LITIJA FLUORĪDS: STRUKTŪRA, ĪPAŠĪBAS, IEGŪŠANA, LIETOJUMI - ĶĪMIJA - 2025

Litija fluorīds ir neorganisks ciets ar ķīmiskā formula LIF. To veido Li ⁺ un F ^- joni, kas ir savienoti caur jonu saiti. Nelielos daudzumos tas ir atrodams dažādos minerālos, īpaši silikātos, piemēram, lepidolītā, jūras ūdenī un daudzās minerālu akās.

Tas ir plaši izmantots optiskajās ierīcēs, pateicoties tā caurspīdīgumam plašā viļņu garumā, sākot no infrasarkanā (IR) spektra līdz ultravioletajam UV, kas iet caur redzamo.

Lepidolīts - minerāls, kas satur nelielu daudzumu litija fluorīda LiF. Robs Lavinskis, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0. Avots: Wikimedia Commons.

To izmanto arī ierīcēs, lai atklātu bīstamu starojumu darba vietās, kur cilvēki uz neilgu laiku ir pakļauti to iedarbībai. Turklāt to izmanto kā materiālu alumīnija kausēšanai vai lēcu vai briļļu stiklu izgatavošanai un keramikas ražošanai.

Tas kalpo kā materiāls, lai pārklātu litija jonu akumulatoru komponentus un novērstu to sākotnējo uzlādes zudumu.

Uzbūve

Litija fluorīds ir jonu savienojums, tas ir, veidojas Li ⁺ katjona un F ^- anjona savienībā . Spēks, kas tos tur kopā, ir elektrostatisks un tiek saukts par jonu saiti.

Kad litijs apvienojas, tas atsakās no elektrona un fluora, atstājot abus stabilākā formā nekā sākotnējais, kā paskaidrots turpmāk.

Litija elementam ir šāda elektroniskā konfigurācija: 1s ² 2s ^1, un, pārnesot elektronu, elektroniskā struktūra izskatās šādi: 1s ^2, kas ir daudz stabilāka.

Fluora elements, kura elektroniskā konfigurācija ir: 1s ² 2s ² 2p ⁵ , pieņemot elektronu, tas paliek formā 1s ² 2s ² 2p ⁶ , stabilāks.

Nomenklatūra

- litija fluorīds

- Fluorolīts

- litija monofluorīds

Īpašības

Fiziskais stāvoklis

Balta cieta viela, kas izkristalizējas kubiskā struktūrā, piemēram, nātrija hlorīds NaCl.

LiF litija fluorīda kristālu kubiskā struktūra. Benjah-bmm27. Avots: Wikimedia Commons.

Molekulārais svars

26 g / mol

Kušanas punkts

848,2 ºC

Vārīšanās punkts

1673 ºC, kaut arī gaistošas ​​pie 1100–1200 ºC

Blīvums

2640 g / cm ³

Refrakcijas indekss

1,3915

Šķīdība

Vāji šķīst ūdenī: 0,27 g / 100 g ūdens 18 ° C temperatūrā; 0,134 g / 100 g 25 ° C temperatūrā. Šķīst skābā vidē. Nešķīst spirtā.

Citas īpašības

Tās tvaikos ir dimēriskas (LiF) ₂ un trimeriskas (LiF) ₃ sugas . Ar fluorūdeņražskābi HF veido litija bifluorīdu LiHF ₂ ; ar litija hidroksīdu veido LiF.LiOH dubultā sāli.

Kolekcija un atrašanās vieta

Litija fluorīdu LiF var iegūt, reaģējot starp fluorūdeņražskābi HF un litija hidroksīdu LiOH vai litija karbonātu Li ₂ CO ₃ .

Tomēr nelielos daudzumos tas atrodas noteiktos minerālos, piemēram, lepidolītā, un jūras ūdenī.

Litija fluorīds nelielā daudzumā ir atrodams jūras ūdenī. Adeeb Atwan. Avots: Wikimedia Commons.

Lietojumprogrammas

Optiskajās lietojumprogrammās

LiF tiek izmantots kompaktu kristālu formā infrasarkanajos (IR) spektrofotometros, pateicoties to lieliskajai izkliedei viļņu garuma diapazonā no 4000 līdz 1600 cm ^-1 .

Lielus LiF kristālus iegūst no šī sāls piesātinātajiem šķīdumiem. Tas var aizstāt dabisko fluorīta kristālus dažāda veida optiskajās ierīcēs.

Lieli, tīri kristāli tiek izmantoti ultravioletās (UV), redzamās un IR gaismas optiskajās sistēmās un rentgena monohromatoros (0,03–0,38 nm).

Lielais litija fluorīda LiF kristāls vārglāzes iekšpusē. V1adis1av. Avots: Wikimedia Commons.

Plašās optiskās joslas dēļ, kas ir lielāka nekā citiem metālu fluorīdiem, to izmanto arī kā UV apgabala optisko pārklājuma materiālu.

