LITYUM HIDRIT: YAPI, ÖZELLIKLER, ELDE ETME, KULLANIMLAR - KIMYA - 2025

Lityum hidrür kristalli bir inorganik katı sahip olan kimyasal formül LiH. En hafif inorganik tuzdur, moleküler ağırlığı sadece 8 g / mol'dür. Bir lityum iyonu Li ⁺ ve bir hidrit iyonu H ^{- '} nin birleşmesiyle oluşur . Her ikisi de iyonik bir bağ ile bağlıdır.

LiH, yüksek bir erime noktasına sahiptir. Su ile kolayca reaksiyona girer ve reaksiyonda hidrojen gazı oluşur. Erimiş lityum metali ile hidrojen gazı arasındaki reaksiyonla elde edilebilir. Diğer hidritleri elde etmek için kimyasal reaksiyonlarda yaygın olarak kullanılır.

Lityum hidrit, LiH. Makine tarafından okunabilen yazar sağlanmadı. JTiago varsayıldı (telif hakkı taleplerine dayanarak). . Kaynak: Wikimedia Commons.

LiH, nükleer reaktörlerde bulunanlar, yani ALFA, BETA, GAMMA radyasyonu, protonlar, X ışınları ve nötronlar gibi tehlikeli radyasyona karşı koruma sağlamak için kullanılmıştır.

Ayrıca nükleer termal tahrik ile çalışan uzay roketlerindeki malzemelerin korunması için önerilmiştir. Hatta Mars gezegenine yapılacak gelecekteki seyahatlerde insanın kozmik radyasyona karşı korunması için kullanılmak üzere çalışmalar yapılıyor.

yapı

Lityum hidrürde hidrojenin, Li ⁺ iyonu biçiminde olan metalden bir elektron çıkardığı için H ^- negatif yükü vardır .

Li ⁺ katyonunun elektron konfigürasyonu : 1s ² ve çok kararlı. Ve hidrit anyon H elektronik yapısı ^- olduğu: 1 saniye ² de çok kararlıdır.

Katyon ve anyon, elektrostatik kuvvetlerle birleştirilir.

Lityum hidrit kristali, sodyum klorür NaCl ile aynı yapıya, yani kübik kristal yapıya sahiptir.

Lityum hidritin kübik kristal yapısı. Yazar: Benjah-bmm27. Kaynak: Wikimedia Commons.

terminoloji

- Lityum hidrit

- LiH

Özellikleri

Fiziksel durum

Beyaz veya renksiz kristal katı. Ticari LiH, az miktarda lityum metalin varlığından dolayı mavi-gri olabilir.

Moleküler ağırlık

8 g / mol

Erime noktası

688ºC

Kaynama noktası

850 C'de ayrışır.

Kendiliğinden tutuşma sıcaklığı

200ºC

Yoğunluk

0,78 g / cm ³

Çözünürlük

Su ile reaksiyona girer. Eterlerde ve hidrokarbonlarda çözünmez.

Diğer özellikler

Lityum hidrit, diğer alkali metallerin hidritlerinden çok daha kararlıdır ve ayrışmadan eritilebilir.

Kırmızının altındaki sıcaklıklara ısıtıldığında oksijenden etkilenmez. Ayrıca klor Cl ₂ ve hidroklorik asit HCl'den de etkilenmez .

Isı ve nem ile LiH temas hidrojen, H, bir egzotermik reaksiyon (ısı üretir) ve evrimleştirir ₂ ve lityum hidroksit, LiOH.

Alev, ısı veya oksitleyici malzemelerle temas ettiğinde patlayabilen ince bir toz oluşturabilir. Patlayabileceği veya tutuşabileceği için nitröz oksit veya sıvı oksijen ile temas etmemelidir.

Işığa maruz kaldığında koyulaşır.

edinme

Lityum hidrit, laboratuarda 973 K (700 ºC) sıcaklıkta erimiş lityum metal ile hidrojen gazının reaksiyonu ile elde edilmiştir.

2 Li + H ₂ → 2 LiH

Erimiş lityumun açıkta kalan yüzeyi arttığında ve LiH'nin sedimantasyon süresi azaldığında iyi sonuçlar elde edilir. Ekzotermik bir reaksiyondur.

