Lithiumhydrid

Lithiumhydrid Chemische Eigenschaften, Verwendung, Herstellung

Chemische Eigenschaften

Lithiumhydrid (LiH) ist ein kristallines Salz (kubisch flächenzentriert), das in reiner Form weiß ist. Als technisches Material hat es Eigenschaften, die für viele Technologien interessant sind. Der hohe Wasserstoffgehalt und das geringe Gewicht von LiH machen es zum Beispiel für Neutronenabschirmungen und Moderatoren in Kernkraftwerken nützlich. Darüber hinaus eignet sich LiH aufgrund seiner hohen Schmelzwärme in Verbindung mit seinem geringen Gewicht als Wärmespeicher für Solarkraftwerke auf Satelliten und kann als Wärmesenke für verschiedene Anwendungen genutzt werden. Bei der Herstellung von LiH wird es in der Regel bei Temperaturen oberhalb seines Schmelzpunktes (688 DC) verarbeitet. Edelstahl des Typs 304L wird für viele Prozesskomponenten verwendet, die geschmolzenes LiH handhaben.

Lithiumhydrid ist ein typisches ionisches Hydrid mit Lithiumkationen und Hydridanionen. Bei der Elektrolyse von geschmolzenem Material bildet sich an der Kathode Lithiummetall und an der Anode Wasserstoff. Die Lithiumhydrid-Wasser-Reaktion, die zur Freisetzung von Wasserstoffgas führt, ist ebenfalls ein Hinweis auf einen negativ geladenen Wasserstoff.

Chemische Eigenschaften

Lithiumhydrid ist ein cremefarbener bis gräulicher, durchscheinender, geruchloser Feststoff oder weißes Pulver, das bei Lichteinwirkung schnell dunkler wird.

Physikalische Eigenschaften

Weißer kristalliner Feststoff; kubische Kristalle; Dichte 0,82 g/cm3; schmilzt bei 686,4°C; zersetzt sich in Wasser; löslich in Säuren.

Verwendungen

Lithiumhydrid wird zur Herstellung von Lithiumaluminiumhydrid und Silan, als leistungsfähiges Reduktionsmittel, als Kondensationsmittel in der organischen Synthese, als tragbare Wasserstoffquelle und als leichtes nukleares Abschirmmaterial verwendet. Derzeit wird es zur Speicherung von Wärmeenergie für Weltraumkraftwerke verwendet (Morris et al. 1988).

Verwendungen

Lithiumhydrid ist ein bläulich-weißer Kristall, der in Feuchtigkeit entflammbar ist und als Quelle für Wasserstoffgas dient, das freigesetzt wird, wenn LiH nass wird. LiH ist ein ausgezeichnetes Trockenmittel und Reduktionsmittel sowie ein Schutzschild, das vor Strahlung schützt, die durch Kernreaktionen entsteht.

Verwendungen

Herstellung

Lithiumhydrid wird durch Erhitzen von Lithiummetall mit Wasserstoff auf über 440°C hergestellt. Die Reaktion ist exotherm und kann, sobald sie in Gang gesetzt ist, ohne externe Heizung kontrolliert werden. Die Bildungswärme ist größer als die von Natriumhydrid:2Li + H2 → 2LiH

Definition

Lithiumhydrid: Ein weißer Feststoff,LiH; kubisch; r.d. 0,82; m.p. 680°C; zersetzt sich bei etwa 850°C. Es wird durch direkte Verbindung der Elemente bei Temperaturen über 500 °C hergestellt. Es wird angenommen, dass die Bindung in Lithiumhydrid weitgehend ionisch ist, d. h. Li+H-, was durch die Tatsache bestätigt wird, dass bei der Elektrolyse des Salzes Wasserstoff von der Anode freigesetzt wird. Die Verbindung reagiert heftig und exotherm mit Wasser, wobei Wasserstoff und Lithiumhydroxid freigesetzt werden. Sie wird als Reduktionsmittel zur Herstellung anderer Hydride verwendet, und die 2-Hisotopen-Verbindung Lithiumdeuterid ist besonders wertvoll für die Deuterierung einer Reihe organischer Verbindungen.Lithiumhydrid wurde auch als Abschirmungsmaterial für thermische Neutronen verwendet.

