Litiumfluoridstruktur, egenskaper, erhållande, användningsområden

848
Alexander Pearson
Litiumfluoridstruktur, egenskaper, erhållande, användningsområden

De litiumfluorid det är ett oorganiskt fast ämne vars kemiska formel är LiF. Den består av Li-joner+ och F- som är kopplade genom en jonbindning. Det finns i små mängder i olika mineraler, särskilt silikater som lepidolit, i havsvatten och i många mineralbrunnar.

Det har använts i stor utsträckning i optiska enheter på grund av dess transparens i ett brett spektrum av våglängder, från det infraröda (IR) spektrumet till ultraviolett UV, genom det synliga.

Lepidolit, ett mineral som innehåller små mängder litiumfluorid LiF. Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0 [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]. Källa: Wikimedia Commons.

Det har också använts i enheter för att upptäcka farlig strålning i jobb där människor utsätts för dem under en kort tid. Dessutom används det som ett material för att smälta aluminium eller för att göra glas för glas eller glas och vid tillverkning av keramik..

Fungerar som beläggningsmaterial för litiumjonbatterikomponenter och för att förhindra initialt förlust av laddning från batterierna.

Artikelindex

  • 1 Struktur
  • 2 Nomenklatur
  • 3 fastigheter
    • 3.1 Fysiskt tillstånd
    • 3.2 Molekylvikt
    • 3.3 Smältpunkt
    • 3.4 Kokpunkt
    • 3.5 Densitet
    • 3.6 Brytningsindex
    • 3.7 Löslighet
    • 3.8 Övriga egenskaper
  • 4 Insamling och plats
  • 5 användningsområden
    • 5.1 I optiska applikationer
    • 5.2 I joniserande eller farliga strålningsdetektorer
    • 5.3 Som ett material för att förstärka katoden på litiumbatterier
    • 5.4 I olika användningsområden
  • 6 Referenser

Strukturera

Litiumfluorid är en jonförening, det vill säga bildas genom förening av Li-katjonen+ och anjonen F-. Kraften som håller dem ihop är elektrostatisk och kallas jonbindningen..

När litium kombineras ger det en elektron till fluor och lämnar båda i en mer stabil form än den ursprungliga, som förklaras nedan.

Elementet litium har följande elektroniska konfiguration: [He] 1stvå 2s1 och vid överföring av en elektron ser den elektroniska strukturen ut så här: [He] 1stvå vilket är mycket mer stabilt.

Elementet fluor vars elektroniska konfiguration är: [Ne] 1stvå 2stvå 2 s5, när elektronen accepteras förblir den av formen [Ne] 1stvå 2stvå 2 s6, stabilare.

Nomenklatur

- Litiumfluorid

- Fluorolitium

- Litiummonofluorid

Egenskaper

Fysiskt tillstånd

Vitt fast ämne, som kristalliserar i kubisk struktur, som natriumklorid NaCl.

Kubisk struktur av litiumfluorid LiF-kristaller. Benjah-bmm27 [Allmän domän]. Källa: Wikimedia Commons.

Molekylvikt

26 g / mol

Smältpunkt

848,2 ºC

Kokpunkt

1673 ºC, även om det förångas vid 1100-1200 ºC

Densitet

2.640 g / cm3

Brytningsindex

1.3915

Löslighet

Lätt löslig i vatten: 0,27 g / 100 g vatten vid 18 ºC; 0,134 g / 100 g vid 25 ° C Lösligt i surt medium. Olöslig i alkohol.

Andra egenskaper

Dess ångor presenterar dimera arter (LiF)två och trimeric (LiF)3. Med fluorvätesyra bildar HF litiumbifluorid LiHFtvå; med litiumhydroxid bildar ett dubbelsalt LiF, LiOH.

Insamling och plats

Litiumfluorid LiF kan erhållas genom reaktion mellan fluorvätesyra HF och litiumhydroxid LiOH eller litiumkarbonat LitvåCO3.

Det finns dock i små mängder i vissa mineraler såsom lepidolit och i havsvatten..

Litiumfluorid finns i små mängder i havsvatten. Adeeb Atwan [CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)]. Källa: Wikimedia Commons.

Applikationer

I optiska applikationer

LiF används i form av kompakta kristaller i infraröda (IR) spektrofotometrar på grund av den utmärkta dispersionen de uppvisar i våglängdsområdet mellan 4000 och 1600 cm-1.

Stora kristaller av LiF erhålls från mättade lösningar av detta salt. Kan ersätta naturliga fluoritkristaller i olika typer av optiska apparater.

Stora, rena kristaller används i optiska system för ultraviolett (UV), synligt och IR-ljus och i röntgenmonokromatorer (0,03-0,38 nm).

Stor kristall av litiumfluorid LiF, inuti en bägare. V1adis1av [Allmän domän]. Källa: Wikimedia Commons.

Det används också som ett optiskt beläggningsmaterial för UV-regionen på grund av dess breda optiska band, större än för andra metallfluorider..

Genomskinligheten i den långa UV-strålningen (90-200 nm) gör den idealisk som en skyddande beläggning på aluminiumspeglar (Al). LiF / Al-speglar används i optiska teleskopsystem för applikationer i rymden.

Dessa beläggningar uppnås genom fysisk ångavsättning och lagerdeposition på atomnivå..

I joniserande eller farliga strålningsdetektorer

Litiumfluorid har använts i stor utsträckning i termoluminescerande detektorer för foton, neutron och β (beta) partikelstrålning..

Termoluminescerande detektorer sparar strålningsenergin när de utsätts för den. Senare, när de värms upp, släpper de den lagrade energin i form av ljus..

För denna applikation dopas LiF i allmänhet med magnesium (Mg) och titan (Ti) föroreningar. Dessa föroreningar genererar vissa energinivåer som fungerar som hål där elektronerna som frigörs genom strålning fångas. När materialet sedan värms upp återgår dessa elektroner till sitt ursprungliga energiläge och avger ljus.

Ljusets intensitet beror direkt på den energi som absorberas av materialet.

Termoluminescerande LiF-detektorer har testats framgångsrikt för att mäta komplexa strålningsfält, såsom de som finns i Large Hadron Collider, eller LHC. Stor Hadron Collider), beläget i Europeiska organisationen för kärnforskning, känd som CERN (för dess förkortning från franska Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire).

Strålningen i experimenten i detta forskningscenter presenterar hadroner, neutroner och elektroner / positroner, bland andra typer av subatomära partiklar, som alla kan detekteras med LiF.

Som ett material för att förstärka katoden på litiumbatterier

LiF har testats framgångsrikt i form av nanokompositer med kobolt (Co) och järn (Fe) som material för förberedelse. preliminering) av katodmaterialet i litiumjonbatterier.

Under den första laddningscykeln eller bildningssteget för ett litiumjonbatteri sönderdelas den organiska elektrolyten för att bilda en fast fas på anodens yta..

Denna process förbrukar litium från katoden och minskar energi med 5 till 20% av litiumjonbatteriets totala kapacitet..

Av denna anledning har den elektrokemiska förberedelsen av katoden undersökts, vilket genererar en elektrokemisk extraktion av litium från nanokompositen, som fungerar som en litiumdonator, vilket undviker konsumtion av litium från katoden.

LiF / Co och LiF / Fe nanokompositer har hög kapacitet att donera litium till katoden, är enkla att syntetisera, stabila under miljöförhållanden och batteribearbetning.

Litium jon batteri. Författare: Mr. ち ゅ ら さ ​​ん. Lithium_Battery * fotograferingsdag, augusti 2005 * fotograferingsperson Aney. Källa: Wikimedia Commons.

I olika användningsområden

Litiumfluorid används som svetsflöde, särskilt aluminium, och i beläggningar för svetsstänger. Används även i aluminiumreduktionsceller.

Det används ofta vid tillverkning av glasögon (som linser) där expansionskoefficienten minskar. Det används också vid tillverkning av keramik. Dessutom används den vid tillverkning av emaljer och glaslack..

LiF är en komponent av raketbränslen och bränslen för vissa typer av reaktorer..

LiF används också i ljusdioder eller solcellskomponenter för injektion av elektroner i inre lager.

Referenser

  1. Cotton, F. Albert och Wilkinson, Geoffrey. (1980). Avancerad oorganisk kemi. Fjärde upplagan. John Wiley & Sons.
  2. USA National Library of Medicine. (2019). Litiumfluorid. Återställd från: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
  3. Obryk, B. et al. (2008). Svaret från olika typer av TL-litiumfluoriddetektorer på högenergiblandade strålningsfält. Strålningsmätningar 43 (2008) 1144-1148. Återställd från sciencedirect.com.
  4. Sun, Y. et al. (2016). In Situ Chemical Synthesis of Lithium Fluoride / Metal Nanocomposite for High Capacity Prelithiation of Cathodes. Nano Letters 2016, 16, 2, 1497-1501. Återställd från pubs.acs.org.
  5. Hennessy, J. och Nikzad, S. (2018). Atomskiktdeposition av optiska beläggningar av litiumfluorid för ultraviolett. Inorganics 2018, 6, 46. Återställd från mdpi.com.

Ingen har kommenterat den här artikeln än.