LÍTIUM-FLUORID: SZERKEZET, TULAJDONSÁGOK, ELŐÁLLÍTÁS, FELHASZNÁLÁSOK - KÉMIA - 2026

A lítium-fluorid egy szervetlen szilárd anyag, amelynek képlete LiF. Li ⁺ és F ^- ionokból áll, amelyek egy ionkötéssel kapcsolódnak egymáshoz. Kis mennyiségben található különféle ásványokban, különösen a szilikátokban, például a lepidolitban, a tengervízben és számos ásványi kutakban.

Széles körben használják az optikai eszközökben, mivel átláthatósága széles hullámhossztartományban történik, az infravörös (IR) spektrumtól az ultraibolya ultraibolya UV-ig, amely átjut a látón.

Lepidolit, ásványi anyag, amely kis mennyiségben tartalmaz LiF lítium-fluoridot. Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0. Forrás: Wikimedia Commons.

Olyan készülékekben is használták, amelyek veszélyes sugárzást észlelnek olyan munkahelyeken, ahol az emberek rövid ideig ki vannak téve nekik. Ezenkívül anyagként használják az alumínium megolvasztására, vagy lencsék vagy szemüvegek szemüvegének készítésére és kerámiák gyártására.

Anyagként szolgál a lítium-ion akkumulátorok alkotóelemeinek bevonására, és megakadályozza az elemek eredeti töltésének elvesztését.

Szerkezet

Lítium-fluorid egy ionos vegyületet, amely által alkotott unió a Li ⁺ kation, és az F ^- anion. Az egymással együtt tartó erő elektrosztatikus és ionos kötésnek nevezik.

Amikor a lítium kombinálódik, akkor az elektront fluort adja fel, és mindkettő stabilabb formában marad, mint a kezdeti, az alábbiak szerint.

A lítium elem elektronikus konfigurációja a következő: 1s ² 2s ^1, és amikor egy elektron átadódik, az elektronikus szerkezet így néz ki: 1s ^2, amely sokkal stabilabb.

A fluortartalmú elem, amelynek elektronikus konfigurációja: 1s ² 2s ² 2p ⁵, amikor az elektron elfogadja, az 1s ² 2s ² 2p ⁶ formájában marad, stabilabb.

Elnevezéstan

- Lítium-fluorid

- Fluor-lítium

- Lítium-monofluorid

Tulajdonságok

Fizikai állapot

Fehér szilárd anyag, amely köbös szerkezetben kristályosodik, mint a nátrium-klorid NaCl.

LiF lítium-fluorid kristályok köbös szerkezete. Benjah-bmm27. Forrás: Wikimedia Commons.

Molekuláris tömeg

26 g / mol

Olvadáspont

848,2 ° C

Forráspont

1673 ºC, bár 1100-1200 ºC-on illékony

Sűrűség

2640 g / cm ³

Törésmutató

1,3915

Oldhatóság

Vízben kevéssé oldódik: 0,27 g / 100 g víz 18 ° C-on; 0,134 g / 100 g 25 ° C-on. Savas közegben oldódik. Alkoholban nem oldódik.

Egyéb tulajdonságok

Gőzei dimer (LiF) ₂ és trimer (LiF) ₃ fajokat tartalmaznak. A hidrogén-fluorid HF formák lítium-bifluorid LiHF ₂; lítium-hidroxiddal LiF.LiOH kettős sót képez.

Gyűjtemény és hely

Lítium-fluoriddal LiF úgy állíthatjuk elő, a reakció között hidrogén-fluorid HF és lítium-hidroxid LiOH vagy lítium-karbonát Li ₂ CO ₃.

Bizonyos ásványi anyagokban, például a lepidolitben és a tengervízben kis mennyiségben van jelen.

A lítium-fluorid kis mennyiségben található a tengervízben. Adeeb Atwan. Forrás: Wikimedia Commons.

Alkalmazások

Optikai alkalmazásokban

A LiF-et kompakt kristályok formájában használják infravörös (IR) spektrofotométerben, mivel kiválóan diszpergálódnak a 4000 és 1600 cm ^-1 közötti hullámhossz-tartományban.

A só telített oldatából nagy LiF kristályokat kapunk. Ez helyettesítheti a természetes fluorit tartalmazó kristályokat különféle típusú optikai eszközökben.

A nagyméretű, tiszta kristályokat az ultraibolya (UV), a látható és IR fény optikai rendszereiben és a röntgen-monokromatortokban (0,03–0,38 nm) használják.

Nagy lítium-fluorid-kristály, főzőpohár belsejében. V1adis1av. Forrás: Wikimedia Commons.

Széles optikai sávjának köszönhetően az UV-régió optikai bevonataként is használják, nagyobb, mint más fém-fluoridoké.

