LITHIUM HYDRIDE: ISTRAKTURA, MGA KATANGIAN, PAGKUHA, GINAGAMIT - CHEMISTRY - 2025

Ang lithium hydride ay isang mala-kristal na solidong pagkakaroon ng formula ng kemikal na LiH. Ito ang pinakamagaan na tulagay na asin, ang bigat ng molekular ay 8 g / mol. Ito ay nabuo ng unyon ng isang lithium ion Li ⁺ at isang hydride ion H ^- . Parehong naka-link sa pamamagitan ng isang ionic bond.

Ang LiH ay may mataas na punto ng pagkatunaw. Madali ang reaksyon ng tubig at hydrogen gas ay ginawa sa reaksyon. Maaari itong makuha sa pamamagitan ng reaksyon sa pagitan ng tinunaw na lithium metal at hydrogen gas. Malawakang ginagamit ito sa mga reaksyon ng kemikal upang makakuha ng iba pang mga hydrides.

Lithium hydride, LiH. Walang ibinigay na may-akda na nababasa ng makina. Ipinapalagay ni JTiago (batay sa mga paghahabol sa copyright). . Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Ang LiH ay ginamit upang maprotektahan laban sa mapanganib na radiation tulad ng mga nahanap sa mga nukleyar na reaktor, iyon ay, ALPHA, BETA, GAMMA radiation, proton, X-ray at neutron.

Ito ay iminungkahi din para sa proteksyon ng mga materyales sa mga space rockets na pinapagana ng nuclear thermal propulsion. Ginagawa ang mga pag-aaral upang magamit bilang proteksyon ng tao laban sa cosmic radiation sa panahon ng mga paglalakbay sa planeta Mars.

Istraktura

Sa lithium hydride, ang hydrogen ay may negatibong singil sa H ^- , dahil binawi nito ang isang elektron mula sa metal, na sa anyo ng Li ⁺ ion .

Ang pagsasaayos ng electron ng Li ⁺ cation ay: 1s ^{2 na} kung saan ay matatag. At ang elektronikong istraktura ng hydride anion H ^- ay: 1s ² , na kung saan ay matatag din.

Ang cation at anion ay sinamahan ng mga puwersa ng electrostatic.

Ang lithium hydride crystal ay may parehong istraktura ng sodium chloride NaCl, iyon ay, isang kubiko na istraktura ng kristal.

Cubic crystal na istraktura ng lithium hydride. May-akda: Benjah-bmm27. Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Pangngalan

- Lithium hydride

- LiH

Ari-arian

Pisikal na estado

Puti o walang kulay na kristal na solid. Ang LiH ng Komersyal ay maaaring asul-abo dahil sa pagkakaroon ng maliit na halaga ng lithium metal.

Ang bigat ng molekular

8 g / mol

Temperatura ng pagkatunaw

688 ºC

Punto ng pag-kulo

Ito ay nabulok sa 850 ºC.

Temperatura ng Autoignition

200 ºC

Density

0.78 g / cm ³

Solubility

Tumugon sa tubig. Ito ay hindi matutunaw sa mga eter at hydrocarbons.

Iba pang mga pag-aari

Ang Lithium hydride ay mas matatag kaysa sa mga hydrides ng iba pang mga metal na alkali at maaaring matunaw nang walang agnas.

Hindi ito apektado ng oxygen kung pinainit sa temperatura sa ibaba pula. Hindi rin ito naiimpluwensyahan ng klorin Cl ₂ at hydrochloric acid HCl.

Ang pakikipag-ugnay sa LiH na may init at kahalumigmigan ay nagdudulot ng isang exothermic reaksyon (bumubuo ng init) at ebolusyon ng hydrogen H ₂ at lithium hydroxide LiOH.

Maaari itong bumuo ng isang mainam na alikabok na maaaring sumabog sa pakikipag-ugnay sa mga apoy, init, o mga materyales na pang-oxidizing. Hindi ito dapat makipag-ugnay sa nitrous oxide o likidong oxygen, dahil maaaring sumabog o mag-apoy.

Nagdidilim ito kapag nakalantad sa ilaw.

Pagkuha

Ang Lithium hydride ay nakuha sa laboratoryo sa pamamagitan ng reaksyon sa pagitan ng tinunaw na lithium metal at hydrogen gas sa temperatura na 973 K (700 ºC).

2 Li + H ₂ → 2 LiH

Ang mga magagandang resulta ay nakuha kapag ang nakalantad na ibabaw ng tinunaw na lithium ay nadagdagan at kapag nabawasan ang oras ng sedimentation ng LiH. Ito ay isang eksotermikong reaksyon.

