LITIJEV FLUORID: STRUKTURA, SVOJSTVA, DOBIVANJE, UPORABE - KEMIJA - 2026

Litij fluorid anorganska krutina s kemijskom formulom LIF. Sastoji se od Li ⁺ i F ^- iona, koji su povezani ionskom vezom. U malim količinama nalazi se u raznim mineralima, posebno silikatima poput lepidolita, u morskoj vodi i u mnogim mineralnim bunarima.

Široko se koristi u optičkim uređajima zbog svoje prozirnosti u širokom rasponu valnih duljina, od infracrvenog (IR) spektra do ultraljubičastog UV zraka, preko vidljivog.

Lepidolit, mineral koji sadrži male količine litij-fluorida LiF. Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0. Izvor: Wikimedia Commons.

Također se koristi u uređajima za otkrivanje opasnih zračenja na poslovima kojima su ljudi kratko vrijeme izloženi. Osim toga, koristi se kao materijal za taljenje aluminija ili za izradu naočala za leće ili naočale i za proizvodnju keramike.

Služi kao materijal za oblaganje komponenti litij-ionskih baterija i sprječava početni gubitak napunjenosti.

Struktura

Litij fluorid je ionski spoj, to jest, nastao sjedinjenjem Li ⁺ kation i F ^- aniona. Sila koja ih drži zajedno je elektrostatička i naziva se jonska veza.

Kad se litij kombinira, on daje elektron fluoru, ostavljajući oba u stabilnijem obliku od početnog, kao što je objašnjeno u nastavku.

Element litij ima sljedeću elektroničku konfiguraciju: 1s ² 2s ¹ i pri davanju elektrona elektronička je struktura ovako: 1s ² što je mnogo stabilnije.

Element fluora čija je elektronička konfiguracija: 1s ² 2s ² 2p ⁵, pri prihvaćanju elektrona, ostaje oblika 1s ² 2s ² 2p ⁶, stabilnijeg.

Nomenklatura

- Litijev fluorid

- Fluorolitij

- Litijev monofluorid

Svojstva

Psihičko stanje

Bijela kruta tvar, koja se kristalizira u kubičnoj strukturi, poput natrijevog klorida NaCl.

Kubična struktura kristala litijevog fluorida LiF. Benjah-bmm27. Izvor: Wikimedia Commons.

Molekularna težina

26 g / mol

Talište

848,2 ºC

Vrelište

1673 ºC, iako hlapi na 1100-1200 ºC

Gustoća

2.640 g / cm ³

Indeks loma

1,3915

Topljivost

Malo topivo u vodi: 0,27 g / 100 g vode pri 18 ° C; 0,134 g / 100 g na 25 ° C. Topiv u kiseloj sredini. Netopivo u alkoholu.

Ostala svojstva

Njegove pare predstavljaju dimeralnu (LiF) ₂ i trimernu (LiF) ₃ vrstu. Sa fluorovodičnom kiselinom HF tvori litijev bifluorid LiHF ₂; s litijevim hidroksidom tvori dvostruku sol LiF.LiOH.

Zbirka i mjesto

Litijev fluorid LiF može se dobiti reakcijom između fluorovodične kiseline HF i litijevog hidroksida LiOH ili litijevog karbonata Li ₂ CO ₃.

Međutim, on je prisutan u malim količinama u određenim mineralima poput lepidolita i u morskoj vodi.

Litijev fluorid nalazi se u malim količinama u morskoj vodi. Adeeb Atwan. Izvor: Wikimedia Commons.

Prijave

U optičkim primjenama

LiF se koristi u obliku kompaktnih kristala u infracrvenim (infracrvenim) spektrofotometrima zbog izvrsne disperzije koju imaju u rasponu valnih duljina između 4000 i 1600 cm- ¹.

Veliki kristali LiF-a dobivaju se iz zasićenih otopina ove soli. Može zamijeniti prirodne kristale fluorita u različitim vrstama optičkih uređaja.

Veliki, čisti kristali koriste se u optičkim sustavima za ultraljubičasto (UV), vidljivo i infracrveno svjetlo te u rendgenskim monokromatorima (0,03-0,38 nm).

Veliki kristal litijevog fluorida LiF, u čaši. V1adis1av. Izvor: Wikimedia Commons.

Također se koristi kao optički materijal za oblaganje za područje UV zbog širokog optičkog pojasa, većeg od onog ostalih metalnih fluorida.

Njegova prozirnost na udaljenom UV području (90-200 nm) čini ga idealnim kao zaštitni premaz na aluminijskim (Al) ogledalima. LiF / Al ogledala koriste se u sustavima optičkih teleskopa za primjenu u svemiru.

