수소화 리튬
Lithium hydride | |
 __Li+__H− 수소화 리튬의 구조. | |
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| 식별자 | |
|---|---|
3D 모델(JSmol) | |
| 켐스파이더 | |
| ECHA 정보 카드 | 100.028.623 |
PubChem CID | |
| RTECS 번호 |
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| 유니 | |
CompTox 대시보드 (EPA ) | |
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| 특성. | |
| LiH | |
| 몰 질량 | 7.95 g/g |
| 외모 | 무색에서 회색의[1] 고체 |
| 밀도 | 0.78g/cm3[1] |
| 녹는점 | 688.7°C (1,271.7°F, 961.9K)[1] |
| 비등점 | 900 – 1,000 °C (1,650 – 1,830 °F, 1,170 – 1,270 K) (분해)[2] |
| 반응하다 | |
| 용해성 | 디메틸포름아미드에 약간 용해되는 암모니아, 디에틸에테르, 에탄올과 반응하는 |
자화율(δ) | - 4.6 · 10−6 cm3 / 세로 |
굴절률(nD) | 1.9847[3]: 43 |
| 구조. | |
| FCC(NaCl 타입) | |
a = 0.40834[3]: 56 nm | |
| 6.0 D[3]: 35 | |
| 열화학 | |
열용량 (C) | 3.51 J/(g·K) |
표준 어금니 엔트로피 (S | 170.8 J/(mol·K) |
표준 엔탈피/ 형성 (δHf⦵298) | - 90.65 kJ/mol |
깁스 자유 에너지 ( (Gf)) | - 68.48 kJ/mol |
| 위험 요소 | |
| 산업안전보건(OHS/OSH): | |
주요 위험 요소 | 매우 강한 자극성, 독성이 강하고 부식성이 강한 |
| NFPA 704(파이어 다이아몬드) | |
| 200 °C (392 °F, 473 K) | |
| 치사량 또는 농도(LD, LC): | |
LD50(중간선량) | 77.5mg/kg (구강, 쥐)[5] |
LC50(중간 농도) | 22 mg/m3 (랫, 4 시간)[6] |
| NIOSH(미국 건강 노출 제한): | |
PEL(허용) | TWA 0.025mg/m3[4] |
REL(권장) | TWA 0.025mg/m3[4] |
IDLH(즉시 위험) | 0.5mg/m3[4] |
| 안전 데이터 시트(SDS) | ICSC 0813 |
| 관련 화합물 | |
기타 캐티온 | 수소화 나트륨 수소화칼륨 수소화 루비듐 수소화 세슘 |
관련 화합물 | 수소화붕소 수소화 리튬 알루미늄 |
달리 명시되지 않은 한 표준 상태(25°C[77°F], 100kPa)의 재료에 대한 데이터가 제공됩니다. | |
수소화리튬은 식 LiH의 무기화합물이다.이 알칼리 금속 수소화물은 무색 고체이지만 상업용 샘플은 회색입니다.염상(이온성) 수소화물의 특징으로서 높은 녹는점을 가지며, 모든 원생 유기 용제와 함께 용해되지 않지만 반응한다.플루오르화 리튬, 수소화 붕소 리튬 및 수소화 나트륨과 같은 특정 용융 소금과 함께 용해성 및 비반응성입니다.분자량이 8.0보다 약간 작은, 가장 가벼운 이온 화합물입니다.
물리 속성
LiH는 전도도가 443°C에서−5−1−1 2×10µcm에서 754°C에서 0.18µcm로−1−1 점차 증가하는 반자성 및 이온성 도체이며, 이 증가량은 녹는점을 [3]: 36 통해 중단되지 않는다.LiH의 유전율은 13.0(정적, 저주파)에서 3.6(가시광 주파수)[3]: 35 으로 감소합니다.LiH는 Mohs 경도가 3.[3]: 42 5인 부드러운 재료입니다.압축 크리프(100시간당)는 350°C에서 1% 미만에서 475°C에서 100% 이상으로 빠르게 증가하며,[3]: 39 이는 LiH가 가열될 때 기계적 지지를 제공할 수 없음을 의미합니다.
LiH의 열전도율은 온도에 따라 감소하며 형태학에 따라 달라집니다. 해당하는 값은 50°C에서 결정의 경우 0.125W/(cm·K), 콤팩트인 경우 0.0695W/(cm·K), 크리스탈의 경우 0.036W/(cm·K), 500°C에서 0.0432W/(cm·K)이다.실온에서 선형 [3]: 49 열팽창 계수는 4.2×10−5/°C입니다.
합성 및 처리
LiH는 리튬 금속을 수소 가스로 처리하여 생산됩니다.
- 2 Li + H2 → 2 LiH
이 반응은 600°C 이상의 온도에서 특히 빠르다.0.001–0.003%의 탄소를 첨가하거나 온도 또는 압력을 증가시키면 2시간 체류 [3]: 147 시 최대 98%의 수율이 증가합니다.그러나 반응은 29°C의 낮은 온도에서 진행됩니다.수율은 99°C에서 60%, 125°C에서 85%이며, 속도는 [3]: 5 LiH의 표면 조건에 따라 크게 달라진다.
