LITIJEV FLUORID: STRUKTURA, LASTNOSTI, PRIDOBIVANJE, UPORABE - KEMIJA - 2026

Litijev fluorid , anorganska trdna snov kemijsko formulo LIF. Sestavljajo jo Li ⁺ in F ^- ioni, ki so povezani skozi ionsko vez. V majhnih količinah ga najdemo v različnih mineralih, zlasti silikatih, kot je lepidolit, v morski vodi in v številnih mineralnih vodnjakih.

Široko se uporablja v optičnih napravah zaradi svoje preglednosti v širokem območju valovnih dolžin, od infrardečega (IR) spektra do ultravijoličnega UV, do vidnega.

Lepidolit, mineral, ki vsebuje majhne količine litijevega fluorida LiF. Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0. Vir: Wikimedia Commons.

Uporabljajo ga tudi v napravah za zaznavanje nevarnih sevanj na delovnih mestih, kjer so ljudje za kratek čas izpostavljeni. Poleg tega se uporablja kot material za taljenje aluminija ali za izdelavo očal za leče ali očala in pri izdelavi keramike.

Služi kot material za premaz komponent litij-ionskih baterij in preprečuje njihovo prvotno izgubo.

Struktura

Litijev fluorid je ionska spojina, torej tvorjena s pomočjo zveze kalija Li ⁺ in F ^- aniona . Sila, ki jih drži skupaj, je elektrostatična in se imenuje ionska vez.

Ko se litij združi, odda elektron fluoru, tako da ostane v stabilnejši obliki od prvotne, kot je razloženo spodaj.

Element litij ima naslednjo elektronsko konfiguracijo: 1s ² 2s ¹ in pri prenosu elektrona je elektronska struktura videti takole: 1s ^2, ki je veliko bolj stabilna.

Element fluor, katerega elektronska konfiguracija je: 1s ² 2s ² 2p ⁵ , pri sprejemanju elektrona ostane v obliki 1s ² 2s ² 2p ⁶ , bolj stabilen.

Nomenklatura

- Litijev fluorid

- Fluorolitij

- Litijev monofluorid

Lastnosti

Fizično stanje

Bela trdna snov, ki kristalizira v kubični strukturi, kot natrijev klorid NaCl.

Kubična struktura kristalov litijevega fluorida LiF. Benjah-bmm27. Vir: Wikimedia Commons.

Molekularna teža

26 g / mol

Tališče

848,2 ºC

Vrelišče

1673 ° C, čeprav se hlapi pri 1100-1200 ° C

Gostota

2.640 g / cm ³

Lomni količnik

1.3915

Topnost

Rahlo topen v vodi: 0,27 g / 100 g vode pri 18 ° C; 0,134 g / 100 g pri 25 ° C. Topen v kislem mediju. Netopen v alkoholu.

Druge lastnosti

Njene hlape predstavljajo dimerno (LiF) ₂ in trimerno (LiF) ₃ vrste . S fluorovodikovo kislino HF tvori litijev bifluorid LiHF ₂ ; z litijevim hidroksidom tvori dvojno sol LiF.LiOH.

Zbiranje in lokacija

Litijev fluorid LiF lahko dobimo z reakcijo med HF fluorovodikove kisline in litijevim hidroksidom LiOH ali litijevim karbonatom Li ₂ CO ₃ .

Vendar pa je v majhnih količinah prisoten v nekaterih mineralih, kot sta lepidolit in v morski vodi.

Litijev fluorid je v majhnih količinah v morski vodi. Adeeb Atwan. Vir: Wikimedia Commons.

Prijave

V optičnih aplikacijah

LiF se uporablja v obliki kompaktnih kristalov v infrardečih (IR) spektrofotometrih zaradi odlične disperzije, ki jo predstavljajo v območju valovnih dolžin med 4000 in 1600 cm ^-1 .

Iz nasičenih raztopin te soli dobimo velike kristale LiF. Lahko nadomesti naravne kristale fluorita v različnih vrstah optičnih naprav.

Veliki, čisti čisti kristali se uporabljajo v optičnih sistemih za ultravijolično (UV), vidno in IR svetlobo ter v rentgenskih monokromatorjih (0,03-0,38 nm).

Velik kristal litijevega fluorida LiF, v čaši. V1adis1av. Vir: Wikimedia Commons.

Uporablja se tudi kot optični material za prevleko za UV območje zaradi njegovega širokega optičnega pasu, večjega od drugih kovinskih fluoridov.

Njegova preglednost pri daljinskem UV (90-200 nm) je idealna kot zaščitna prevleka na aluminijastih (Al) ogledalih. Ogledala LiF / Al se uporabljajo v sistemih optičnih teleskopov za uporabo v vesolju.

