Литиум хидрид

Литиум хидрид — неорганско соединение со формула Li H. Овој хидрид на алкален метал е безбојна цврстина, иако комерцијалните примероци се сиви. Карактеристично за сол-како (јонски) хидрид, има висока точка на топење и не е растворлив, но реактивен со сите протични органски растворувачи . Тој е растворлив и нереактивен со одредени стопени соли како што се литиум флуорид, литиум борохидрид и натриум хидрид . Со моларна маса од 7,95 g/mol, тоа е најлесното јонско соединение.
1 Физички својства
LiH е дијамагнетен и јонски проводник со спроводливост постепено се зголемува од на 443 °C до 0,18 Ω<sup>−1</sup>cm<sup>−1</sup> на 754 °C; нема дисконтинуитет во ова зголемување низ точката на топење. диелектричната константа на LiH се намалува од 13,0 (статички, ниски фреквенции) на 3,6 (видливи -светлосни фреквенции). LiH е мек материјал според Мосова скала од 3,5.
Топлинската спроводливост на LiH се намалува со температурата и зависи од морфологијата: соодветните вредности се 0,125 W/(cm·K) за кристали и 0,0695 W/(cm·K) за компакти на 50 °C и 0,036 W/(cm·K) за кристали и 0,0432 W/(cm·K) за компактни на 500 °C. Линеарниот коефициент на топлинско ширење е 4,2/°C на собна температура.
2 Синтеза и обработка
LiH се произведува со третирање на литиум метал со водород гас:
:
Оваа реакција е особено брза на температури над 600 °C. Додавање на 0,001-0,003% јаглерод, и/или зголемување на температурата и/или притисокот, го зголемува приносот до 98% при 2-часовен престој.
Хемиските реакции даваат LiH во форма на грутка прашок, кој може да се компресира во пелети без врзувач. Покомплексни форми може да се добијат со леење од топење. Големи поединечни кристали (околу 80 mm долга и 16 mm во дијаметар) потоа може да се одгледува од стопениот LiH прав во водородна атмосфера со Бридгман-Стокбаргер техника. Тие често имаат синкава боја поради присуството на колоиден. Оваа боја може да се отстрани на пониски температури (~550 °C). Главните нечистотии во овие кристали се Na (20-200 ppm), О (10-100 ppm), Mg (0,5-6 ppm), Fe (0,5-2 ppm) и Cu (0,5-2 ppm).
Масовните ладно цедени делови од LiH може лесно да се обработуваат со помош на стандардни техники и алатки до микрометрична прецизност. Сепак, LiH е кршлив и лесно пука за време на обработката. Енергетски поефикасен пат за формирање на литиум хидрид е со топчесто мелење литиум метал под висок водороден притисок. Проблем со овој метод е ладно заварување на литиум метал поради високата дуктилност. Со додавање на мали количества прашок на литиум хидрид може да се избегне ладно заварување.<ref>Механохемиска синтеза на монохидриди од алкални метали без растворувачи и катализаториIZ Hlova, A Castle, JF Goldston, S Gupta, T Prost… - Journal of Materials Chemistry A, 2016 Сепак, реакцијата продолжува на температури до 29 °C. Приносот е 60% на 99 °C и 85% на 125 °C, а стапката зависи значително од состојбата на површината на LiH.
Поретки начини на синтеза на LiH вклучуваат топлинско разложување на литиум алуминиум хидрид (200 °C), литиум борохидрид (300 °C), ''n ''-бутиллитиум (150 °C) или етилитиум (120 °C), како и неколку реакции кои вклучуваат соединенија на литиум со ниска стабилност и достапна содржина на водород.
3 Реакции
LiH брзо реагира со воздух со ниска влажност, формирајќи LiOH, и . На влажен воздух спонтано се запалува, формирајќи мешавина од производи вклучувајќи и некои азотни соединенија. Материјалот реагира со влажен воздух, формирајќи површна обвивка, која е вискозна течност. Ова ја инхибира понатамошната реакција, иако појавата на филм со „''оцрнување''“ е сосема очигледна. Малку или воопшто не се формира нитрид при изложување на влажен воздух. Материјалот содржан во метална чинија, може да се загрее во воздух на малку под 200 °C без да се запали, иако лесно се запалува кога ќе се допре со отворен пламен. Состојбата на површината на LiH, присуството на оксиди на металната чинија итн., имаат значително влијание врз температурата на палење. Сувиот кислород не реагира со кристален LiH освен ако не се загрее силно, кога ќе дојде до речиси експлозивно согорување.
LiH е многу реактивен кон вода и други реагенси:
:
LiH е помалку реактивен со вода од Li и на тој начин е многу помалку моќен редукционен агенс за вода, алкохоли и други медиуми кои содржат редуцирачки раствори. Ова важи за сите бинарни солените хидриди.