Tehlikeli radyasyona karşı koruyucu kalkan olarak kullanın

LiH, nükleer reaktörlerde ve uzay sistemlerinde insanlar için koruma olarak kullanılmasını çekici kılan bir dizi özelliğe sahiptir. İşte bu özelliklerden bazıları:

- Yüksek bir miktarda hidrojen (H ağırlıkça 12.68%) ve birim hacim (5.85 x 10 başına hidrojen atomu yüksek sayıda ²² H atomunun / cm ³ ).

- Yüksek erime noktası, yüksek sıcaklıklı ortamlarda erimeden kullanılmasına olanak sağlar.

- Düşük hidrojen basıncı altında malzemenin bozulmadan erimesini ve donmasını sağlayan düşük ayrışma basıncına (erime noktasında ~ 20 torr) sahiptir.

- Düşük yoğunluğa sahiptir ve bu da onu uzay sistemlerinde kullanmayı çekici kılar.

- Ancak dezavantajları düşük ısıl iletkenliği ve zayıf mekanik özellikleridir. Ancak bu, uygulanabilirliğini azaltmadı.

- Kalkan görevi gören LiH parçalar, sıcak veya soğuk preslenerek eritilip kalıplara dökülerek imal edilmektedir. Bu son form tercih edilmesine rağmen.

- Oda sıcaklığında, parçalar su ve su buharından ve yüksek sıcaklıklarda, kapalı bir kapta küçük bir aşırı hidrojen basıncı ile korunur.

- Nükleer reaktörlerde

Nükleer reaktörlerde iki tür radyasyon vardır:

Doğrudan iyonlaştırıcı radyasyon

Alfa (α) ve beta (β) parçacıkları ve protonlar gibi elektrik yükü taşıyan oldukça enerjik parçacıklardır. Bu tür radyasyon, kalkanların malzemeleriyle çok güçlü bir şekilde etkileşime girerek, içinden geçtikleri malzemelerin atomlarının elektronları ile etkileşerek iyonlaşmaya neden olur.

Dolaylı iyonlaştırıcı radyasyon

Bunlar, iyonlaşmaya neden olan ikincil yüklü parçacıkların emisyonunu içerdikleri için nüfuz eden ve büyük koruma gerektiren nötronlar, gama ışınları (γ) ve X ışınlarıdır.

Tehlikeli radyasyon tehlikesine karşı uyarı sembolü. IAEA ve ISO. Kaynak: Wikimedia Commons.

Bazı kaynaklara göre LiH, malzemeleri ve insanları bu tür radyasyonlara karşı korumada etkilidir.

- Nükleer termal tahrik uzay sistemlerinde

LiH, yakın zamanda, çok uzun yolculuk uzay aracı nükleer termal tahrik sistemleri için potansiyel bir nükleer radyasyon kalkanı ve moderatörü olarak seçildi.

Bir sanatçının Mars yörüngesinde dönen nükleer enerjili bir uzay aracını resmetmesi. NASA / SAIC / Pat Rawlings. Kaynak: Wikimedia Commons.

Düşük yoğunluğu ve yüksek hidrojen içeriği, nükleer enerjili reaktörün kütlesini ve hacmini etkili bir şekilde azaltmayı mümkün kılar.

- Kozmik radyasyona karşı korumada

Uzay radyasyonuna maruz kalma, gelecekteki gezegenler arası keşif görevlerinde insan sağlığı için en önemli risktir.

Derin uzayda astronotlar, galaktik kozmik ışınların (yüksek enerjili iyonlar) ve güneş parçacığı fırlatma olaylarının (protonlar) tam spektrumuna maruz kalacaklar.

Radyasyona maruz kalma tehlikesi, görevlerin uzunluğuna bağlıdır. Ayrıca kaşiflerin yaşayacakları yerlerin korunması da düşünülmelidir.

Mars gezegeninde gelecekteki habitatın simülasyonu. NASA. Kaynak: Wikimedia Commons.

Fikirlerin bu amacıyla, bir çalışma materyalleri arasında LiH cm başına gram başına radyasyon en büyük azalma sağlar test göstermiştir 2018 yılında gerçekleştirilen ² böylece en iyi aday bir kozmik radyasyona karşı koruma kullanılacak olan. Ancak bu çalışmaların derinleştirilmesi gerekiyor.

Hidrojenin güvenli bir şekilde depolanması ve taşınması için bir araç olarak kullanın

H _2'den enerji elde etmek, birkaç düzine yıldır üzerinde çalışılan ve nakliye araçlarında fosil yakıtların yerini almak için uygulama bulan bir şey.

