см · К) для кристаллов и 0,0695 Вт / (см · К) для прессовок при 50 ° С и 0,036 Вт / (см · K) для кристаллов и 0,0432 Вт / (см · K) для прессовок при 500 ° C. [3] : 60 Коэффициент линейного теплового расширения составляет 4,2 × 10 - 5 / ° C при комнатной температуре. [3] : 49
Синтез и обработка [ править ]
LiH получают путем обработки металлического лития газообразным водородом :
- 2 Li + H 2 → 2 LiH
Эта реакция особенно быстро протекает при температурах выше 600 ° C. Добавление 0,001–0,003% углерода или / и повышение температуры и / или давления увеличивает выход до 98% при 2-часовом времени пребывания. [3] : 147 Однако реакция протекает уже при температуре 29 ° C. Выход составляет 60% при 99 ° C и 85% при 125 ° C, и скорость существенно зависит от состояния поверхности LiH. [3] : 5
Менее распространенные способы синтеза LiH включают термическое разложение алюмогидрида лития (200 ° C), боргидрида лития (300 ° C), н-бутиллития (150 ° C) или этиллития (120 ° C), а также несколько реакций с участием соединения лития с низкой стабильностью и доступным содержанием водорода. [3] : 144–145
В результате химических реакций LiH образуется в виде комкованного порошка, который можно прессовать в гранулы без связующего. Более сложные формы можно получить путем литья из расплава. [3] : 160 сл. Затем крупные монокристаллы (длиной около 80 мм и диаметром 16 мм) могут быть выращены из расплавленного порошка LiH в атмосфере водорода по методу Бриджмена – Стокбаргера . Часто они имеют голубоватый цвет из-за наличия коллоидного лития. Этот цвет можно удалить путем постростового отжига при более низких температурах (~ 550 ° C) и более низких температурных градиентах. [3] : 154 Основными примесями в этих кристаллах являются Na (20-200 частей на миллион, частей на миллион), O (10-100 частей на миллион), Mg (0,5-6 частей на миллион), Fe (0,5-2 частей на миллион) и Cu (0,5 частей на миллион). -2 промилле). [3] :155
Объемные детали из LiH методом холодного прессования можно легко обрабатывать с использованием стандартных методов и инструментов с точностью до микрометра . Однако литой LiH хрупкий и легко трескается во время обработки. [3] : 171
Более энергоэффективным способом получения порошка гидрида лития является измельчение металлического лития в шаровой мельнице при высоком давлении водорода. Проблемой этого метода является холодная сварка металлического лития из-за его высокой пластичности. Добавляя небольшое количество порошка гидрида лития, можно избежать холодной сварки. [7]
Реакции [ править ]
Порошок LiH быстро реагирует с воздухом низкой влажности, образуя LiOH , Li2О и Ли2CO3. Во влажном воздухе порошок самовоспламеняется, образуя смесь продуктов, содержащих некоторые азотистые соединения. Кусковой материал вступает в реакцию с влажным воздухом, образуя поверхностное покрытие, которое представляет собой вязкую жидкость. Это тормозит дальнейшую реакцию, хотя появление пленки «потускнения» вполне очевидно. При воздействии влажного воздуха нитриды не образуются или почти не образуются. Кусковой материал, содержащийся в металлической посуде, можно нагреть на воздухе до температуры чуть ниже 200 ° C без воспламенения, хотя он легко воспламеняется при прикосновении к открытому пламени. Состояние поверхности LiH, наличие оксидов на металлической тарелке и т. Д. Оказывают значительное влияние на температуру воспламенения. Сухой кислород не реагирует с кристаллическим LiH, если только он сильно не нагрет, когда происходит почти взрывное горение. [3] : 6
LiH очень реактивен по отношению к воде и другим протонным реагентам: [3] : 7
- LiH + H 2 O → Li + + H 2 + ОН -
LiH менее реагирует с водой, чем Li, и поэтому является гораздо менее мощным восстановителем для воды, спиртов и других сред, содержащих восстанавливаемые растворенные вещества. Это верно для всех бинарных солевых гидридов. [3] : 22
