FLUORID LITHNÝ: STRUKTURA, VLASTNOSTI, ZÍSKÁNÍ, POUŽITÍ - CHEMIE - 2025

Fluorid lithný je anorganická pevná látka s chemickým vzorcem LiF. Je tvořen ionty Li ⁺ a F ^-, které jsou spojeny iontovou vazbou. Nachází se v malém množství v různých minerálech, zejména v křemičitanech, jako je lepidolit, v mořské vodě a v mnoha minerálních studnách.

To bylo široce používáno v optických zařízeních kvůli jeho průhlednosti v širokém rozsahu vlnových délek, od infračerveného (IR) spektra k ultrafialovému UV, procházejícímu viditelným.

Lepidolit, minerál, který obsahuje malé množství fluoridu lithného LiF. Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0. Zdroj: Wikimedia Commons.

Používá se také v zařízeních k detekci nebezpečného záření v místech, kde jsou lidé na krátkou dobu vystaveni. Kromě toho se používá jako materiál k tavení hliníku nebo k výrobě brýlí pro čočky nebo brýle a při výrobě keramiky.

Slouží jako materiál k potahování součástí lithium-iontových baterií a zabraňuje jejich počáteční ztrátě.

Struktura

Lithium fluorid je iontová sloučenina, která je tvořená spojením Li ⁺ kationtu a F ^- aniontu. Síla, která je drží pohromadě, je elektrostatická a nazývá se iontová vazba.

Když se lithium kombinuje, vzdává se fluoru elektronem, přičemž obě formy jsou stabilnější než původní, jak je vysvětleno níže.

Prvek lithium má následující elektronickou konfiguraci: 1s ² 2s ¹ a při přenosu elektronů vypadá elektronická struktura takto: 1s ^2, která je mnohem stabilnější.

Prvek fluoru, jehož elektronická konfigurace je: 1s ² 2s ² 2p ⁵, při přijetí elektronu zůstává ve formě 1s ² 2s ² 2p ⁶, stabilnější.

Nomenklatura

- Fluorid lithný

- Fluorithithium

- Monofluorid lithný

Vlastnosti

Fyzický stav

Bílá pevná látka, která krystalizuje v krychlové struktuře, jako je chlorid sodný NaCl.

Kubická struktura krystalů lithiumfluoridu lithného. Benjah-bmm27. Zdroj: Wikimedia Commons.

Molekulární váha

26 g / mol

Bod tání

848,2 ° C

Bod varu

1673 ºC, i když těkavé při 1100 - 1200 ºC

Hustota

2640 g / cm ³

Index lomu

1,3915

Rozpustnost

Mírně rozpustný ve vodě: 0,27 g / 100 g vody při 18 ° C; 0,134 g / 100 g při 25 ° C Rozpustný v kyselém prostředí. Nerozpustný v alkoholu.

Další vlastnosti

Jeho páry představují dimerní (LiF) ₂ a trimerní (LiF) ₃ druhy. S kyselinou fluorovodíkovou HF tvoří lithium bifluorid LiHF ₂; s hydroxidem lithným tvoří dvojitou sůl LiF.LiOH.

Sběr a umístění

Lithium fluorid LiF mohou být získány reakcí mezi kyseliny fluorovodíkové HF a hydroxid lithný LiOH nebo uhličitan lithný Li ₂ CO ₃.

Je však přítomna v malém množství v určitých minerálech, jako je lepidolit a v mořské vodě.

Fluorid lithný se nachází v malém množství v mořské vodě. Adeeb Atwan. Zdroj: Wikimedia Commons.

Aplikace

V optických aplikacích

LiF se používá ve formě kompaktních krystalů v infračervených (IR) spektrofotometrech díky své vynikající disperzi v rozmezí vlnových délek mezi 4000 a 1600 cm- ¹.

Velké krystaly LiF se získají z nasycených roztoků této soli. Může nahradit přírodní krystaly fluoritu v různých typech optických zařízení.

Velké čisté krystaly se používají v optických systémech pro ultrafialové (UV), viditelné a IR světlo a v rentgenových monochromátorech (0,03-0,38 nm).

Velký krystal fluoridu lithného LiF, uvnitř kádinky. V1adis1av. Zdroj: Wikimedia Commons.

Používá se také jako optický potahový materiál pro UV oblast díky svému širokému optickému pásmu, který je větší než u jiných fluoridů kovů.