Reaktionen

Lithiumhydrid reagiert heftig mit Wasser und bildet Lithiumhydroxid unter Entwicklung von Wasserstoff:
LiH + H2O → LiOH + H2
Das Hydrid reagiert auch mit Ammoniak unter Bildung von Lithiumamid und Entwicklung von Wasserstoff:
LiH + NH3 → LiNH2 + H2
Lithiumhydrid ist ein starkes Reduktionsmittel und würde daher mit Verbindungen reagieren, die Sauerstoff enthalten. Auch viele sehr stabile Oxide von Metallen und Nichtmetallen können reduziert werden. Es reduziert Metalloxide zu Metallen und Kohlendioxid zu Kohlenstoff:
Fe3O4 + 4LiH → 3Fe + 4NaOH
2LiH + CO2 → Li2O + C + H2O
Mit Oxidationsmitteln geht es heftige Reaktionen ein.
Lithiumhydrid reagiert mit Aluminiumhydrid und bildet Lithiumaluminiumhydrid, ein starkes Reduktionsmittel:LiH + AlH3 → LiAlH4
Lithiumhydrid besteht aus Li+ und H- Ionen und weist die Eigenschaften eines ionischen Salzes auf, sowohl kationisch als auch anionisch, wie ein starker Elektrolyt. So dissoziiert es bei der Elektrolyse bei Temperaturen knapp unter seinem Schmelzpunkt in Li+- und H¯-Ionen. An der Anode wird Wasserstoffgas freigesetzt.
Das Hydrid-Ion, H:¯ ist eine starke Base, würde mit Alkoholen reagieren, Alkoxide bilden und Wasserstoff freisetzen:
CH3CH2OH + LiH → CH3CH2OLi + H2
(Ethanol) (Lithiumethoxid)
(CH3)3COH + LiH → (CH3)3COLi + H2
(tert-Butanol) (Lithium-tert-Butoxid)

Allgemeine Beschreibung

Eine weiße oder durchscheinende kristalline Masse oder ein Pulver. Das Handelsprodukt ist ein leicht bläulich-grauer Klumpen, der durch das Vorhandensein von winzigen Mengen kolloidal dispergierten Lithiums entsteht.

Luft &Wasserreaktionen

Brennt leicht an der Luft, besonders wenn es pulverisiert ist. Kann sich in feuchter Luft spontan entzünden. Reagiert schnell mit Wasser unter Bildung von ätzendem Lithiumhydroxid und Wasserstoff.

Reaktivitätsprofil

Lithiumhydrid ist ein starkes Reduktionsmittel. Kann sich in Kontakt mit den meisten oxidierenden Materialien heftig zersetzen. Reagiert exotherm mit Wasser unter Bildung von ätzendem Lithiumhydroxid und Wasserstoffgas; der Wasserstoff kann sich entzünden. Kann sich in feuchter Luft spontan entzünden. Gemische mit flüssigem Sauerstoff sind explosiv. Entzündet sich bei Kontakt mit Distickstoffoxid.

Gesundheitsgefährdung

Die Gesundheitsgefährdung durch Lithiumhydrid kann auf die folgenden Eigenschaften zurückzuführen sein: (1) die Ätzwirkung des Hydrids, (2) seine Hydrolyse zu stark basischem Lithiumhydroxid und (3) die Toxizität des Lithiummetalls. Die letztgenannte Eigenschaft, die sich aus der Bildung von Lithium bei der Zersetzung von Lithiumhydrid und der metabolischen Rolle von Lithium ergeben kann, ist jedoch noch nicht nachgewiesen.
Diese Verbindung ist stark ätzend für die Haut, der Kontakt mit den Augen kann zu schweren Reizungen und möglichen Verletzungen führen. Sie kann mit Körperflüssigkeit hydrolysieren und dabei Lithiumhydroxid bilden, das ebenfalls ätzend für die Haut und schädlich für die Augen ist. Tierversuche haben gezeigt, dass eine Exposition gegenüber Staub oder Dämpfen mit einer Konzentration von mehr als 10 mg/m3 zu einer Abtragung des Körperfells und der Haut, zu schweren Augenentzündungen und zur Zerstörung der äußeren Nasenscheidewand führt (ACGIH 1986). Es wurden keine chronischen Wirkungen beobachtet.

