ФТОРИД ЛІТІЮ: СТРУКТУРА, ВЛАСТИВОСТІ, ОДЕРЖАННЯ, ВИКОРИСТАННЯ - ХІМІЯ - 2025

Фториду літію є неорганічне речовина з хімічною формулою LiF. Він складається з іонів Li ⁺ і F ^- , які пов'язані через іонний зв’язок. Він міститься в невеликій кількості в різних мінералах, особливо силікатах, таких як лепідоліт, у морській воді та в багатьох мінеральних свердловинах.

Він широко застосовується в оптичних приладах завдяки своїй прозорості в широкому діапазоні довжин хвиль, від інфрачервоного (ІЧ-спектра) спектра до ультрафіолетового випромінювання через видиме.

Лепідоліт, мінерал, який містить невелику кількість фтору літію LiF. Роб Лавінський, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0. Джерело: Wikimedia Commons.

Він також застосовується в пристроях для виявлення небезпечних випромінювань на робочих місцях, де люди стикаються з ними протягом короткого часу. Крім того, його використовують як матеріал для розплавлення алюмінію або виготовлення очок для лінз чи окулярів та при виготовленні кераміки.

Він служить матеріалом для покриття компонентів літій-іонних акумуляторів і запобігає початковій втраті заряду.

Будова

Фторид літію - це іонна сполука, тобто утворюється об'єднанням катіона Li ⁺ та F ^- аніона . Сила, яка їх утримує разом, є електростатичною і називається іонним зв’язком.

Коли літій поєднується, він віддає електрон фтору, залишаючи обидва в більш стійкій формі, ніж початковий, як пояснено нижче.

Елемент літій має таку електронну конфігурацію: 1s ² 2s ^1, і при передачі електрона електронна структура виглядає приблизно так: 1s ^2, що набагато стійкіше.

Елемент фтор, електронна конфігурація якого: 1s ² 2s ² 2p ⁵ , приймаючи електрон, він залишається вигляду 1s ² 2s ² 2p ⁶ , більш стійким.

Номенклатура

- Фторид літію

- Фторолітій

- монофторид літію

Властивості

Фізичний стан

Біле тверде речовина, яке кристалізується в кубічній структурі, як хлорид натрію NaCl.

Кубічна структура кристалів фториду літію LiF. Benjah-bmm27. Джерело: Wikimedia Commons.

Молекулярна маса

26 г / моль

Точка плавлення

848,2 ºC

Точка кипіння

1673 ºC, хоча він летується при 1100-1200 ºC

Щільність

2640 г / см ³

Показник заломлення

1,3915

Розчинність

Мало розчинний у воді: 0,27 г / 100 г води при 18 ° С; 0,134 г / 100 г при 25 ° С. Розчинний у кислому середовищі. Нерозчинний у спирті.

Інші властивості

Його пари представлені димерними (LiF) ₂ та тримерними (LiF) ₃ видами . З фтористою кислотою HF утворює біфторид літію LiHF ₂ ; з гідроксидом літію утворює подвійну сіль LiF.LiOH.

Колекція та розташування

Фторид літію LiF може бути отриманий реакцією між фтористоводневою кислотою HF і гідроксидом літію LiOH або карбонатом літію Li ₂ CO ₃ .

Однак він міститься в невеликій кількості в певних мінералах, таких як лепідоліт і в морській воді.

Фторид літію міститься в невеликій кількості в морській воді. Адеб Атуан. Джерело: Wikimedia Commons.

Програми

В оптичних додатках

LiF використовується у вигляді компактних кристалів в інфрачервоних (ІЧ) спектрофотометрах завдяки їх чудовій дисперсії в діапазоні довжин хвиль між 4000 і 1600 см ^-1 .

Великі кристали LiF отримують із насичених розчинів цієї солі. Він може замінити природні кристали фториту в різних типах оптичних пристроїв.

Великі чисті кристали використовуються в оптичних системах для ультрафіолетового (УФ), видимого та ІЧ-світла, а також у монохроматорах рентгенівських променів (0,03-0,38 нм).

Великий кристал фториду літію LiF, всередині склянки. V1adis1av. Джерело: Wikimedia Commons.

Він також використовується як оптичний матеріал для покриття для УФ області завдяки його широкій оптичній смузі, більшою, ніж у інших фторидів металів.