Tā caurspīdīgums tālu UV (90-200 nm) padara to par ideālu kā aizsargājošu pārklājumu alumīnija (Al) spoguļiem. LiF / Al spoguļus izmanto optisko teleskopu sistēmās kosmosā.

Šie pārklājumi tiek iegūti ar fizikālu nogulsnēšanos ar tvaiku un slāņu nogulsnēšanos atomu līmenī.

Jonizējošos vai bīstamos starojuma detektoros

Litija fluorīds ir plaši izmantots termoluminiscējošos detektoros fotonu, neitronu un β (beta) daļiņu starojumam.

Termoluminiscējošie detektori ietaupa starojuma enerģiju, kad tie ir pakļauti tam. Vēlāk, sildot, tie atbrīvo uzkrāto enerģiju gaismas veidā.

Šim pielietojumam LiF parasti ir leģēts ar magnija (Mg) un titāna (Ti) piemaisījumiem. Šie piemaisījumi rada noteiktus enerģijas līmeņus, kas darbojas kā caurumi, kur tiek ieslodzīti starojuma atbrīvotie elektroni. Tad, kad materiāls tiek uzkarsēts, šie elektroni atgriežas sākotnējā enerģijas stāvoklī, izstarojot gaismu.

Izstarotās gaismas intensitāte tieši ir atkarīga no enerģijas, ko absorbē materiāls.

Termoluminiscējošie LiF detektori ir veiksmīgi pārbaudīti, lai izmērītu sarežģītus starojuma laukus, piemēram, tādus, kas atrodas Lielajā hadronu sadursmē vai LHC (tā akronīms ir angļu valodas Hadron Collider), kas atrodas Eiropas Kodolpētījumu organizācijā, kas zināma kā CERN (par to saīsinājumu no Francijas Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire).

Šajā pētniecības centrā veikto eksperimentu starojums cita starpā subatomisko daļiņu tipos satur hadronus, neitronus un elektronus / pozitronus, un tos visus var noteikt ar LiF.

Kā materiāls litija bateriju katoda preliterēšanai

LiF ir veiksmīgi pārbaudīts nanokompozītu veidā ar kobaltu (Co) un dzelzi (Fe) kā materiāliem litija jonu akumulatora katoda materiāla prelitinācijai (prelitiācijai).

Pirmajā uzlādes ciklā vai litija jonu akumulatora veidošanās posmā organiskais elektrolīts sadalās, veidojot cietu fāzi uz anoda virsmas.

Šis process patērē litiju no katoda un samazina enerģiju par 5 līdz 20% no litija jonu akumulatora kopējās ietilpības.

Šī iemesla dēļ ir izpētīta katoda elektroķīmiskā prelitācija, kas ģenerē litija elektroķīmisku ekstrakciju no nanokompozīta, kas darbojas kā litija donors, tādējādi izvairoties no litija patērēšanas no katoda.

LiF / Co un LiF / Fe nanokompozītiem ir augsta spēja ziedot litiju katodam, tos ir viegli sintezēt, tie ir stabili vides apstākļos un akumulatoru apstrādē.

Litija jonu akumulators. Autors: ち ゅ ら さ ​​Mr.. Lithium_Battery * fotografēšanas diena, 2005. gada augusts * fotografēšanas persona Aney. Avots: Wikimedia Commons.

Dažādiem lietojumiem

Litija fluorīds tiek izmantots kā metināšanas plūsma, īpaši alumīnijs, kā arī metināšanas stieņu pārklājumos. To izmanto arī alumīnija reducēšanas elementos.

To plaši izmanto brilles (piemēram, lēcu) ražošanā, kurās izplešanās koeficients samazinās. To izmanto arī keramikas ražošanā. Turklāt to izmanto emalju un stiklveida laku ražošanā.

LiF ir raķešu degvielas sastāvdaļa un noteikta veida reaktoru degviela.

LiF izmanto arī gaismas diodēs vai fotoelementu komponentos, elektronu ievadīšanai iekšējos slāņos.

Atsauces

1. Kokvilna, F. Alberts un Vilkinsons, Džefrijs. (1980). Uzlabotā neorganiskā ķīmija. Ceturtais izdevums. Džons Vilijs un dēli.
2. ASV Nacionālā medicīnas bibliotēka. (2019. gads). Litija fluorīds. Atgūts no: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. Obryk, B. et al. (2008). Dažāda veida TL litija fluorīda detektoru reakcija uz jauktas augstas enerģijas starojuma laukiem. Radiācijas mērījumi 43 (2008) 1144-1148. Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
4. Sun, Y. et al. (2016). In situ Litija fluora / metāla nanokompozīta ķīmiskā sintēze katodu augstas ietilpības prelitinācijai. Nano vēstules 2016, 16, 2, 1497-1501. Atgūts no pubs.acs.org.
5. Hennessy, J. un Nikzad, S. (2018). Litija fluora optisko pārklājumu atomu slāņa pārklājums ultravioletajam starojumam. Neorganika 2018, 6, 46. Atgūts no vietnes mdpi.com.