Ove prevlake se postižu fizičkim taloženjem para i nanošenjem sloja na atomskoj razini.

U ionizirajućim ili opasnim detektorima zračenja

Litijev fluorid široko se koristi u termoluminescentnim detektorima za zračenje fotona, neutrona i β (beta) čestica.

Termoluminescentni detektori štede energiju zračenja kada su joj izloženi. Kasnije, kada se zagrijavaju, oslobađaju spremljenu energiju u obliku svjetlosti.

Za ovu primjenu LiF je obično dopiran od nečistoća magnezija (Mg) i titana (Ti). Ove nečistoće stvaraju određene razine energije koje djeluju kao rupe u kojima su zarobljeni zraci zarobljeni. Kada se materijal zagrijava, ti se elektroni vraćaju u prvobitno energetsko stanje, emitirajući svjetlost.

Intenzitet emitirane svjetlosti izravno ovisi o energiji koju apsorbira materijal.

Termoluminescentni LF detektori uspješno su testirani za mjerenje složenih polja zračenja, poput onih prisutnih u Velikom hadronskom sudaraču ili LHC (za akronim engleskog Velikog hadronskog sudarača) koji se nalazi u Europskoj organizaciji za nuklearna istraživanja, poznatoj kao CERN (zbog akronima iz francuskog Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire).

Zračenja u eksperimentima u ovom istraživačkom centru predstavljaju hadrone, neutrone i elektrone / pozitrone, među ostalim vrstama subatomskih čestica, a sve se njih može otkriti LiF-om.

Kao materijal za preliteriranje katode litijskih baterija

LiF je uspješno testiran u obliku nanokompozita s kobaltom (Co) i željezom (Fe) kao materijalima za prelitizaciju (prelitizaciju) katodnog litij-ionskog akumulatora.

Tijekom prvog ciklusa naboja ili faze formiranja litij-ionske baterije, organski elektrolit se razgrađuje, čime se stvara čvrsta faza na površini anode.

Ovaj postupak troši litij iz katode i smanjuje energiju za 5 do 20% ukupnog kapaciteta litij-ionske baterije.

Iz tog razloga, ispitano je elektrokemijsko preliziranje katode, što stvara elektrokemijsku ekstrakciju litija iz nanokompozita, koji djeluje kao donor litija, čime se izbjegava potrošnja litija iz katode.

LiF / Co i LiF / Fe nanokompoziti imaju visoki kapacitet za doniranje litija na katodu, lako ih je sintetizirati, stabilan u uvjetima okoline i baterijske obrade.

Litij-ionska baterija. Autor: Gospodin ち ゅ ら さ ​​ん. Lithium_Battery * fotografijski dan, kolovoz, 2005. * osoba s fotografije Aney. Izvor: Wikimedia Commons.

U raznim namjenama

Litijev fluorid koristi se kao sredstvo za zavarivanje, posebno aluminija, i u oblogama za zavarivanje šipki. Također se koristi u stanicama za redukciju aluminija.

Široko se koristi u proizvodnji naočala (poput leća) u kojima se smanjuje koeficijent ekspanzije. Također se koristi u proizvodnji keramike. Osim toga, koristi se u proizvodnji emajla i staklastih lakova.

LiF je sastavni dio raketnih goriva i goriva za određene vrste reaktora.

LiF se također koristi u svjetlosnim diodama ili fotonaponskim komponentama, za ubrizgavanje elektrona u unutarnje slojeve.

Reference

1. Cotton, F. Albert i Wilkinson, Geoffrey. (1980). Napredna anorganska kemija. Četvrto izdanje. John Wiley & Sinovi.
2. Američka nacionalna medicinska knjižnica. (2019). Litijev fluorid. Oporavak od: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. Obryk, B. i sur. (2008). Reakcija različitih tipova TL detektora litijevog fluorida na visokoenergetska miješana polja zračenja. Mjerenja zračenja 43 (2008) 1144-1148. Oporavljeno od sciencedirect.com.
4. Sun, Y. i sur. (2016). In Situ Kemijska sinteza litij-fluorid / metal-nanokompozit za visokoprečišćavanje katoda. Nano Letters 2016, 16, 2, 1497-1501. Oporavak od pubs.acs.org.
5. Hennessy, J. i Nikzad, S. (2018). Taloženje atomskog sloja optičkih prevlaka litijevih fluorida za ultraljubičasto svjetlo. Inorganics 2018, 6, 46. Ostvareno od mdpi.com.