LITIUMFLUORIDI: RAKENNE, OMINAISUUDET, SAAMINEN, KÄYTTÖ - KEMIA - 2026

Litiumfluoridia on epäorgaaninen kiinteä aine, kemiallinen kaava LiF. Se koostuu Li ^{+ -} ja F ^- ioneista, jotka on kytketty ionisen sidoksen kautta. Sitä esiintyy pieninä määrinä eri mineraaleissa, erityisesti silikaateissa, kuten lepidoliitissa, merivedessä ja monissa mineraalikuopissa.

Sitä on käytetty laajasti optisissa laitteissa sen läpinäkyvyyden takia laajalla aallonpituusalueella, infrapunaspektristä (IR) ultravioletti-UV: seen näkyvän läpi.

Lepidoliitti, mineraali, joka sisältää pieniä määriä litiumfluoridia LiF. Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0. Lähde: Wikimedia Commons.

Sitä on käytetty myös laitteissa vaarallisen säteilyn havaitsemiseksi työpaikoissa, joissa ihmiset altistuvat niille lyhyen aikaa. Lisäksi sitä käytetään materiaalina alumiinin sulattamiseen tai linssien tai silmälasien lasien valmistukseen ja keramiikan valmistukseen.

Se toimii materiaalina litium-ioni-akkujen komponenttien päällystämiseen ja niiden alkuperäisen varauksen menetyksen estämiseen.

Rakenne

Litiumfluoridia on ioninen yhdiste, joka on, joka on muodostettu liitto Li ⁺ kationi ja F ^- anioni. Voima, joka pitää niitä yhdessä, on sähköstaattinen ja sitä kutsutaan ioniseksi sidokseksi.

Litiumin yhdistyessä se luovuttaa elektronin fluoriksi, jolloin molemmat ovat stabiilimmassa muodossa kuin alkuperäinen, kuten jäljempänä selitetään.

Elementti litium on seuraava elektroninen kokoonpano: 1s ² 2s ¹ ja kun elektroneja siirretään, elektroninen rakenne näyttää seuraavalta: 1s ², joka on paljon vakaampi.

Elementtifluori, jonka elektroninen kokoonpano on: 1s ² 2s ² 2p ⁵, kun se hyväksyy elektronin, se pysyy muodossa 1s ² 2s ² 2p ⁶, stabiilimpana.

nimistö

- Litiumfluoridi

- Fluorolitium

- Litiummonofluoridi

ominaisuudet

Fyysinen tila

Valkoinen kiinteä aine, joka kiteytyy kuutiorakenteessa, kuten natriumkloridi NaCl.

LiF-litiumfluoridikiteiden kuutiorakenne. Benjah-bmm27. Lähde: Wikimedia Commons.

Molekyylipaino

26 g / mol

Sulamispiste

848,2 ° C

Kiehumispiste

1673 ºC, vaikka se haihtuu 1100 - 1200 ºC: n lämpötilassa

Tiheys

2640 g / cm ³

Taitekerroin

1,3915

Liukoisuus

Liukenee heikosti veteen: 0,27 g / 100 g vettä 18 ºC: ssa; 0,134 g / 100 g 25 ° C: ssa. Liukenee happamaan väliaineeseen. Liukenematon alkoholiin.

Muut ominaisuudet

Sen höyryt sisältävät dimeerisiä (LiF) ₂ ja trimerisiä (LiF) ₃ lajeja. Fluorivetyhappoa HF muotoja litium-bifluoride LiHF ₂; litiumhydroksidilla se muodostaa LiF.LiOH-kaksoissuolan.

Kokoelma ja sijainti

Litiumfluoridia LiF voidaan saada välisen reaktion fluorivetyhappo HF ja litiumhydroksidin LiOH tai litiumkarbonaatti Li ₂ CO ₃.

Sitä on kuitenkin pieninä määrinä tietyissä mineraaleissa, kuten lepidoliitissa ja merivedessä.

Litiumfluoridia löytyy pieninä määrinä merivedessä. Adeeb Atwan. Lähde: Wikimedia Commons.

Sovellukset

Optisissa sovelluksissa

LiF: ää käytetään pienikiteinä infrapunaspektrofotometreissä (IR) niiden erinomaisen dispersion vuoksi, joka esiintyy aallonpituusalueella 4000 - 1600 cm- ¹.

Tämän suolan kylläisistä liuoksista saadaan suuria LiF-kiteitä. Se voi korvata luonnolliset fluoriittikiteet erityyppisissä optisissa laitteissa.

Suuria, puhtaita kiteitä käytetään ultraviolettivalon (UV), näkyvän ja IR-valon optisissa järjestelmissä ja röntgenmonokromaattoreissa (0,03 - 0,38 nm).

Suuri litiumfluoridi LiF-kide dekantterilasiin. V1adis1av. Lähde: Wikimedia Commons.

Sitä käytetään myös UV-alueen optisena päällystysmateriaalina, koska sen laaja optinen kaista on suurempi kuin muiden metallifluoridien.

Sen läpinäkyvyys kaukaisessa UV-tilassa (90-200 nm) tekee siitä ihanteellisen suojakerroksena alumiini (Al) -peileille. LiF / Al-peilejä käytetään optisissa teleskooppijärjestelmissä avaruudessa tapahtuviin sovelluksiin.

