FLUORID LÍTNY: ŠTRUKTÚRA, VLASTNOSTI, ZÍSKAVANIE, POUŽITIA - CHÉMIA - 2026

Fluorid lítny je anorganická pevná látka s chemickým vzorcom LiF. Skladá sa z iónov Li ⁺ a F ^- , ktoré sú spojené iónovou väzbou. Nachádza sa v malom množstve v rôznych mineráloch, najmä v kremičitanoch, ako je lepidolit, v morskej vode a v mnohých minerálnych studniach.

Široko sa používa v optických zariadeniach vďaka svojej priehľadnosti v širokom rozsahu vlnových dĺžok, od infračerveného (IR) spektra po ultrafialové UV, cez viditeľné.

Lepidolit, minerál, ktorý obsahuje malé množstvo fluoridu lítneho LiF. Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0. Zdroj: Wikimedia Commons.

Používa sa tiež v zariadeniach na detekciu nebezpečného žiarenia pri prácach, kde sú ľudia na krátky čas vystavení. Okrem toho sa používa ako materiál na roztavenie hliníka alebo na výrobu skiel na šošovky alebo okuliare a na výrobu keramiky.

Slúži ako materiál na poťahovanie komponentov lítium-iónových batérií a na zabránenie ich počiatočnej straty nabitia.

štruktúra

Lítium fluorid je iónová zlúčenina, ktorá je tvorená spojením Li ⁺ katiónu a F ^- aniónu . Sila, ktorá ich drží pohromade, je elektrostatická a nazýva sa iónová väzba.

Ak sa lítium kombinuje, vzdáva sa fluóru elektrónom a obidve zostávajú stabilnejšie ako pôvodná forma, ako je vysvetlené ďalej.

Prvok lítium má nasledujúcu elektronickú konfiguráciu: 1s ² 2s ¹ a keď sa prenáša elektrón, elektronická štruktúra vyzerá takto: 1s ^2, ktorá je oveľa stabilnejšia.

Prvok fluóru, ktorého elektronická konfigurácia je: 1s ² 2s ² 2p ⁵ , pri prevzatí elektrón, zostáva z formulára 1s ² 2s ² 2p ⁶ , stabilnejšie.

názvoslovie

- fluorid lítny

- Fluóritium

- monofluorid lítny

vlastnosti

Fyzický stav

Biela tuhá látka, ktorá kryštalizuje v kubickej štruktúre, napríklad chlorid sodný.

Kubická štruktúra kryštálov lítiumfluoridu lítneho. Benjah-bmm27. Zdroj: Wikimedia Commons.

Molekulová hmotnosť

26 g / mol

Bod topenia

848,2 ° C

Bod varu

1673 ° C, aj keď prchá pri 1100 - 1200 ° C

Hustota

2640 g / cm ³

Index lomu

1,3915

rozpustnosť

Mierne rozpustný vo vode: 0,27 g / 100 g vody pri 18 ° C; 0,134 g / 100 g pri 25 ° C Rozpustný v kyslom prostredí. Nerozpustný v alkohole.

Ďalšie vlastnosti

Jeho výpary predstavujú dimérne (LiF) ₂ a trimérne (LiF) ₃ druhy . Pri kyseline fluorovodíkovej tvorí HF bifluorid lítny LiHF ₂ ; s hydroxidom lítnym tvorí dvojitú soľ LiF.LiOH.

Zber a umiestnenie

Lítium fluorid LiF môžu byť získané reakciou medzi kyseliny fluorovodíkovej HF a hydroxid lítny LiOH alebo uhličitan lítny Li ₂ CO ₃ .

V malom množstve je však prítomný v určitých mineráloch, ako je lepidolit a v morskej vode.

Fluorid lítny sa vyskytuje v malom množstve v morskej vode. Adeeb Atwan. Zdroj: Wikimedia Commons.

aplikácia

V optických aplikáciách

LiF sa používa vo forme kompaktných kryštálov v infračervených (IR) spektrofotometroch vďaka svojej vynikajúcej disperzii v rozsahu vlnových dĺžok medzi 4000 a 1600 cm- ¹ .

Veľké kryštály LiF sa získajú z nasýtených roztokov tejto soli. Môže nahradiť prírodné kryštály fluoritu v rôznych typoch optických zariadení.

Veľké čisté kryštály sa používajú v optických systémoch pre ultrafialové (UV), viditeľné a infračervené svetlo a v röntgenových monochromátoroch (0,03-0,38 nm).

Veľký kryštál fluoridu lítneho LiF, vnútri kadičky. V1adis1av. Zdroj: Wikimedia Commons.

Používa sa tiež ako optický poťahový materiál pre UV oblasť vďaka svojmu širokému optickému pásmu, ktorý je väčší ako pri iných fluoridoch kovov.