Gumamit bilang isang proteksyon na kalasag laban sa mapanganib na radiation

Ang LiH ay may isang bilang ng mga katangian na ginagawang kaakit-akit para magamit bilang proteksyon para sa mga tao sa mga nuklear na reaktor at mga sistema ng puwang. Narito ang ilan sa mga katangiang ito:

- Mayroon itong mataas na nilalaman ng hydrogen (12.68% ng bigat ng H) at isang mataas na bilang ng mga atom ng hydrogen bawat dami ng yunit (5.85 x 10 ²² H atoms / cm ³ ).

- Pinapayagan nito ang mataas na punto ng pagkatunaw na magamit ito sa mga mataas na temperatura sa temperatura nang hindi natutunaw.

- Ito ay may isang mababang presyon ng dissociation (~ 20 torr sa kanyang pagkatunaw na punto) na nagpapahintulot sa materyal na matunaw at nagyelo nang walang pagwawasak sa ilalim ng mababang presyon ng hydrogen.

- Mayroon itong isang mababang density na ginagawang kaakit-akit na magamit sa mga sistema ng espasyo.

- Gayunpaman, ang mga kawalan nito ay ang mababang thermal conductivity at mahinang mekanikal na katangian. Ngunit hindi nito nabawasan ang kakayahang magamit nito.

- Ang mga bahagi ng LiH na nagsisilbing mga kalasag ay gawa sa pamamagitan ng mainit o malamig na pagpindot at sa pamamagitan ng pagtunaw at pagbubuhos sa mga hulma. Bagaman ang huling form na ito ay ginustong.

- Sa temperatura ng silid ang mga bahagi ay protektado mula sa singaw ng tubig at tubig at sa mataas na temperatura sa pamamagitan ng isang maliit na sobrang pagsabog ng hydrogen sa isang selyadong lalagyan.

- Sa mga nukleyar na nukleyar

Sa mga nukleyar na reaktor mayroong dalawang uri ng radiation:

Direkta na radiation radiation

Ang mga ito ay lubos na masigasig na mga partikulo na nagdadala ng singil ng elektrikal, tulad ng alpha (α) at ​​beta (β) na mga partikulo at proton. Ang ganitong uri ng radiation ay nakikipag-ugnay nang malakas sa mga materyales ng mga kalasag, na nagiging sanhi ng ionization sa pamamagitan ng pakikipag-ugnay sa mga electron ng mga atoms ng mga materyales na kung saan sila pumasa.

Hindi direktang radiation ng radiation

Ang mga ito ay neutron, gamma ray (γ) at X ray, na kung saan ay tumagos at nangangailangan ng malawak na proteksyon, dahil kasangkot sila sa paglabas ng pangalawang sisingilin na mga partikulo, na kung saan ang sanhi ng ionization.

Simbolo upang balaan ang panganib ng mapanganib na radiation. IAEA at ISO. Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Ayon sa ilang mga mapagkukunan, ang LiH ay epektibo sa pagprotekta sa mga materyales at mga tao laban sa mga ganitong uri ng radiation.

- Sa mga sistema ng puwang ng nuclear thermal propulsion

Kamakailan lamang ay napili si LiH bilang isang potensyal na nukleyar na radiation radiation at moderator para sa napakatagal na paglalakbay ng spacecraft na mga sistema ng proporsyon ng nuklear na nuklear.

Ang pag-render ng isang artist ng isang sasakyang nukleyar na puwang ng nukleyar na naglalakad sa Mars. NASA / SAIC / Pat Rawlings. Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Ang mababang density nito at mataas na nilalaman ng hydrogen ay ginagawang posible upang epektibong mabawasan ang masa at dami ng nuclear powered reaktor.

- Sa proteksyon laban sa cosmic radiation

Ang pagkakalantad sa radiation ng espasyo ay ang pinakamahalagang panganib sa kalusugan ng tao sa mga misyon sa pagsaliksik sa interplanetary.

Sa malalim na espasyo ng mga astronaut ay malantad sa buong spectrum ng galactic cosmic ray (mataas na enerhiya ions) at solar na mga kaganapan ng paglabas ng partido (proton).

Ang panganib ng pagkakalantad ng radiation ay pinagsama sa haba ng mga misyon. Bilang karagdagan, ang proteksyon ng mga lugar na tatahan ng mga explorer ay dapat ding isaalang-alang.

Simulation ng hinaharap na tirahan sa planeta Mars. NASA. Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Sa pagkakasunud-sunod ng mga ideya, ang isang pag-aaral na isinagawa noong 2018 ay nagpahiwatig na sa mga materyales na nasubok ang LiH ay nagbibigay ng pinakamalaking pagbawas sa radiation bawat gramo bawat cm ² , sa gayon ang pagiging isa sa mga pinakamahusay na kandidato na gagamitin sa proteksyon laban sa kosmikong radiation. Gayunpaman, ang mga pag-aaral na ito ay dapat lumalim.