Díky své průhlednosti v daleko UV (90-200 nm) je ideální jako ochranný povlak na hliníkových (Al) zrcadlech. Zrcadla LiF / Al se používají v optických dalekohledech pro aplikace ve vesmíru.

Těchto povlaků se dosahuje fyzickým nanášením par a nanášením vrstev na atomové úrovni.

V ionizujících nebo nebezpečných detektorech záření

Fluorid lithný byl široce používán v termoluminiscenčních detektorech pro záření fotonů, neutronů a β (beta) částic.

Termoluminiscenční detektory šetří energii záření, když jsou jí vystaveny. Později, když se zahřejí, uvolní uloženou energii ve formě světla.

Pro tuto aplikaci je LiF obecně dopován hořčíkovými (Mg) a titanovými (Ti) nečistotami. Tyto nečistoty vytvářejí určité energetické hladiny, které fungují jako díry, kde jsou zachyceny elektrony uvolněné zářením. Když se materiál poté zahřeje, tyto elektrony se vrátí do svého původního energetického stavu a emitují světlo.

Intenzita emitovaného světla závisí přímo na energii absorbované materiálem.

Termoluminiscenční detektory LiF byly úspěšně testovány k měření komplexních polí záření, jako jsou například ty, které se vyskytují ve velkém hadronovém kluzáku, nebo LHC (pro jeho zkratku anglického velkého hadronového kluzáku), umístěné v Evropské organizaci pro jaderný výzkum, známé jako CERN (pro jeho zkratku od francouzského Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire).

Záření experimentů prováděných v tomto výzkumném středisku představují mezi jinými typy subatomických částic hadrony, neutrony a elektrony / pozitrony, které lze pomocí LiF detekovat.

Jako materiál pro předběžnou katodu lithiové baterie

LiF byl úspěšně testován ve formě nanokompozitů s kobaltem (Co) a železem (Fe) jako materiál pro předběžné (předběžné) lithium-iontové baterie katodového materiálu.

Během prvního nabíjecího cyklu nebo fáze vytváření lithium-iontové baterie se organický elektrolyt rozkládá a tvoří pevnou fázi na povrchu anody.

Tento proces spotřebovává lithium z katody a snižuje energii o 5 až 20% celkové kapacity lithium-iontové baterie.

Z tohoto důvodu byla zkoumána elektrochemická předběžná katoda, která generuje elektrochemickou extrakci lithia z nanokompozitu, který působí jako dárce lithia, čímž se zabrání spotřebě lithia z katody.

Nanokompozity LiF / Co a LiF / Fe mají vysokou kapacitu pro dar lithia katodě, jsou snadno syntetizovatelné, stabilní v podmínkách prostředí a zpracování baterií.

Lithium-iontová baterie. Autor: Mr. ち ゅ ら さ ​​ん. Lithium_Battery * den fotografie, srpen 2005 * osoba fotografování Aney. Zdroj: Wikimedia Commons.

Při různých použitích

Fluorid lithný se používá jako svařovací tavivo, zejména hliník, a v povlacích pro svařovací tyče. Používá se také v hliníkových redukčních článcích.

To je široce používané ve výrobě brýlí (takový jako čočky) ve kterém koeficient expanze klesá. Používá se také při výrobě keramiky. Kromě toho se používá při výrobě smaltů a skelných laků.

LiF je složkou raketových paliv a paliv pro určité typy reaktorů.

LiF se také používá ve světelných diodách nebo fotovoltaických komponentách pro vstřikování elektronů do vnitřních vrstev.

Reference

1. Cotton, F. Albert a Wilkinson, Geoffrey. (1980). Pokročilá anorganická chemie. Čtvrté vydání. John Wiley a synové.
2. Americká národní lékařská knihovna. (2019). Fluorid lithný. Obnoveno z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. Obryk, B. a kol. (2008). Reakce různých typů detektorů fluoridu lithného TL na vysoce energetická smíšená radiační pole. Radiační měření 43 (2008) 1144-1148. Obnoveno z sciposedirect.com.
4. Sun, Y. et al. (2016). In situ chemická syntéza nanokompozitu fluoridu lithného / kovu pro vysokokapacitní předběh katod. Nano Letters 2016, 16, 2, 1497-1501. Obnoveno z pubs.acs.org.
5. Hennessy, J. a Nikzad, S. (2018). Depozice optických vrstev fluoridu lithného pro atomovou vrstvu pro ultrafialové záření. Inorganics 2018, 6, 46. Obnoveno z mdpi.com.