LiH 합성의 덜 일반적인 방법으로는 리튬 수소화 알루미늄(200°C), 붕화 리튬(300°C), n-부틸리튬(150°C) 또는 에틸리튬(120°C)의 열분해뿐만 아니라 낮은 안정성과 가용 수소 [3]: 144–145 함량의 리튬 화합물과 관련된 여러 반응이 있다.
화학반응을 통해 LiH가 덩어리가 된 분말 형태로 생성되며, 결합제 없이 펠릿으로 압축될 수 있습니다.용융액으로 [3]: 160 ff. 주조하면 더 복잡한 형상을 만들 수 있습니다.그런 다음 Bridgman-Stockbarger 기술을 사용하여 수소 분위기에서 용해된 LiH 분말에서 대형 단일 결정(길이 약 80mm, 직경 16mm)을 배양할 수 있습니다.콜로이드 Li의 존재로 인해 종종 푸르스름한 색을 띤다.이 색상은 저온(550°C 이하) 및 저열 [3]: 154 구배에서 성장 후 아닐을 통해 제거할 수 있습니다.이들 결정의 주요 불순물은 Na(20~200ppm), O(10~100ppm), Mg(0.5~6ppm), Fe(0.5~2ppm), Cu(0.5~2ppm)[3]: 155 이다.
벌크 냉간 프레스 LiH 부품은 표준 기법과 도구를 사용하여 마이크로미터 정밀도로 쉽게 가공할 수 있습니다.단, 주물 LiH는 메짐성이 있어 가공 [3]: 171 시 균열이 생기기 쉽다.
수소화 리튬 분말을 형성하기 위한 보다 에너지 효율적인 경로는 리튬 금속을 높은 수소 압력 하에서 볼 밀링하는 것입니다.이 방법의 문제는 높은 연성으로 인한 리튬 금속의 냉간 용접입니다.소량의 수소화 리튬 분말을 첨가함으로써 냉간 용접을 [7]피할 수 있다.
반응
LiH 분말은 낮은 습도의 공기와 빠르게 반응하여 LiOH, LiO
2, LiCO를
2
3 형성합니다.습한 공기에서 분말은 자연 발화하여 일부 질소 화합물을 포함한 혼합물을 형성합니다.덩어리 물질은 습한 공기와 반응하여 표면 코팅(점성 유체)을 형성합니다.이것은 더 이상의 반응을 억제하지만, "타니쉬" 필름의 외관은 매우 명백합니다.습한 공기에 노출되면 질화물이 거의 또는 전혀 생성되지 않습니다.금속 접시에 포함된 덩어리 물질은 불꽃에 닿으면 쉽게 점화되지만 점화되지 않고 공기 중에 200°C 이하로 가열될 수 있습니다.LiH의 표면 상태, 금속 접시에 산화물이 있는 경우 등은 점화 온도에 상당한 영향을 미칩니다.건조 산소는 거의 폭발성 연소가 [3]: 6 발생할 때 강하게 가열되지 않는 한 결정성 LiH와 반응하지 않습니다.
LiH는 물과 기타 시약에 [3]: 7 매우 반응합니다.
- LiH + HO2 → Li+ + H2 + OH−
LiH는 Li보다 물에 덜 반응하기 때문에 물, 알코올 및 환원성 용질을 함유하는 다른 매체에 대해서는 훨씬 덜 강력한 환원제입니다.이것은 모든 바이너리 식염수 하이드라이드에 [3]: 22 해당된다.
LiH 펠릿은 습한 공기에서 서서히 팽창하여 LiOH를 형성하지만, [3]: 7 수증기 압력 2Torr에서는 24시간 이내에 팽창률이 10% 미만입니다.만약 습한 공기가 이산화탄소를 포함하고 있다면, 그 생산물은 [3]: 8 탄산리튬이다.LiH는 상온에서 암모니아와 천천히 반응하지만 300°[3]: 10 C 이상에서는 반응이 상당히 빨라집니다.LiH는 높은 알코올과 페놀에는 느리게 반응하지만 낮은 [3]: 14 알코올에는 강하게 반응합니다.
LiH는 이산화황과 반응합니다.
- 2 LiH + 2 SO2 → LiSO224 + H2
50°C를 초과하더라도 생성물은 리튬 [3]: 9 디티오나이트입니다.
LiH는 아세틸렌과 반응하여 탄화리튬과 수소를 형성합니다.무수 유기산과 함께 페놀과 무수산 LiH는 천천히 반응하여 수소가스와 산의 리튬염을 생성한다.LiH는 물을 함유한 산을 함유할 경우 [3]: 8 물보다 반응 속도가 빠릅니다.산소를 함유한 종과 LiH의 많은 반응은 LiOH를 생성하며, 이는 300°[3]: 10 C 이상의 온도에서 LiH와 불가역적으로 반응한다.