Vďaka svojej priehľadnosti pri vzdialenom UV žiarení (90 - 200 nm) je ideálny ako ochranný náter na hliníkových (Al) zrkadlách. Zrkadlá LiF / Al sa používajú v optických teleskopických systémoch pre aplikácie vo vesmíre.

Tieto povlaky sa dosahujú fyzikálnym nanášaním pár a nanášaním vrstiev na atómovej úrovni.

V ionizačných alebo nebezpečných detektoroch žiarenia

Fluorid lítny sa široko používa v termoluminiscenčných detektoroch pre žiarenie fotónov, neutrónov a β (beta) častíc.

Termoluminiscenčné detektory šetria energiu žiarenia, keď sú vystavené. Neskôr, keď sa zahrievajú, uvoľňujú uloženú energiu vo forme svetla.

Na túto aplikáciu je LiF spravidla dopovaný horčíkovými (Mg) a titánovými (Ti) nečistotami. Tieto nečistoty vytvárajú určité úrovne energie, ktoré pôsobia ako diery, v ktorých sú zachytené elektróny uvoľňované žiarením. Keď sa materiál potom zahrieva, tieto elektróny sa vrátia do svojho pôvodného energetického stavu a vyžarujú svetlo.

Intenzita vyžarovaného svetla závisí priamo od energie absorbovanej materiálom.

Termoluminiscenčné detektory LiF boli úspešne testované na meranie komplexných polí žiarenia, ako sú napríklad tie, ktoré sa vyskytujú vo veľkom hadrónovom zrážači alebo LHC (pre jeho skratku anglického veľkého hadrónového zrážača), ktorá sa nachádza v Európskej organizácii pre jadrový výskum, známej ako CERN (pre jeho skratku z francúzskeho Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire).

Žiarenie v pokusoch uskutočňovaných v tomto výskumnom stredisku obsahuje okrem iných typov subatomárnych častíc hadróny, neutróny a elektróny / pozitróny, z ktorých všetky je možné zistiť pomocou LiF.

Ako materiál na predčasnú katódu lítiových batérií

LiF bol úspešne testovaný vo forme nanokompozitov s kobaltom (Co) a železom (Fe) ako materiálmi na predhriatie (predzrážanie) materiálu katódovej lítium-iónovej batérie.

Počas prvého nabíjacieho cyklu alebo fázy lítium-iónovej batérie sa organický elektrolyt rozkladá a tvorí pevnú fázu na povrchu anódy.

Tento proces spotrebúva lítium z katódy a znižuje energiu o 5 až 20% z celkovej kapacity lítium-iónovej batérie.

Z tohto dôvodu bola skúmaná elektrochemická predbežná katóda, ktorá generuje elektrochemickú extrakciu lítia z nanokompozitu, ktorý pôsobí ako donor lítia, čím sa zabraňuje spotrebe lítia z katódy.

Nanokompozity LiF / Co a LiF / Fe majú vysokú kapacitu na darovanie lítia katóde, sú ľahko syntetizovateľné, stabilné v podmienkach prostredia a pri spracovaní batérií.

Lítium-iónová batéria. Autor: pán ち ゅ ら さ ​​ん. Lithium_Battery * fotografický deň, august 2005 * fotografka Aney. Zdroj: Wikimedia Commons.

Na rôzne použitia

Fluorid lítny sa používa ako zvárací tok, najmä hliník, a vo vrstvách pre zváracie tyče. Používa sa tiež v redukčných článkoch hliníka.

Používa sa široko na výrobu okuliarov (napríklad šošoviek), v ktorých klesá koeficient rozťažnosti. Používa sa tiež pri výrobe keramiky. Okrem toho sa používa pri výrobe smaltovaných a sklovitých lakov.

LiF je zložkou raketových palív a palív pre určité typy reaktorov.

LiF sa tiež používa v diódach emitujúcich svetlo alebo vo fotovoltaických komponentoch na vstrekovanie elektrónov do vnútorných vrstiev.

Referencie

1. Cotton, F. Albert a Wilkinson, Geoffrey. (1980). Pokročilá anorganická chémia. Štvrté vydanie. John Wiley a synovia.
2. Americká národná lekárska knižnica. (2019). Fluorid lítny. Získané z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. Obryk, B. a kol. (2008). Reakcia rôznych typov detektorov fluoridu lítneho TL na vysokoenergetické polia zmiešaného žiarenia. Radiačné merania 43 (2008) 1144-1148. Obnovené zo stránky sciusalirect.com.
4. Sun, Y. a kol. (2016). Chemická syntéza nanokompozitu fluoridu lítneho / kovu in situ pre vysokokapacitné predbežné leptanie katód. Nano Letters 2016, 16, 2, 1497 - 1501. Obnovené z adresy pubs.acs.org.
5. Hennessy, J. a Nikzad, S. (2018). Depozícia optických vrstiev fluoridu lítneho pre atómovú vrstvu pre ultrafialové žiarenie. Inorganics 2018, 6, 46. Získané z mdpi.com.