Brandgefahr

Im Brandfall können sich reizende Alkalidämpfe bilden. Lithiumhydrid kann Staubwolken in der Luft bilden, die bei Kontakt mit Flammen, Hitze oder oxidierenden Materialien explodieren können. Außerdem kommt es zu einer Selbstentzündung, wenn Distickstoffoxid und Lithiumhydrid gemischt werden. Lithiumhydrid bildet auch mit flüssigem Sauerstoff explosive Gemische. Bei Kontakt mit Hitze, Feuchtigkeit oder Säure kommt es zu einer exothermen Reaktion und der Bildung von Wasserstoff sowie Lithiumhydroxid. Unverträglich mit Luft und Feuchtigkeit, Distickstoffoxid, starken Oxidationsmitteln und flüssigem Sauerstoff. Lithiumhydrid kann sich an der Luft spontan entzünden und sollte daher nicht in Kontakt mit Luft und Feuchtigkeit gebracht werden. Jeder Kontakt mit Distickstoffmonoxid; luftgetragene Pulver können sich bei Kontakt mit Feuchtigkeit entzünden.

Sicherheitsprofil

Giftig beim Einatmen. Starke Reizung von Augen, Haut und Schleimhäuten. Bei Kontakt mit Feuchtigkeit wird Lithiumhydroxid gebildet. Das gebildete LiOH ist sehr ätzend und daher hochgiftig, insbesondere für Lunge und Atemwege, Haut und Schleimhäute. Das Pulver entzündet sich spontan an der Luft. Der Feststoff kann sich an feuchter Luft spontan entzünden. Gemische des Pulvers mit flüssigem Sauerstoff sind explosiv. Entzündet sich bei Kontakt mit Distickstoffoxid, Sauerstoff + Feuchtigkeit. Zur Brandbekämpfung sind spezielle Trockenchemikalienmischungen zu verwenden. Siehe auch LITHIUMVERBINDUNGEN und HYDRIDEN.

Potenzielle Exposition

Lithiumhydrid wird bei der Herstellung von Lithiumaluminiumhydrid verwendet; als Trockenmittel; es wird in Wasserstoffgeneratoren und in der organischen Synthese als Reduktionsmittel und Kondensationsmittel mit Ketonen und Säureestern verwendet; es wird angeblich in thermonuklearen Waffen verwendet.

Lagerung

Das Produkt sollte unter einer inerten Atmosphäre gehandhabt werden, um eine Kontamination und einen Brand zu vermeiden. Lithiumhydrid in Pulverform brennt leicht, wenn es der Luft ausgesetzt wird. Große Teile des Materials sind jedoch weniger brennbar. Lithiumhydrid ist, wie andere starke Basen, schädlich für die Haut und sollte mit Vorsicht behandelt werden.

Versand

UN1414 Lithium, Gefahrenklasse: 4.3; Kennzeichnungen:4.3-Gefahrstoff, wenn nass. UN2805 Lithiumhydrid, geschmolzener Feststoff, Gefahrenklasse: 4.3; Kennzeichnungen: 4.3-Gefährlich, wenn nasses Material

Reinigungsmethoden

Es sollte ein weißes Pulver sein; andernfalls ersetzen Sie es. Es dunkelt an der Luft schnell nach und wird durch H2O zu H2 und LiOH zersetzt und reagiert mit niederen Alkoholen. Ein Gramm in H2O setzt 2,8 l H2 frei (könnte explosiv sein).

Unverträglichkeiten

Ein starkes Reduktionsmittel. Unverträglich mit Oxidationsmitteln, Halogenkohlenwasserstoffen; Säuren können Feuer und Explosionen verursachen. Reagiert mit Wasser unter Bildung von ätzendem Lithiumhydroxid und brennbarem Wasserstoffgas; Reaktion kann Entzündung verursachen. Kann sich in feuchter Luft selbst entzünden und nach dem Löschen des Feuers wieder aufflammen. Gefährlich bei Nässe. Reagiert mit Wasser unter Bildung von Wasserstoff und Lithiumhydroxid. Pulverförmige Form und flüssiger Sauerstoff bilden eine explosive Verbindung. Zersetzt sich exotherm bei Kontakt mit Säuren und beim Erhitzen auf ca. 500 C unter Bildung von entzündlichem Wasserstoffgas. Reagiert mit Carbonsäuren, niederen Alkoholen, Chlor und Ammoniak (bei 400 C) unter Bildung von explosivem Wasserstoffgas.

Entsorgung

Lithiumhydrid kann mit Sand gemischt, mit Butanol und dann mit Wasser besprüht, neutralisiert und mit Wasser in die Kanalisation gespült werden.