Nämä päällysteet saadaan aikaan fysikaalisella höyrysaostuksella ja kerrossaostuksella atomitasolla.

Ionisoivissa tai vaarallisissa säteilyilmaisimissa

Litiumfluoridia on käytetty laajalti lämpövalaisimissa ilmaisimissa fotonien, neutronien ja β (beeta) hiukkasten säteilylle.

Termoluminesenssianturit säästävät säteilyn energiaa, kun ne altistetaan sille. Myöhemmin, kun niitä kuumennetaan, ne vapauttavat varastoituneen energian valon muodossa.

Tätä sovellusta varten LiF seostetaan yleensä magnesium- (Mg) ja titaani (Ti)-epäpuhtauksilla. Nämä epäpuhtaudet tuottavat tiettyjä energiatasoja, jotka toimivat reikinä, joissa säteilyn vapauttamat elektronit ovat loukussa. Kun materiaalia lämmitetään sitten, nämä elektronit palautuvat alkuperäiseen energiatilaansa lähettäen valoa.

Lähetetyn valon voimakkuus riippuu suoraan materiaalin absorboimasta energiasta.

Termoluminesenssiset LiF-ilmaisimet on testattu menestyksekkäästi monimutkaisten säteilykenttien mittaamiseksi, kuten ne, jotka ovat läsnä suuressa hadroninkopistimessa tai LHC: ssä (englanninkielisellä lyhenteellä English Hadron Collider), joka sijaitsee Euroopan ydintutkimusjärjestössä, joka tunnetaan CERN: nä (lyhenteenä Ranskan Conseil Européen pour la Recherche Nucléairesta).

Tässä tutkimuskeskuksessa suoritettujen kokeiden säteily esitti hadronit, neutronit ja elektronit / positronit muun tyyppisten alaatomisten hiukkasten joukossa, jotka kaikki voidaan havaita LiF: llä.

Materiaalina preliteroida litiumparistojen katodi

LiF on testattu menestyksekkäästi nanokomposiittien muodossa koboltin (Co) ja raudan (Fe) kanssa materiaaleina litium-ioni-akkujen katodimateriaalin esilitraatioon.

Litiumioniakun ensimmäisen latausjakson tai muodostumisvaiheen aikana orgaaninen elektrolyytti hajoaa muodostaen kiinteän faasin anodin pintaan.

Tämä prosessi kuluttaa litiumia katodista ja vähentää energiaa 5 - 20% litiumioniakun kokonaiskapasiteetista.

Tästä syystä katodin sähkökemiallinen esivalaisu on tutkittu, mikä synnyttää litiumin sähkökemiallisen uuton nanokomposiitista, joka toimii litiumdonorina, jolloin vältetään litiumin kulutus katodista.

LiF / Co- ja LiF / Fe-nanokomposiiteilla on suuri kapasiteetti luovuttaa litiumia katodille, ne ovat helppo syntetisoida, stabiileja ympäristöolosuhteissa ja paristojen käsittelyssä.

Litiumioniakku. Kirjoittaja: Mr. ち ゅ ら さ ​​ん. Lithium_Battery * valokuvauspäivä, elokuu 2005 * valokuvaushenkilö Aney. Lähde: Wikimedia Commons.

Eri käyttötarkoituksissa

Litiumfluoridia käytetään hitsausvuona, erityisesti alumiinina, ja hitsaussauvojen pinnoitteissa. Sitä käytetään myös alumiinin pelkistyskennoissa.

Sitä käytetään laajalti lasien (kuten linssien) valmistuksessa, joissa paisumiskerroin laskee. Sitä käytetään myös keramiikan valmistuksessa. Lisäksi sitä käytetään emalojen ja lasimaisten lakkojen valmistuksessa.

LiF on rakettipolttoaineiden ja tietyntyyppisten reaktorien polttoaineiden komponentti.

LiF: ää käytetään myös valoa emittoivissa diodeissa tai aurinkosähköisissä komponenteissa elektronien injektoimiseksi sisäisiin kerroksiin.

Viitteet

1. Cotton, F. Albert ja Wilkinson, Geoffrey. (1980). Kehittynyt epäorgaaninen kemia. Neljäs painos. John Wiley & Sons.
2. Yhdysvaltain lääketieteellinen kirjasto. (2019). Litiumfluoridi. Palautettu: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. Obryk, B. et ai. (2008). Erityyppisten TL-litiumfluoridi-ilmaisimien vaste korkeaenergisille seka säteilykentille. Säteilymittaukset 43 (2008) 1144-1148. Palautettu osoitteesta sciencedirect.com.
4. Sun, Y. et ai. (2016). In situ Litiumfluoridi / metalli-nanokomposiitin kemiallinen synteesi katodien suuren kapasiteetin esilitraatioon. Nano Letters 2016, 16, 2, 1497-1501. Palautettu pubs.acs.org-sivustosta.
5. Hennessy, J. ja Nikzad, S. (2018). Litiumfluoridioptisten pinnoitteiden ultraviolettikerrosten atomikerrospinnoitus. Inorganics 2018, 6, 46. Palautettu osoitteesta mdpi.com.