- LiH + LiOH → LiO22 + H
수소화 리튬은 O 또는 Cl과2 함께2 적당한 온도에서 반응하지 않습니다.따라서 다른 유용한 하이드라이드([8]hydride)의 합성에 사용된다.
8 LiH + AlCl26 2 2 LiAlH4 + 6 LiCl
2 LiH + BH26 22 LiBH
적용들
수소 저장 및 연료
수소 함량은 NaH의 3배에 해당하며, LiH는 수소화물 중 가장 높은 수소 함량을 가지고 있다.LiH는 주기적으로 수소 저장에 관심이 있지만 분해에 대한 안정성 때문에 응용이 좌절되어 왔다.따라서 H를 제거하려면2 합성에 사용되는 700°C 이상의 온도가 필요하며, 이러한 온도는 생성 및 유지 비용이 많이 든다.이 화합물은 한때 모형 [9][10]로켓의 연료 성분으로 시험되었다.
복잡한 금속 하이드라이드의 전구체
LiH는 특정 금속의 수소화합물을 제외하고 일반적으로 수소화물 환원제가 아니다.예를 들어, 실란은 Sundermeyer 공정에서 수소화 리튬과 사염화 규소의 반응으로 생성됩니다.
- 4 LiH + SiCl4 → 4 LiCl + SiH4
수소화 리튬은 리튬 수소화 알루미늄(LiAlH4) 및 수소화 붕소 리튬(LiBH)4과 같은 유기 합성을 위한 다양한 시약 생산에 사용됩니다.트리에틸보란은 반응하여 과수물(LiBHET3)[11]을 생성한다.
핵화학 및 물리학과
리튬 수소화물(LiH)은 때때로 리튬-6(Li-6) 동위원소와 함께 원자로 차폐에 바람직한 물질이며 [12][13]주조로 제조할 수 있다.
중수소 리튬
중수소(2H)는 일반 수소(1H)보다 중성자 흡수 단면이 낮고 Li의 단면이 낮아 원자로 내 중성자 흡수가 감소하기 때문에 리튬 중수소(Li)는 원자로의 중성자 흡수 단면이 양호하다.7Li는 중성자 포획 단면이 낮고 [14]중성자 충격 시 삼중수소 (3H)를 덜 형성하기 때문에 감속재로 선호된다.
대응하는 리튬-6 중수소, LiH62 또는 LiD는 열핵 무기의 1차 핵융합 연료이다.그 Teller–Ulam 디자인의 수소 탄두에서 핵 분열 자극에 열과, 중성자를 가진 발열 반응에 삼중 수소(삼중 수소)을 생산하여 6LiD에 포격을 가해는lithium-6 중수소화 압축:6Li2H+n+트리튬+하반기 4He →가 폭발한다.이 중수소와 삼중 수소 헬륨, 중성자를 생산하고 17.59 백만 전자 볼트의 형태로 자유 에너지의 합쳐지면서.감마선, 운동 에너지 등헬륨은 불활성 부산물이다.
1954년 Castle Bravo 핵무기 실험 전에는, 덜 흔한 동위원소 Li만이 빠른 중성자로 타격할 때 삼중수소를 발생시킨다고 생각했다.Castle Bravo 테스트에서는 (우발적으로) 더 많은 Li가 비록 흡열반응에 의한 것이긴 하지만 극단적인 조건에서도 그렇게 한다는 것을 보여주었다.
안전.
LiH는 물과 격렬하게 반응하여 수소가스와 부식성인 LiOH를 생성한다.따라서 습한 공기, 혹은 정전기로 인해 건조한 공기에서도 LiH 먼지가 폭발할 수 있다.공기 중 5~55mg/m의3 농도에서 먼지는 점막과 피부에 매우 자극적이며 알레르기 반응을 일으킬 수 있습니다.자극 때문에 LiH는 보통 [3]: 157, 182 체내에 축적되기보다는 거부반응을 보인다.
리튬염은 LiH 반응에서 생성될 수 있으며 독성이 있다.LiH 화재는 이산화탄소, 사염화탄소 또는 수성 소화기를 사용하여 진화해서는 안 되며 금속 물체, 흑연 또는 돌로마이트 분말로 덮어서 질식시켜야 합니다.모래는 LiH 연소와 섞일 경우 폭발할 수 있으므로 특히 건조하지 않을 경우 더 적합합니다.LiH는 보통 세라믹, 특정 플라스틱 또는 강철로 만들어진 용기를 사용하여 기름으로 운반되며 건조한 아르곤 또는 [3]: 156 헬륨 분위기에서 취급됩니다.질소는 [3]: 157 리튬과 반응하기 때문에 고온에서는 사용할 수 없지만 사용 가능합니다.LiH는 일반적으로 [3]: 173–174, 179 고온에서 강철 또는 실리카 용기를 부식시키는 일부 금속 리튬을 포함합니다.
레퍼런스
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