Його прозорість у далекому УФ (90-200 нм) робить його ідеальним як захисне покриття на алюмінієвих (Al) дзеркалах. Дзеркала LiF / Al використовуються в системах оптичного телескопа для застосування в космосі.

Ці покриття досягаються фізичним осадженням пари та осадженням шару на атомному рівні.

В іонізуючих або небезпечних детекторах радіації

Фторид літію широко застосовується в термолюмінесцентних детекторах для випромінювання частинок фотона, нейтрона та β (бета).

Термолюмінесцентні детектори економлять енергію випромінювання під час впливу на неї. Пізніше, нагріваючись, вони виділяють накопичену енергію у вигляді світла.

Для цього застосування LiF, як правило, легірується домішками магнію (Mg) та титану (Ti). Ці домішки генерують певні рівні енергії, які діють як дірки, де потрапляють випромінювані електрони. Після нагрівання матеріалу ці електрони повертаються до початкового енергетичного стану, випромінюючи світло.

Інтенсивність випромінюваного світла безпосередньо залежить від енергії, яку поглинає матеріал.

Термолюмінесцентні детектори LiF були успішно випробувані для вимірювання складних полів випромінювання, таких як присутні у великому адронному колайдері або LHC (за його абревіатурою англійського великого адронного колайдера), розташованому в Європейській організації ядерних досліджень, відомій як CERN (за її абревіатурою від французької Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire).

Випромінювання в експериментах, проведених у цьому дослідницькому центрі, присутні адрони, нейтрони та електрони / позитрони, серед інших типів субатомних частинок, які можна виявити за допомогою LiF.

В якості матеріалу для попередньої літерації катода літієвих батарей

LiF був успішно випробуваний у вигляді нанокомпозитів з кобальтом (Co) та залізом (Fe) як матеріали для прелітіації (прелітіації) матеріалу катодного іона літієвого акумулятора.

Під час першого циклу заряду або стадії формування літій-іонного акумулятора органічний електроліт розкладається, утворюючи тверду фазу на поверхні анода.

Цей процес споживає літій з катода і зменшує енергію на 5-20% від загальної ємності літій-іонної батареї.

З цієї причини було досліджено електрохімічну прелідацію катода, яка генерує електрохімічне вилучення літію з нанокомпозиту, який виступає донором літію, тим самим уникаючи споживання літію з катода.

Нанокомпозити LiF / Co та LiF / Fe мають високу здатність подавати літій на катод, вони легко синтезуються, стабільні в екологічних умовах та переробці акумуляторів.

Літій-іонний акумулятор. Автор: Містер ち ゅ ら さ ​​ん. Lithium_Battery * день фотографії, серпень, 2005 * фотографія людини Аней. Джерело: Wikimedia Commons.

У різних сферах використання

Фторид літію використовується як зварювальний флюс, особливо алюміній, і в покриттях для зварювальних стрижнів. Він також використовується в осередках відновлення алюмінію.

Він широко використовується при виготовленні окулярів (таких як лінзи), в яких коефіцієнт розширення зменшується. Також використовується при виготовленні кераміки. Крім того, його використовують у виробництві емалей та склоподобних лаків.

LiF - компонент ракетного палива та палива для певних типів реакторів.

LiF також використовується у світлодіодах або фотоелектричних компонентах для введення електронів у внутрішні шари.

Список літератури

1. Коттон, Ф. Альберт і Вілкінсон, Джеффрі. (1980). Розширена неорганічна хімія. Четверте видання. Джон Вілі та сини.
2. Національна медична бібліотека США. (2019). Фторид літію. Відновлено з: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. Обрик, Б. та ін. (2008). Реакція різних типів детекторів фториду літію TL на високоенергетичні змішані поля випромінювання. Радіаційні вимірювання 43 (2008) 1144-1148. Відновлено з sciencedirect.com.
4. Sun, Y. та ін. (2016). У хімічному синтезі фторид / нанокомпозит літію для натріювання високої ємності катодів. Нано літерами 2016, 16, 2, 1497-1501. Відновлено з pubs.acs.org.
5. Hennessy, J. та Nikzad, S. (2018). Осадження атомного шару з оптичними покриттями фтору літію для ультрафіолету. Неорганіка 2018, 6, 46. Відновлено з сайту mdpi.com.