- Struktur
- nomenklatur
- Ejendomme
- Fysisk tilstand
- Molekylær vægt
- Smeltepunkt
- Kogepunkt
- Massefylde
- Brydningsindeks
- Opløselighed
- Andre egenskaber
- Indsamling og placering
- Applikationer
- I optiske applikationer
- I ioniserende eller farlige strålingsdetektorer
- Som et materiale til lithiumbatteri-katode-forudskrivning
- I forskellige anvendelser
- Referencer
Den lithiumfluorid er et uorganisk fast stof med den kemiske formel LiF. Det består af Li + og F - ioner, som er forbundet via en ionisk binding. Det findes i små mængder i forskellige mineraler, især silicater, såsom lepidolit, i havvand og i mange mineralbrønde.
Det har været vidt brugt i optiske enheder på grund af dets gennemsigtighed i en lang række bølgelængder, fra det infrarøde (IR) spektrum til den ultraviolette UV gennem det synlige.
Lepidolit, et mineral, der indeholder små mængder lithiumfluorid LiF. Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0. Kilde: Wikimedia Commons.
Det er også blevet brugt i enheder til at detektere farlig stråling i job, hvor folk udsættes for dem i kort tid. Derudover bruges det som et materiale til at smelte aluminium eller til at fremstille briller til linser eller briller og til fremstilling af keramik.
Det fungerer som et materiale til belægning af komponenter af lithium-ion-batterier og til at forhindre det oprindelige tab af opladning af disse.
Struktur
Lithiumfluorid er en ionforbindelse, dvs. dannet ved foreningen af Li + kation og F - anion. Kraften, der holder dem sammen, er elektrostatisk og kaldes den ioniske binding.
Når lithium kombineres, giver det et elektron op til fluor, hvilket efterlader begge i en mere stabil form end den oprindelige, som forklaret nedenfor.
Elementet lithium har følgende elektroniske konfiguration: 1s 2 2s 1, og når en elektron overføres, ser den elektroniske struktur sådan ud: 1s 2, som er meget mere stabil.
Fluorelementet, hvis elektroniske konfiguration er: 1s 2 2s 2 2p 5, når det accepterer elektronet, forbliver det af formen 1s 2 2s 2 2p 6, mere stabilt.
nomenklatur
- Lithiumfluorid
- Fluorolithium
- Lithiummonofluorid
Ejendomme
Fysisk tilstand
Hvidt fast stof, der krystalliserer i kubisk struktur, som natriumchlorid NaCl.
Kubisk struktur af LiF-lithiumfluoridkrystaller. Benjah-bmm27. Kilde: Wikimedia Commons.
Molekylær vægt
26 g / mol
Smeltepunkt
848,2 ºC
Kogepunkt
1673 ºC, skønt den flygtige ved 1100-1200 ºC
Massefylde
2.640 g / cm 3
Brydningsindeks
1,3915
Opløselighed
Let opløselig i vand: 0,27 g / 100 g vand ved 18 ºC; 0,144 g / 100 g ved 25 ° C Opløselig i surt medium. Uopløselig i alkohol.
Andre egenskaber
Dampene indeholder dimeriske (LiF) 2 og trimeriske (LiF) 3 arter. Med hydrofluorsyre danner HF lithiumbifluorid LiHF 2; med lithiumhydroxid danner det et LiF.LiOH dobbelt salt.
Indsamling og placering
Lithiumfluorid LiF kan opnås ved omsætning mellem flussyre HF og lithiumhydroxid LiOH eller lithiumcarbonat Li 2 CO 3.
Imidlertid er den til stede i små mængder i visse mineraler såsom lepidolit og i havvand.
Lithiumfluorid findes i små mængder i havvand. Adeeb Atwan. Kilde: Wikimedia Commons.
Applikationer
I optiske applikationer
LiF bruges i form af kompakte krystaller i infrarøde (IR) spektrofotometre på grund af deres fremragende spredning i bølgelængdeområdet mellem 4000 og 1600 cm- 1.
Store krystaller af LiF opnås fra mættede opløsninger af dette salt. Det kan erstatte naturlige fluoritkrystaller i forskellige typer optiske enheder.
Store, rene krystaller bruges i optiske systemer til ultraviolet (UV), synligt og IR-lys og i røntgenmonokromatorer (0,03-0,38 nm).
Stor krystal af lithiumfluorid LiF, inde i et bægerglas. V1adis1av. Kilde: Wikimedia Commons.
Det bruges også som et optisk overtræksmateriale til UV-regionen på grund af dets brede optiske bånd, der er større end for andre metalfluorider.