Te prevleke dosežemo s fizičnim nanašanjem hlapov in nanašanjem slojev na atomski ravni.

V ionizirajočih ali nevarnih detektorjih sevanja

Litijev fluorid se pogosto uporablja v termoluminescentnih detektorjih za sevanje fotonov, nevtronov in β (beta) delcev.

Termoluminescentni detektorji prihranijo energijo sevanja, ko so ji izpostavljeni. Kasneje, ko se segrejejo, sprostijo shranjeno energijo v obliki svetlobe.

V tej aplikaciji je LiF običajno prepojen z nečistočami magnezija (Mg) in titana (Ti). Te nečistoče ustvarjajo določene ravni energije, ki delujejo kot luknje, kjer so elektroni, sproščeni s sevanjem, ujeti. Ko se material nato segreva, se ti elektroni vrnejo v prvotno energijsko stanje in oddajajo svetlobo.

Intenzivnost oddane svetlobe je neposredno odvisna od energije, ki jo absorbira material.

Termoluminescentni detektorji LiF so bili uspešno preizkušeni za merjenje zapletenih polj sevanja, kot so tista, ki so prisotna v velikem hadronskem trkalniku ali LHC (za akronim angleškega velikega hadronskega trkalnika), ki se nahaja v Evropski organizaciji za jedrske raziskave, znani kot CERN (za akronim iz francoskega Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire).

Sevanja v poskusih, izvedenih v tem raziskovalnem središču, med drugimi vrstami subatomskih delcev vsebujejo hadrone, nevtrone in elektrone / pozitrone, ki jih je vse mogoče zaznati z LiF.

Kot material za preliteracijo katode litijevih baterij

LiF je bil uspešno preizkušen v obliki nanokompozitov s kobaltom (Co) in železom (Fe) kot materialom za prelitizacijo (prelitizacijo) litij-ionskih baterijskih materialov.

Med prvim ciklom napolnjevanja ali tvorbe litijeve ionske baterije se organski elektrolit razkroji, da tvori trdno fazo na površini anode.

Ta postopek porabi litij iz katode in zmanjša energijo za 5 do 20% celotne zmogljivosti litij-ionske baterije.

Zaradi tega je bila raziskana elektrokemična prelitizacija katode, ki ustvarja elektrokemično ekstrakcijo litija iz nanokompozicije, ki deluje kot darovalec litija, s čimer se izognemo porabi litija s katode.

Nanokompoziti LiF / Co in LiF / Fe imajo visoko zmogljivost za darovanje litija katodi, ki jih je enostavno sintetizirati, stabilna v okoljskih pogojih in obdelavi baterij.

Litij-ionska baterija. Avtor: gospod Mr. ゅ ら さ ​​ん. Lithium_Battery * fotografijski dan, avgust, 2005 * fotografska oseba Aney. Vir: Wikimedia Commons.

V različnih vrstah uporabe

Litijev fluorid se uporablja kot varilni tok, zlasti aluminij, in v prevlekah za varilne palice. Uporablja se tudi v redukcijskih celicah iz aluminija.

Široko se uporablja pri izdelavi očal (kot so leče), pri katerih se koeficient raztezanja zmanjšuje. Uporablja se tudi pri izdelavi keramike. Poleg tega se uporablja pri izdelavi emajlov in steklastih lakov.

LiF je sestavni del raketnih goriv in goriv za nekatere vrste reaktorjev.

LiF se uporablja tudi v svetlečih diodah ali fotovoltaičnih komponentah za vbrizgavanje elektronov v notranje plasti.

Reference

1. Cotton, F. Albert in Wilkinson, Geoffrey. (1980). Napredna anorganska kemija. Četrta izdaja. John Wiley & Sons.
2. Ameriška nacionalna medicinska knjižnica. (2019). Litijev fluorid. Pridobljeno: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. Obryk, B. et al. (2008). Odziv različnih vrst detektorjev litijevega fluorida TL na visokoenergijska mešana polja sevanja. Meritve sevanja 43 (2008) 1144-1148. Pridobljeno od sciencedirect.com.
4. Sun, Y. et al. (2016). V Situ Kemična sinteza litijevega fluorida / kovinskih nanokompozitov za prelitizacijo katod z visoko zmogljivostjo. Nano Letters 2016, 16, 2, 1497–1501. Pridobljeno iz pubs.acs.org.
5. Hennessy, J. in Nikzad, S. (2018). Atomsko plastno nanašanje litijevega fluoridnega optičnega premaza za ultravijolično. Inorganics 2018, 6, 46. Pridobljeno z mdpi.com.