LITIUMFLUORID: STRUKTUR, EGENSKAPER, OPPNÅELSE, BRUK - KJEMI - 2026

Den litiumfluorid er et uorganisk fast stoff med den kjemiske formelen LiF. Den består av Li ⁺ og F ^- ioner, som er koblet gjennom en ionebinding. Den finnes i små mengder i forskjellige mineraler, spesielt silikater som lepidolitt, i sjøvann og i mange mineralbrønner.

Det har blitt mye brukt i optiske enheter på grunn av dets gjennomsiktighet over et bredt spekter av bølgelengder, fra det infrarøde (IR) spekteret til den ultrafiolette UV gjennom det synlige.

Lepidolite, et mineral som inneholder små mengder litiumfluorid LiF. Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0. Kilde: Wikimedia Commons.

Det har også blitt brukt i apparater for å oppdage farlig stråling i jobber der folk blir utsatt for dem i kort tid. I tillegg brukes det som et materiale for å smelte aluminium eller til å lage briller til linser eller briller og til fremstilling av keramikk.

Det fungerer som et materiale for å belegge komponenter av litiumionbatterier og for å forhindre det første tapet av lading av disse.

Struktur

Litiumfluorid er en ionisk forbindelse, det vil si dannet av foreningen av Li ⁺ kation og F ^- anion . Kraften som holder dem sammen er elektrostatisk og kalles ionebindingen.

Når litium kombineres, gir det opp et elektron til fluor, og etterlater begge i en mer stabil form enn den opprinnelige, som forklart nedenfor.

Elementet litium har følgende elektroniske konfigurasjon: 1s ² 2s ^1, og når et elektron overføres, ser den elektroniske strukturen slik ut: 1s ² som er mye mer stabil.

Elementet fluor hvis elektroniske konfigurasjon er: 1s ² 2s ² 2p ⁵ , når det aksepterer elektronet, forblir det av formen 1s ² 2s ² 2p ⁶ , mer stabilt.

nomenklatur

- Litiumfluorid

- Fluorolitium

- Litiummonofluorid

Egenskaper

Fysisk tilstand

Hvitt, fast stoff som krystalliserer i kubisk struktur, som natriumklorid NaCl.

Kubisk struktur av LiF-litiumfluoridkrystaller. Benjah-bmm27. Kilde: Wikimedia Commons.

Molekylær vekt

26 g / mol

Smeltepunkt

848,2 ºC

Kokepunkt

1673 ºC, selv om det flyktiggjøres ved 1100-1200 ºC

tetthet

2,640 g / cm ³

Brytningsindeks

1,3915

løselighet

Lett løselig i vann: 0,27 g / 100 g vann ved 18 ºC; 0,144 g / 100 g ved 25 ° C. Løselig i surt medium. Uoppløselig i alkohol.

Andre egenskaper

Dampene har dimeriske (LiF) ₂ og trimeriske (LiF) ₃ arter . Med hydrofluorsyre danner HF litiumbifluorid LiHF ₂ ; med litiumhydroksyd danner det et LiF.LiOH dobbelt salt.

Innsamling og beliggenhet

Litiumfluorid LiF kan oppnås ved reaksjon mellom fluss-syre HF og litiumhydroksyd LiOH eller litiumkarbonat Li ₂ CO ₃ .

Imidlertid er den til stede i små mengder i visse mineraler som lepidolitt og i sjøvann.

Litiumfluorid finnes i små mengder i sjøvann. Adeeb Atwan. Kilde: Wikimedia Commons.

applikasjoner

I optiske applikasjoner

LiF brukes i form av kompakte krystaller i infrarøde (IR) spektrofotometre på grunn av den utmerkede spredningen de presenterer i bølgelengdeområdet mellom 4000 og 1600 cm- ¹ .

Store krystaller av LiF oppnås fra mettede oppløsninger av dette saltet. Den kan erstatte naturlige fluorittkrystaller i forskjellige typer optiske enheter.

Store, rene krystaller brukes i optiske systemer for ultrafiolett (UV), synlig og IR-lys og i røntgenmonokromatorer (0,03-0,38 nm).

Stor krystall av litiumfluorid LiF, inne i et begerglass. V1adis1av. Kilde: Wikimedia Commons.

Det brukes også som et optisk belegningsmateriale for UV-regionen på grunn av det brede optiske båndet, større enn det for andre metallfluorider.