Dens gennemsigtighed i det fjerne UV (90-200 nm) gør det ideelt som en beskyttende belægning på aluminium (Al) spejle. LiF / Al-spejle bruges i optiske teleskopsystemer til applikationer i rummet.
Disse belægninger opnås ved fysisk dampaflejring og lagaflejring på atomniveau.
I ioniserende eller farlige strålingsdetektorer
Lithiumfluorid er blevet vidt brugt i termoluminescerende detektorer til foton-, neutron- og ß (beta) partikelstråling.
Termoluminescerende detektorer sparer strålingsenergien, når de udsættes for den. Senere, når de opvarmes, frigiver de den lagrede energi i form af lys.
Til denne anvendelse er LiF generelt doteret med magnesium (Mg) og titan (Ti) urenheder. Disse urenheder genererer visse energiniveauer, der fungerer som huller, hvor de elektroner, der frigøres ved stråling, er fanget. Når materialet derefter opvarmes, vender disse elektroner tilbage til deres oprindelige energitilstand og udsender lys.
Intensiteten af det udsendte lys afhænger direkte af energien, der absorberes af materialet.
Termoluminescerende LiF-detektorer er med succes testet for at måle komplekse felter med stråling, såsom dem, der findes i Large Hadron Collider, eller LHC (for dets forkortelse engelsk Large Hadron Collider), der er placeret i den europæiske organisation for nuklear forskning, kendt som CERN (for dens forkortelse fra den franske Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire).
Strålingerne i eksperimenterne, der blev udført i dette forskningscenter, præsenterer hadroner, neutroner og elektroner / positroner, blandt andre typer subatomære partikler, som alle kan detekteres med LiF.
Som et materiale til lithiumbatteri-katode-forudskrivning
LiF er blevet testet med succes i form af nanokompositter med kobolt (Co) og jern (Fe) som materialer til forlitiering (forudindring) af lithiumionbatterikatodemateriale.
Under den første opladningscyklus eller dannelsestrinn for et lithiumionbatteri nedbrydes den organiske elektrolyt til dannelse af en fast fase på anodens overflade.
Denne proces forbruger lithium fra katoden og reducerer energi med 5 til 20% af den samlede kapacitet af lithium-ion-batteriet.
Af denne grund er den elektrokemiske præelitering af katoden undersøgt, hvilket genererer en elektrokemisk ekstraktion af lithium fra nanokompositten, der fungerer som en lithiumdonor og således undgår forbrug af lithium fra katoden.
LiF / Co og LiF / Fe nanokompositter har en høj kapacitet til at donere lithium til katoden, idet de er lette at syntetisere, stabile under miljøforhold og batteriproces.
Lithium-ion-batteri. Forfatter: Mr. ち ゅ ら さ ん. Lithium_Battery * fotograferingsdag, august 2005 * fotografiperson Aney. Kilde: Wikimedia Commons.
I forskellige anvendelser
Lithiumfluorid bruges som svejseflux, især aluminium, og til overtræk til svejsestænger. Det bruges også i aluminiumreduktionsceller.
Det bruges i vid udstrækning til fremstilling af briller (såsom linser), hvor ekspansionskoefficienten falder. Det bruges også til fremstilling af keramik. Derudover bruges det til fremstilling af emaljer og glasagtige lakker.
LiF er en komponent i raketbrændstof og brændstof til bestemte typer reaktorer.
LiF bruges også i lysemitterende dioder eller fotovoltaiske komponenter til injektion af elektroner i indre lag.
Referencer
- Cotton, F. Albert og Wilkinson, Geoffrey. (1980). Avanceret uorganisk kemi. Fjerde udgave. John Wiley & sønner.
- US National Library of Medicine. (2019). Lithiumfluorid. Gendannes fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Obryk, B. et al. (2008). Reaktionen fra forskellige typer TL-lithiumfluoriddetektorer på blandede strålingsfelter med høj energi. Strålingsmålinger 43 (2008) 1144-1148. Gendannes fra sciencedirect.com.
- Sun, Y. et al. (2016). In situ kemisk syntese af litiumfluorid / metal-nanokomposit til højkapacitetsprelitiering af katoder. Nano breve 2016, 16, 2, 1497-1501. Gendannes fra pubs.acs.org.
- Hennessy, J. og Nikzad, S. (2018). Atomisk lagaflejring af optiske lithiumfluoridbelægninger til den ultraviolette. Uorganisk 2018, 6, 46. Gendannes fra mdpi.com.