Гранулы LiH медленно расширяются во влажном воздухе, образуя LiOH; однако степень расширения составляет менее 10% в течение 24 часов при давлении водяного пара 2 Торр . [3] : 7 Если влажный воздух содержит диоксид углерода, то продукт - карбонат лития. [3] : 8 LiH медленно реагирует с аммиаком при комнатной температуре, но реакция значительно ускоряется при температуре выше 300 ° C. [3] : 10 LiH медленно реагирует с высшими спиртами и фенолами , но активно с низшими спиртами. [3] : 14
LiH реагирует с диоксидом серы:
- 2 LiH + 2 SO 2 → Li 2 S 2 O 4 + H 2
хотя при температуре выше 50 ° C продукт представляет собой дитионит лития. [3] : 9
LiH реагирует с ацетиленом с образованием карбида лития и водорода. С безводными органическими кислотами, фенолами и ангидридами кислот LiH медленно реагирует с образованием газообразного водорода и литиевой соли кислоты. С водосодержащими кислотами LiH реагирует быстрее, чем с водой. [3] : 8 Многие реакции LiH с кислородсодержащими частицами дают LiOH, который, в свою очередь, необратимо реагирует с LiH при температурах выше 300 ° C: [3] : 10
- LiH + LiOH → Li 2 O + H 2
Приложения [ править ]
Хранение водорода и топливо [ править ]
Благодаря содержанию водорода, пропорциональному его массе, в три раза превышающей массу NaH, LiH имеет самое высокое содержание водорода среди всех гидридов. LiH периодически представляет интерес для хранения водорода, но его применение затруднено из-за его устойчивости к разложению. Таким образом, для удаления H 2 требуются температуры выше 700 ° C, используемых для его синтеза, создание и поддержание таких температур является дорогостоящим. Состав однажды был испытан в качестве топливного компонента в модельной ракете. [8] [9]
Предшественник сложных гидридов металлов [ править ]
LiH обычно не является гидрид-восстановителем, за исключением синтеза гидридов некоторых металлоидов. Например, силан получают в реакции гидрида лития и тетрахлорида кремния по процессу Сандермейера:
- 4 LiH + SiCl 4 → 4 LiCl + SiH 4
Гидрид лития используется в производстве различных реагентов для органического синтеза , таких как алюмогидрид лития (LiAlH 4 ) и боргидрид лития (LiBH 4 ). Триэтилборан реагирует с образованием супергидрида (LiBHEt 3 ). [10]
В ядерной химии и физике [ править ]
Гидрид лития (LiH) иногда является желательным материалом для защиты ядерных реакторов изотопом лития-7 (Li-7), и он может быть изготовлен путем литья. [11] [12]
Дейтерид лития [ править ]
Дейтерид лития в форме дейтерида лития-7 является хорошим замедлителем для ядерных реакторов , поскольку дейтерий ( 2 H) имеет более низкое сечение поглощения нейтронов, чем обычный водород ( 1 H), а сечение 7 Li также низок, что снижает поглощение нейтронов в реакторе. 7 Li является предпочтительным для замедлителя, потому что он имеет более низкое сечение захвата нейтронов, а также образует меньше трития ( 3 H) при бомбардировке нейтронами. [13]
Соответствующий литий-6 дейтерид , 6 Li 2 Н, или 6 LiD, является основным слитым топливом в термоядерном оружии . В водородных боеголовок в конструкции Теллера-Улама , а деление ядер триггер взрывается , чтобы нагреть и сжать дейтеридом лития-6, и бомбардировать 6 LiD с нейтронами с получением 3 H ( трития ) в экзотермической реакции: 6 Li 2 H + п → 4 He + 3 H + 2H. Затем дейтерий и тритий соединяются с образованием гелия , одного нейтрона и 17,59 МэВ свободной энергии в форме гамма-лучей , кинетической энергии и т. Д. Гелий является инертным побочным продуктом.
Перед испытанием ядерного оружия в Castle Bravo в 1954 году считалось, что только менее распространенный изотоп 6 Li может образовывать тритий при ударе быстрыми нейтронами. Тест Castle Bravo показал (случайно), что более обильный 7 Li также делает это в экстремальных условиях, хотя и в результате эндотермической реакции.