Gamitin bilang isang paraan ng ligtas na imbakan at transportasyon ng hydrogen

Ang pagkuha ng enerhiya mula sa H ₂ ay isang bagay na napag-aralan sa loob ng maraming dosenang taon at natagpuan na ang aplikasyon upang palitan ang mga fossil fuels sa mga sasakyan ng transportasyon.

Ang H ₂ ay maaaring magamit sa mga cell ng gasolina at mag-ambag sa pagbawas ng paggawa ng CO ₂ at HINDI _x , sa gayon maiiwasan ang epekto sa greenhouse at polusyon. Gayunpaman, ang isang epektibong sistema upang maiimbak at maipadala nang ligtas ang H ₂ , na may magaan na timbang, compact o maliit na sukat, na mabilis itong iniimbak at pinakawalan ang H _{2 nang} mabilis , ay hindi pa natagpuan .

Ang Lithium hydride LiH ay isa sa mga alkali na hydrides na may pinakamataas na kapasidad ng imbakan para sa H ₂ (12.7% sa bigat ng H). Nagpapalabas ng H _{2 sa} pamamagitan ng hydrolysis ayon sa sumusunod na reaksyon:

LiH + H ₂ O → LiOH + H ₂

Nagbibigay ang LiH ng 0.254 Kg ng hydrogen para sa bawat Kg ng LiH. Bilang karagdagan, mayroon itong isang mataas na kapasidad ng imbakan bawat dami ng yunit, na nangangahulugang ito ay magaan at ito ay isang compact medium para sa imbakan ng H ₂ .

Motorsiklo na ang gasolina ay hydrogen na nakaimbak sa anyo ng isang metal hydride tulad ng LiH. Ang US DOE Energy Efficiency at Renewable Energy (DITO). Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Bilang karagdagan, ang LiH ay bumubuo nang mas madali kaysa sa iba pang mga alkali na metal hydrides at matatag sa chemically sa mga nakapaligid na temperatura at mga presyon. Ang LiH ay maaaring maipadala mula sa tagagawa o tagatustos sa gumagamit. Pagkatapos, sa pamamagitan ng hydrolysis ng LiH, ang H ₂ ay nabuo at ito ay ligtas na ginagamit.

Ang lithium hydroxide LiOH na nabuo ay maaaring ibalik sa tagapagtustos na nagbabagong-buhay sa lithium sa pamamagitan ng electrolysis, at pagkatapos ay muling naglilikha ng LiH.

Si LiH ay matagumpay na pinag-aralan upang magamit kasabay ng borated hydrazine para sa parehong layunin.

Paggamit sa mga reaksyon ng kemikal

Pinapayagan ni LiH ang synthesis ng kumplikadong mga hydrides.

Naghahain ito, halimbawa, upang maghanda ng lithium triethylborohydride, na isang malakas na nucleophile sa mga organikong halide displaction reaksyon.

Mga Sanggunian

1. Sato, Y. at Takeda, O. (2013). Ang Hydrogen Storage at Transportation System sa pamamagitan ng Lithium Hydride Gamit ang Molten Technology Technology. Sa Molten Salts Chemistry. Kabanata 22, mga pahina 451-470. Nabawi mula sa sciencedirect.com.
2. US National Library of Medicine. (2019). Lithium Hydride. Nabawi mula sa: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. Wang, L. et al. (2019). Ang pagsisiyasat sa epekto ng thermal-kernel na epekto ng lithium hydride sa reaktibo ng nuclear propulsion na partidong bed reaktor. Mga Annals ng Nuclear Energy 128 (2019) 24-32. Nabawi mula sa sciencedirect.com.
4. Cotton, F. Albert at Wilkinson, Geoffrey. (1980). Advanced na Diorganikong Chemistry. Pang-apat na Edisyon. John Wiley at Mga Anak.
5. Giraudo, M. et al. (2018). Mga Pagsubok na Batay sa Pag-aasensy ng Shielding Epektibo ng Iba't ibang Mga Materyales at Multilayer na gumagamit ng High-Energy Light at Heavy Ions. Radiation Research 190; 526-537 (2018). Nabawi mula sa ncbi.nlm.nih.gov.
6. Welch, FH (1974). Lithium hydride: Isang materyal na kalasag sa edad ng espasyo. Ang Teknikal at Disenyo ng Nuklear 26, 3, Pebrero 1974, mga pahina 444-460. Nabawi mula sa sciencedirect.com.
7. Simnad, MT (2001). Mga Nactar Reactors: Mga materyales sa Shielding. Sa Encyclopedia of Materials: Science and Technology (Second Edition). Mga pahina 6377-6384. Nabawi mula sa sciencedirect.com.
8. Hügle, T. et al. (2009). Hydrazine Borane: Isang Promising Hydrogen Storage Material. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 7444-7446. Nabawi mula sa pubs.acs.org.