H ₂ yakıt pillerinde kullanılan ve CO üretiminin azaltılmasına katkıda edilebilir ₂ ve NO _x böylece sera etkisi ve kirliliği önlemek. Bununla birlikte, H _2'yi güvenli bir şekilde depolamak ve taşımak için hafif, kompakt veya küçük boyutlu, hızlı bir şekilde depolayan ve H _2'yi aynı hızla salan etkili bir sistem henüz bulunamamıştır .

Lityum hidrid LiH H için en yüksek saklama kapasitesine sahip bir alkali hidrürlerin biri ₂ (H ağırlıkça% 12.7). Yayımlanan H ₂ , aşağıdaki reaksiyona uygun olarak hidroliz ile:

LiH + H ₂ O → LiOH + H ₂

LiH, her Kg LiH için 0,254 Kg hidrojen sağlar. Ek olarak, birim hacim başına yüksek depolama kapasitesine sahiptir, bu da hafif olduğu ve H ₂ depolaması için kompakt bir ortam olduğu anlamına gelir .

Yakıtı hidrojen olan LiH gibi bir metal hidrit formunda depolanan motosiklet. DOE Enerji Verimliliği ve Yenilenebilir Enerji (EERE) KULLANIN. Kaynak: Wikimedia Commons.

Ek olarak, LiH, diğer alkali metal hidritlerden daha kolay oluşur ve ortam sıcaklıklarında ve basınçlarında kimyasal olarak kararlıdır. LiH, üreticiden veya tedarikçiden kullanıcıya taşınabilir. Daha sonra, LiH hidrolizi ile, H ₂ oluşturulur ve bunun güvenli bir şekilde kullanılır.

Oluşan lityum hidroksit LiOH, lityumu elektrolizle rejenere eden ve ardından tekrar LiH üreten tedarikçiye iade edilebilir.

LiH, aynı amaç için boratlı hidrazin ile birlikte kullanılmak üzere başarıyla çalışılmıştır.

Kimyasal reaksiyonlarda kullanım

LiH, karmaşık hidritlerin sentezine izin verir.

Örneğin, organik halojenür yer değiştirme reaksiyonlarında güçlü bir nükleofil olan lityum trietilborohidritin hazırlanmasına hizmet eder.

Referanslar

1. Sato, Y. ve Takeda, O. (2013). Erimiş Tuz Teknolojisini Kullanan Lityum Hidrit ile Hidrojen Depolama ve Taşıma Sistemi. Erimiş Tuz Kimyasında. Bölüm 22, sayfalar 451-470. Sciencedirect.com'dan kurtarıldı.
2. ABD Ulusal Tıp Kütüphanesi. (2019). Lityum Hidrit. Pubchem.ncbi.nlm.nih.gov adresinden kurtarıldı.
3. Wang, L. vd. (2019). Lityum hidritin termal çekirdek etkisinin nükleer tahrik partikül yataklı reaktörün reaktivitesine etkisinin incelenmesi. Nükleer Enerji Annals 128 (2019) 24-32. Sciencedirect.com'dan kurtarıldı.
4. Cotton, F. Albert ve Wilkinson, Geoffrey. (1980). İleri İnorganik Kimya. Dördüncü baskı. John Wiley & Sons.
5. Giraudo, M. vd. (2018). Yüksek Enerjili Hafif ve Ağır İyonlar Kullanarak Farklı Malzemelerin ve Çok Katmanların Koruyucu Etkinliğinin Hızlandırıcı Bazlı Testleri. Radyasyon Araştırması 190; 526-537 (2018). Ncbi.nlm.nih.gov'dan kurtarıldı.
6. Welch, FH (1974). Lityum hidrit: Uzay çağı koruma malzemesi. Nükleer Mühendislik ve Tasarım 26, 3, Şubat 1974, sayfalar 444-460. Sciencedirect.com'dan kurtarıldı.
7. Simnad, MT (2001). Nükleer Reaktörler: Koruyucu Malzemeler. Encyclopedia of Materials: Science and Technology (İkinci Baskı). Sayfalar 6377-6384. Sciencedirect.com'dan kurtarıldı.
8. Hügle, T. vd. (2009). Hydrazine Borane: Umut Verici Bir Hidrojen Depolama Malzemesi. J. Am.Chem.Soc.2009, 131, 7444-7446. Pubs.acs.org'dan kurtarıldı.