Dens gjennomsiktighet i UV (90-200 nm) gjør den ideell som et beskyttende belegg på aluminiumsspeil. LiF / Al-speil brukes i optiske teleskopsystemer for applikasjoner i verdensrommet.

Disse beleggene oppnås ved fysisk dampavsetning og lagavsetning på atomnivå.

I ioniserende eller farlige strålingsdetektorer

Litiumfluorid har blitt mye brukt i termoluminescerende detektorer for foton-, nøytron- og ß (beta) partikkelstråling.

Termoluminescerende detektorer sparer energi for stråling når de blir utsatt for den. Senere, når de varmes opp, frigjør de den lagrede energien i form av lys.

For denne applikasjonen er LiF vanligvis dopet med magnesium (Mg) og titan (Ti) urenheter. Disse urenheter genererer visse energinivåer som fungerer som hull der elektronene som frigjøres av stråling er fanget. Når materialet deretter blir oppvarmet, returnerer disse elektronene til sin opprinnelige energitilstand og avgir lys.

Intensiteten til lyset som avgir, avhenger direkte av energien som absorberes av materialet.

Termoluminescerende LiF-detektorer er vellykket testet for å måle komplekse felt med stråling, slik som de som er til stede i Large Hadron Collider, eller LHC (for dets forkortelse engelsk Large Hadron Collider), lokalisert i European Organization for Nuclear Research, kjent som CERN (for sin forkortelse fra den franske Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire).

Strålingen i forsøkene som ble utført i dette forskningssenteret, inneholder hadroner, nøytroner og elektroner / positroner, blant andre typer subatomære partikler, som alle kan påvises med LiF.

Som et materiale for å føreeliterere katoden til litiumbatterier

LiF har blitt vellykket testet i form av nanokompositter med kobolt (Co) og jern (Fe) som materialer for forlitiering (forkjøring) av litiumionbatterikatodemateriale.

I løpet av den første ladesyklusen eller dannelsesstadiet av et litiumionbatteri, brytes den organiske elektrolytten ned for å danne en fast fase på overflaten av anoden.

Denne prosessen bruker litium fra katoden og reduserer energien med 5 til 20% av den totale kapasiteten til litiumionbatteriet.

Av denne grunn er den elektrokjemiske prelitering av katoden undersøkt, som genererer en elektrokjemisk ekstraksjon av litium fra nanokompositt, som fungerer som en litiumdonor, og dermed unngår forbruk av litium fra katoden.

LiF / Co og LiF / Fe nanokompositter har en høy kapasitet til å donere litium til katoden, og er enkle å syntetisere, stabile under miljøforhold og batteriprosessering.

Litium-ion-batteri. Forfatter: Mr. ち ゅ ら さ ​​ん. Lithium_Battery * fotograferingsdag, august 2005 * fotografiperson Aney. Kilde: Wikimedia Commons.

I forskjellige bruksområder

Litiumfluorid brukes som sveisestrøm, spesielt aluminium, og i belegg for sveisestenger. Det brukes også i aluminiumsreduksjonsceller.

Det er mye brukt i produksjon av briller (som linser) der utvidelseskoeffisienten avtar. Det brukes også til fremstilling av keramikk. I tillegg brukes det til fremstilling av emaljer og glasslegeringer.

LiF er en komponent av rakettbrensel og brensel for visse typer reaktorer.

LiF brukes også i lysemitterende dioder eller fotovoltaiske komponenter, til injeksjon av elektroner i indre lag.

referanser

1. Cotton, F. Albert og Wilkinson, Geoffrey. (1980). Avansert uorganisk kjemi. Fjerde utgave. John Wiley & Sons.
2. US National Library of Medicine. (2019). Litiumfluorid. Gjenopprettet fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. Obryk, B. et al. (2008). Responsen av forskjellige typer TL-litiumfluoriddetektorer på felt med høyt energi blandet stråling. Strålingsmålinger 43 (2008) 1144-1148. Gjenopprettet fra sciencedirect.com.
4. Sun, Y. et al. (2016). I situ kjemisk syntese av litiumfluorid / metall-nanokompositt for forhøying av katoder med høy kapasitet. Nano Letters 2016, 16, 2, 1497-1501. Gjenopprettet fra pubs.acs.org.
5. Hennessy, J. og Nikzad, S. (2018). Atomisk lagavsetning av litiumfluoridoptiske belegg for den ultrafiolette. Inorganics 2018, 6, 46. Gjenopprettet fra mdpi.com.