Пелетите LiH полека се шират во влажен воздух, формирајќи LiOH; сепак, стапката на проширување е под 10% во рок од 24 часа при притисок од 2&nbsp. Ако влажниот воздух содржи јаглерод диоксид, тогаш производот е литиум карбонат. LiH реагира со амонијак, бавно на собна температура, но реакцијата значително се забрзува над 300 °C. LiH реагира бавно со повисоки алкохоли и феноли, но енергично со пониски алкохоли.
LiH реагира со сулфур диоксид:
:
иако над 50 °C производот е литиум дитионит.
LiH реагира со ацетилен за да формира литиум карбид и водород. Со безводни органски киселини, феноли и киселински анхидриди, LiH реагира бавно, произведувајќи водороден гас и литиумска сол на киселината. Со киселините што содржат вода, LiH реагира побрзо отколку со вода. Многу реакции на LiH со видови што содржат кислород даваат LiOH, кој пак неповратно реагира со LiH на температури над 300 °C:
:
Литиум хидридот е прилично нереактивен на умерени температури со или . Затоа, се користи во синтезата на други корисни хидриди.
::
4 Апликации
4.1 Складирање на водород и гориво
Со содржина на водород во сооднос со неговата маса три пати поголема од NaH, LiH има најголема содржина на водород од кој било хидрид. LiH е периодично од интерес за складирање на водород, но апликациите се спречени поради неговата стабилност на распаѓање. Така отстранување на бара температури над 700 °C што се користи за неговата синтеза, таквите температури се скапи за создавање и одржување. Соединението еднаш било тестирано како компонента за гориво во модел на ракета.
4.2 Претходник на сложени метални хидриди
LiH обично не е средство за намалување на хидридите, освен во синтезата на хидриди на одредени металоиди. На пример, силинот се произведува во реакцијата на литиум хидрид и силициум тетрахлорид со процесот Сандермаер:
:
Литиум хидрид се користи во производството на различни реагенси за органска синтеза, како што е литиум алуминиум хидрид и литиум борохидрид. Триетилборан реагира и дава суперхидрид ( ).
4.3 Во јадрената хемија и физиката
Литиум хидрид (LiH) понекогаш е пожелен материјал за заштита на јадрени реактори, со изотоп литиум-6 (Li-6), и може да се фабрикува со лиење.
4.3.1 Литиум деутерид
Литиум деутерид, во форма на литиум-7 деутерид ( или <sup>7</sup> LiD), е добар модератор за јадрени реактори, бидејќи деутериумот ( <sup>2</sup> H или D) има понизок пресек на апсорпција на неутрони од обичниот водород или протиум (<sup>1</sup>H), а пресекот за <sup>7</sup> Li е исто така низок, што ја намалува апсорпцијата на неутроните во реакторот. <sup>7</sup>Li се претпочита за модератор бидејќи има помал пресек за зафаќање на неутрони, а исто така формира помалку трициум (<sup>3</sup> H или T) при бомбардирање со неутрони.:
Деутериумот и трициумот потоа се спојуваат за да произведат хелиум, еден неутрон и 17,59 MeV слободна енергија во форма на гама зраци, кинетичка енергија итн. Хелиумот е инертен нуспроизвод.
Пред тестот за јадрено оружје во Замокот Браво во 1954 година, се сметало дека само поретко вообичаениот изотоп <sup>6</sup> Ли ќе создаде трициум кога ќе биде погоден со брзи неутрони. Тестот покажал (случајно) дека пообилниот <sup>7</sup> Li исто така го прави тоа под екстремни услови, иако со ендотермична реакција.
5 Безбедност
LiH бурно реагира со вода и дава водороден гас и LiOH, кој е каустичен. Следствено, прашината LiH може да експлодира во влажен воздух, па дури и во сув воздух поради статички електрицитет. Во концентрации од во воздухот, прашината е исклучително иритирачка за мукозните мембрани и кожата и може да предизвика алергиска реакција. Поради иритацијата, LiH нормално се отфрла наместо да се акумулира од телото.
Некои соли на литиум, кои можат да се создадат во реакциите на LiH, се токсични. LiH пожарот не треба да се гаси со употреба на јаглерод диоксид, јаглерод тетрахлорид или водени противпожарни апарати; треба да се задуши со покривање со метален предмет или со графит или доломит во прав. Песокот е помалку погоден, бидејќи може да експлодира кога се меша со запален LiH, особено ако не е сув. LiH вообичаено се транспортира во масло, користејќи контејнери направени од керамика, одредена пластика или челик, и се ракува во атмосфера на сув аргон или хелиум. Азот може да се користи, но не на покачени температури, бидејќи реагира со литиум. LiH вообичаено содржи малку метален литиум, кој ги кородира челичните или силициумските контејнери на покачени температури.