Безопасность [ править ]
LiH бурно реагирует с водой с образованием газообразного водорода и LiOH, который является едким веществом. Следовательно, пыль LiH может взорваться во влажном или даже сухом воздухе из-за статического электричества. При концентрации в воздухе 5–55 мг / м 3 пыль вызывает сильное раздражение слизистых оболочек и кожи и может вызвать аллергическую реакцию. Из-за раздражения LiH обычно отторгается, а не накапливается организмом. [3] : 157 182
Некоторые соли лития, которые могут образовываться в реакциях LiH, токсичны. Пожар LiH нельзя тушить с помощью двуокиси углерода, четыреххлористого углерода или водных огнетушителей; его следует задушить, накрыв металлическим предметом или графитовой или доломитовой пудрой. Менее подходит песок, поскольку он может взорваться при смешивании с горящим LiH, особенно если он не высохнет. LiH обычно транспортируется в масле в контейнерах из керамики, определенных пластиков или стали, а также в атмосфере сухого аргона или гелия. [3] : 156 Азот можно использовать, но не при повышенных температурах, так как он вступает в реакцию с литием. [3] : 157 LiH обычно содержит металлический литий, который разъедает сталь или кремнезем.контейнеры при повышенных температурах. [3] : 173–174, 179.
Ссылки [ править ]
- ^ a b c Lide, DR, ed. (2005). CRC Справочник по химии и физике (86-е изд.). Бока-Ратон (Флорида): CRC Press. п. 4.70. ISBN 0-8493-0486-5.
- ^ Дэвид Артур Джонсон; Открытый университет (12 августа 2002 г.). Металлы и химические изменения . Королевское химическое общество. С. 167–. ISBN 978-0-85404-665-2. Проверено 1 ноября 2011 года .
- ^ Б с д е е г ч я J к л м п о р а Q R сек т у V ш х у г аа аЬ ас объявлений Смита, RL; Скупой, JW (1963). Сборник свойств гидрида лития . НАСА.
- ^ a b c Карманный справочник NIOSH по химической опасности. «# 0371» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
- ^ Чемберс, Майкл. «ChemIDplus - 7580-67-8 - SIAPCJWMELPYOE-UHFFFAOYSA-N - Гидрид лития - Поиск похожих структур, синонимов, формул, ссылок на ресурсы и другой химической информации» . chem.sis.nlm.nih.gov . Проверено 10 апреля 2018 года .
- ^ "Гидрид лития" . Немедленно опасная для жизни или здоровья концентрация (IDLH) . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
- ^ Механохимический синтез моногидридов щелочных металлов без использования растворителей и катализаторов. И. З. Хлова, А. Замок, Дж. Ф. Голдстон, С. Гупта, Т. Прост… - Журнал химии материалов A, 2016
- ↑ Lex. Архивировано 23 июля 2008 г. в Wayback Machine . Astronautix.com (1964-04-25). Проверено 1 ноября 2011.
- ^ Эмпирические законы гибридного горения гидрида лития с фтором в малых ракетных двигателях . Ntrs.nasa.gov. Проверено 1 ноября 2011. (Пароль защищен)
- ^ Питер Риттмайер, Ульрих Вительманн «Гидриды» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана 2002, Wiley-VCH, Weinheim. DOI : 10.1002 / 14356007.a13_199
- ^ Питер Дж. Турчи (1998). Техника движения: действие и противодействие . AIAA. С. 339–. ISBN 978-1-56347-115-5. Проверено 2 ноября 2011 года .
- ^ Уэлч, Фрэнк Х. (февраль 1974 г.). «Гидрид лития: материал, защищающий космическую эру». Ядерная инженерия и дизайн . 26 (3): 440–460. DOI : 10.1016 / 0029-5493 (74) 90082-X .
- ^ Мэсси, Марк; Деван, Лесли К. «US 20130083878 A1, 4 апреля 2013 г., ЯДЕРНЫЕ РЕАКТОРЫ И СМЕЖНЫЕ МЕТОДЫ И АППАРАТУРА» . Патентное ведомство США . Правительство США . Проверено 2 июня +2016 .
Внешние ссылки [ править ]
 | Поищите гидрид лития в Викисловаре, бесплатном словаре. |
- Университет Саутгемптона, Центр международных исследований Маунтбэттена, Рабочий документ №5 по ядерной истории.
- CDC - Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям
