Lithiumhydrid

Lithiumhydrid Kemiske egenskaber, anvendelse, produktion

Kemiske egenskaber

Lithiumhydrid (LiH) er et krystallinsk saltstof (ansigtcentreret kubisk), der er hvidt i sin rene form.Som et teknisk materiale har det egenskaber af interesse i mange teknologier. F.eks. gør LiH’s høje hydrogenindhold og lette vægt det nyttigt til neutronskjolde og moderatorer i atomkraftværker. Desuden gør den høje fusionsvarme kombineret med den lave vægt LiH velegnet til varmelagringsmedier til solkraftværker på satellitter og kan anvendes som kølehoved til forskellige anvendelser. Typisk indebærer processer til fremstilling af LiH håndtering af LiH ved temperaturer over dets smeltepunkt (688 DC). Rustfrit stål af typen 304L anvendes til mange proceskomponenter, der håndterer smeltet LiH.

Lithiumhydrid er et typisk ionisk hydrid med lithiumkationer og hydridanioner. Elektrolyse af smeltet materiale resulterer i dannelse af lithiummetal ved katoden og brint ved anoden. Lithiumhydrid-vand-reaktionen, som resulterer i frigivelse af brintgas, er også tegn på et negativt ladet brint.

Kemiske egenskaber

Litiumhydrid er et råhvidt til gråligt, gennemsigtigt, lugtfrit fast stof eller hvidt pulver, der bliver hurtigt mørkere ved eksponering for lys.

Fysiske egenskaber

Hvidt krystallinsk fast stof; kubiske krystaller; massefylde 0,82 g/cm3; smelter ved 686,4°C; nedbrydes i vand; opløseligt i syrer.

Anvendelser

Lithiumhydrid anvendes til fremstilling af lithiumaluminiumhydrid og silan, som et effektivt reduktionsmiddel, som kondensationsmiddel i organisk syntese, som en bærbar brintkilde og som et letvægtsmateriale til nuklear afskærmning. Det anvendes nu til lagring af termisk energi til rumkraftsystemer (Morris et al. 1988).

Anvendelser

Litiumhydrid er en blåhvid krystal, der er brandfarlig i fugt og anvendes som kilde til brintgas, der frigøres, når LiH bliver vådt. LiH er et fremragende tørremiddel og reduktionsmiddel samt et skjold, der beskytter mod stråling skabt af nukleare reaktioner.

Anvendelser

Fremstilling

Lithiumhydrid fremstilles ved opvarmning af lithiummetal med brint over 440°C. Reaktionen er exotermisk og kan kontrolleres, når den først er startet, uden ekstern opvarmning. Dannelsesvarmen er større end for natriumhydrid: 2Li + H2 → 2LiH

Definition

lithiumhydrid: Et hvidt fast stof,LiH; kubisk; r.d. 0,82; m.p. 680°C; nedbrydes ved ca. 850°C. Det fremstilles ved direkte kombination af elementerne ved temperaturer over 500 °C. Bindingen i lithiumhydrid menes at være overvejende ionisk, dvs. Li+H-, hvilket understøttes af den kendsgerning, at hydrogen frigives fra anoden ved elektrolyse af moltensaltet. Forbindelsen reagerer voldsomt og exotermisk med vand for at afgive hydrogen og lithiumhydroxid.Den anvendes som reduktionsmiddel til fremstilling af andre hydrider, og den 2-hisotopiske forbindelse, lithiumdeuterid, er særlig værdifuld til deutering af en række organiske forbindelser.Lithiumhydrid er også blevet anvendt som afskærmningsmateriale for termiske neutroner.

Reaktioner

Litiumhydrid reagerer kraftigt med vand og danner lithiumhydroxid med udvikling af hydrogen:
LiH + H2O → LiOH + H2
Hydridet reagerer også med ammoniak og danner lithiumamid med udvikling af hydrogen:
LiH + NH3 → LiNH2 + H2
Lithiumhydrid er et stærkt reduktionsmiddel og vil derfor reagere med forbindelser, der indeholder oxygen. Selv mange meget stabile oxider af metaller og ikke-metaller kan reduceres. Det reducerer metaloxider til metaller og kuldioxid til kulstof:
Fe3O4 + 4LiH → 3Fe + 4NaOH
2LiH + CO2 → Li2O + C + H2O
Det undergår voldsomme reaktioner med oxiderende stoffer.
Lithiumhydrid reagerer med aluminiumhydrid og danner lithiumaluminiumhydrid, et kraftigt reduktionsmiddel:LiH + AlH3 → LiAlH4
Lithiumhydrid bestående af Li+- og H-ioner udviser egenskaber som et ionisk salt, både kationisk og anionisk; f.eks. en stærk elektrolyt. Når det således elektrolyseres ved temperaturer lidt under dets smeltepunkt, dissocieres det til Li+- og H¯-ioner. Der frigøres brintgas ved anoden.
Hydridionen, H:¯, der er en stærk base, vil reagere med alkoholer og danne alkoxider og frigive hydrogen:
CH3CH2OH + LiH → CH3CH2OLi + H2
(ethanol) (lithiumethoxid)
(CH3)3COH + LiH → (CH3)3COLi + H2
(tert-butanol) (lithiumtert-butoxid)

Generel beskrivelse

En hvid eller gennemsigtig krystallinsk masse eller pulver. Det kommercielle produkt er lyse blågrå klumper på grund af tilstedeværelsen af meget små mængder kolloidalt dispergeret lithium.