Átlátszósága a távoli UV-tartományban (90-200 nm) ideálisvá teszi az alumínium (Al) tükrök védőbevonataként. A LiF / Al tükröket az optikai távcső rendszerekben használják az űrben történő alkalmazáshoz.

Ezeket a bevonatokat fizikai gőzlerakódással és réteglerakással érik el atomi szinten.

Ionizáló vagy veszélyes sugárzásdetektorokban

A lítium-fluoridot széles körben használják fotol, neutron és β (béta) részecskék sugárzásának termolumineszcens detektoraiban.

A termolumineszcens detektorok megtakarítják a sugárzás energiáját, amikor rá vannak téve. Később, amikor melegítik, fény formájában szabadítják fel a tárolt energiát.

Ehhez az alkalmazáshoz a LiF általában adalékolt magnézium (Mg) és titán (Ti) szennyeződésekkel. Ezek a szennyeződések bizonyos energiaszinteket generálnak, amelyek lyukakként működnek, ahol a sugárzás által kibocsátott elektronok csapdába esnek. Amikor az anyagot melegítik, ezek az elektronok visszatérnek eredeti energiaállapotukba, fényt bocsátanak ki.

A kibocsátott fény intenzitása közvetlenül függ az anyag által elnyelt energiától.

A termolumineszcens LiF detektorokat sikeresen tesztelték olyan komplex sugárzási területek mérésére, mint például a Nagy Hadron-ütközõben vagy az LHC-ben (az angol nagy Hadron-ütközõ rövidítéseként), amely az Európai Nukleáris Kutatási Szervezetben található. CERN néven (a francia Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire betűszójából).

Az ebben a kutatóközpontban végzett kísérletekben a sugárzás a szubatomi részecskék más típusai mellett hadronokat, neutronokat és elektronokat / pozitronokat mutat, amelyek mindegyike LiF-rel kimutatható.

Anyagként a lítium akkumulátorok katódjának előtisztítására

A LiF-et sikeresen tesztelték nanokompozitok formájában kobalt (Co) és vas (Fe) formájában, mint anyagokat a lítium-ion akkumulátor katód anyag prelithiálásához (prelithiálásához).

A lítium-ion akkumulátor első töltési ciklusa vagy képződésének szakaszában a szerves elektrolit bomlik, hogy szilárd fázist képezzen az anód felületén.

Ez a folyamat lítiumot fogyaszt a katódból, és az energiát a lítium-ion akkumulátor teljes kapacitásának 5-20% -ával csökkenti.

Ezért megvizsgálták a katód elektrokémiai prelititációját, amely lítium elektrokémiai extrahálását eredményezi a nanokompozit anyagból, amely lítium donorként jár el, elkerülve ezzel a lítium fogyasztását a katódból.

A LiF / Co és LiF / Fe nanokompozitok nagy kapacitással lítiumot adnak a katódhoz, könnyen szintetizálhatók, környezeti feltételek mellett stabilak és az akkumulátorok feldolgozhatók.

Lítium-ion akkumulátor. Szerző: Mr. ち ゅ ら さ ​​ん. Lithium_Battery * fotózás napja, 2005. augusztus * fotós személy Aney. Forrás: Wikimedia Commons.

Különböző célokra

A lítium-fluorid hegesztőfolyadékként, különösen alumíniumként, valamint hegesztő rudak bevonataként használatos. Alumínium redukciós cellákban is felhasználják.

Széles körben használják olyan poharak (például lencsék) gyártásában, amelyekben a tágulási együttható csökken. Kerámiagyártásban is felhasználják. Ezenkívül zománcokat és üveges lakokat gyártanak.

A LiF a rakétaüzemanyagok és bizonyos típusú reaktorok üzemanyagai.

A LiF-et fénykibocsátó diódákban vagy fotovoltaikus alkatrészekben is használják, elektronok bejuttatására a belső rétegekbe.

Irodalom

1. Cotton, F. Albert és Wilkinson, Geoffrey. (1980). Fejlett szervetlen kémia. Negyedik kiadás. John Wiley & Sons.
2. Az Egyesült Államok Nemzeti Orvostudományi Könyvtára. (2019). Lítium-fluorid. Helyreállítva: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. Obryk, B. és mtsai. (2008). Különböző típusú TL-lítium-fluorid-detektorok reakciója a nagy energiájú vegyes sugárzási mezőkre. Sugárzásmérés 43 (2008) 1144-1148. Helyreállítva a sciencedirect.com webhelyről.
4. Sun, Y. és mtsai. (2016). In situ Lítium-fluorid / fém nanokompozit kémiai szintézise a katódok nagy kapacitású prelitilációja céljából. Nano Letters 2016, 16, 2, 1497-1501. Helyreállítva a pubs.acs.org webhelyről.
5. Hennessy, J. és Nikzad, S. (2018). Az ultraibolya lítium-fluorid optikai bevonatok atomréteg-lerakódása. Inorganics 2018, 6, 46. Helyreállítva: mdpi.com.