Luft &Vand Reaktioner

Brænder let i luft, især hvis det er pulveriseret. Kan antændes spontant i fugtig luft. Reagerer hurtigt med vand og danner ætsende lithiumhydroxid og hydrogen .

Reaktivitetsprofil

Lithiumhydrid er et stærkt reduktionsmiddel. Kan nedbrydes voldsomt i kontakt med de fleste oxiderende materialer. Reagerer eksotermisk med vand og danner ætsende lithiumhydroxid og brintgas; brinten kan antændes. Kan antændes spontant i fugtig luft. Blandinger med flydende ilt er eksplosive. Antændes ved kontakt med dinitrogenoxid .

Sundhedsfare

Sundhedsfaren som følge af lithiumhydrid kan tilskrives følgende egenskaber: (1) hydridets ætsende virkning, (2) dets hydrolyse til stærkt basisk lithiumhydroxid og (3) lithiummetallets giftighed. Sidstnævnte egenskab, som kan opstå på grund af dannelsen af lithium som følge af nedbrydningen af lithiumhydrid og lithiums metaboliske rolle, er imidlertid endnu ikke fastslået.
Denne forbindelse er stærkt ætsende for huden.Kontakt med øjnene kan medføre alvorlig irritation og mulig skade. Det kan hydrolyseres med kropsvæske og danne lithiumhydroxid, som også er ætsende for huden og skadeligt for øjnene. Dyreforsøg viste, at eksponering for dets støv eller damp ved en koncentration på over 10 mg/m3 æderede kroppens pels og hud, forårsagede alvorlig øjenbetændelse og førte til ødelæggelse af ydre nasalseptum (ACGIH 1986). Der blev ikke observeret nogen kroniske virkninger.

Brandfare

Ved en brand kan der dannes irriterende alkaliske dampe. Lithiumhydrid kan danne luftbårne støvskyer, som kan eksplodere ved kontakt med flammer, varme eller oxiderende materialer. Desuden kan der opstå selvantændelse, når lattergas og lithiumhydrid blandes. Litiumhydrid danner også eksplosive blandinger med flydende oxygen. Ved kontakt med varme, fugt eller syre opstår der en eksotermisk reaktion og udvikling af hydrogen og lithiumhydroxid. Uforeneligt med luft og fugt, lattergas, stærke oxidationsmidler og flydende ilt. Lithiumhydrid kan antændes spontant i luft og bør opbevares og håndteres uden kontakt med luft og fugt. Enhver kontakt med lattergas; luftbårne pulvere kan antændes ved kontakt med fugt.

Sikkerhedsprofil

Giftig ved indånding. Alvorlig øjen-, hud- og slimhindeirritation. Ved kontakt med fugt dannes lithiumhydroxid. Den dannede LiOH er meget ætsende og derfor meget giftig, især for lunger og åndedrætsveje, hud og slimhinder. Pulveret antændes spontant i luft. Det faste stof kan antændes spontant i fugtig luft. Blandinger af pulveret med flydende ilt er eksplosive. Iltning ved kontakt med dinitrogenoxid, ilt + fugt. Til brandbekæmpelse skal der anvendes særlige blandinger af tørre kemikalier. Se også LITHIUMFORENINGER og HYDRIDER.

Potentiel eksponering

Lithiumhydrid anvendes til fremstilling af lithiumaluminiumhydrid; som tørremiddel; det anvendes i hydrogengeneratorer og i organisk syntese som reduktionsmiddel og kondensationsmiddel med ketoner og syreestere; det anvendes efter sigende i termonukleare våben.

opbevaring

Produktet bør håndteres under en inert atmosfære for at undgå forurening og brand. Pulveriseret lithiumhydrid brænder let, når det udsættes for luft. Store stykker af materialet er dog mindre brandfarlige. Lithiumhydrid er ligesom andre stærke baser skadeligt for huden og bør håndteres med forsigtighed.

Sendelse

UN1414 Lithium, fareklasse: 4.3; Etiketter: 4.3 Farlig ved vådt materiale. UN2805 Lithiumhydrid, smeltet fast stof, fareklasse: UN2805 Lithiumhydrid, smeltet fast stof, fareklasse: 4.3; Etiketter: 4.3 Farlig ved vådt materiale

Rensningsmetoder

Det skal være et hvidt pulver; ellers udskiftes det. Det bliver hurtigt mørkt ved udsættelse for luft og nedbrydes af H2O til H2 og LiOH og reagerer med lavere alkoholer. Et gram i H2O frigør 2,8 l H2 (kan være eksplosivt).

Inkompatibiliteter

Et stærkt reduktionsmiddel. Inkompatibel med oxidationsmidler, halogenerede kulbrinter; syrer kan forårsage brand og eksplosion. Reagerer med vand og danner ætsende lithiumhydroxid og brandfarlig brintgas; reaktionen kan forårsage antændelse. Kan antændes spontant i fugtig luft og kan antændes igen, efter at ilden er slukket. Farlig, når den er våd. Reagerer med vand og danner hydrogen og lithiumhydroxid. Pulverform og flydende ilt danner en eksplosiv forbindelse. Nedbrydes eksotermisk ved kontakt med syrer og ved opvarmning til ca. 500 C, idet der dannes brændbar brintgas. Reagerer med carboxylsyrer, lavere alkoholer, klor og ammoniak (ved 400C) og danner eksplosiv brintgas.

Bortskaffelse af affald

Lithiumhydrid kan blandes med sand, sprøjtes med butanol og derefter med vand, neutraliseres og skylles til kloak med vand.