Litiumhydridi

Litiumhydridi Kemialliset ominaisuudet,käyttötarkoitukset,tuotanto

Kemialliset ominaisuudet

Litiumhydridi (LiH) on kiteinen suola-aine (kasvokeskittynyt kuutiomainen), joka on puhtaassa muodossaan valkoista. Esimerkiksi LiH:n korkea vetypitoisuus ja keveys tekevät siitä käyttökelpoisen neutronisuojissa ja moderaattoreissa ydinvoimaloissa. Lisäksi korkea fuusiolämpö yhdistettynä kevyeen painoon tekevät LiH:sta sopivan lämmönvarastointivälineen satelliittien aurinkovoimaloissa, ja sitä voidaan käyttää lämmönsiirtimenä eri sovelluksissa. Tyypillisesti LiH:n tuotantoprosessit edellyttävät LiH:n käsittelyä sen sulamispistettä (688 DC) korkeammissa lämpötiloissa. Tyypin 304L ruostumatonta terästä käytetään monissa sulaa LiH:ta käsittelevissä prosessikomponenteissa.

Litiumhydridi on tyypillinen ioninen hydridi, jossa on litiumkationeja ja hydridi-anioneja. Sulan aineen elektrolyysissä muodostuu katodilla litiummetallia ja anodilla vetyä. Myös litiumhydridin ja veden välinen reaktio, joka johtaa vetykaasun vapautumiseen, on osoitus negatiivisesti varautuneesta vedystä.

Kemialliset ominaisuudet

Litiumhydridi on luonnonvalkoisesta harmaaseen vaihteleva, läpikuultava, hajuton kiinteä aine tai valkoinen jauhe, joka tummuu nopeasti valolle altistuessaan.

Fysikaaliset ominaisuudet

Valkoinen kiteinen kiinteä aine; kuutiomaisia kiteitä; tiheys 0,82 g/cm3; sulaa 686,4 °C:ssa; hajoaa veteen; liukenee happoihin.

Käyttökohteet

Litiumhydridiä käytetään litiumalumiinihydridin ja silaanin valmistuksessa, tehokkaana pelkistysaineena, kondensaatioaineena orgaanisessa synteesissä, kannettavana vedyn lähteenä ja kevyenä ydinsuojamateriaalina. Sitä käytetään nyt lämpöenergian varastointiin avaruusvoimajärjestelmiä varten (Morris et al. 1988).

Käyttökohteet

Litiumhydridi on sinertävänvalkoinen kide, joka on syttyvää kosteudessa.Käytetään vetykaasun lähteenä, joka vapautuu, kun LiH kastuu. LiH on erinomainen kuivausaine ja pelkistysaine sekä kilpi, joka suojaa ydinreaktioissa syntyvältä säteilyltä.

Käyttökohteet

Valmistus

Litiumhydridi valmistetaan kuumentamalla litiummetallia vedyn kanssa yli 440 °C:n lämpötilassa. Reaktio on eksoterminen ja sitä voidaan hallita sen käynnistyttyä ilman ulkoista lämmitystä. Muodostumislämpö on suurempi kuin natriumhydridillä: 2Li + H2 → 2LiH

Määritelmä

litiumhydridi: Valkoinen kiinteä aine,LiH; kuutiomainen; r.d. 0,82; m.p. 680°C; hajoaa noin 850°C:ssa. Sitä tuotetaan elementtien suoralla yhdistämisellä yli 500 °C:n lämpötiloissa. Litiumhydridin sidoksen uskotaan olevan suurelta osin ioninen eli Li+H-, mitä tukee se, että vety vapautuu anodista moltenssisuolan elektrolyysissä. Yhdiste reagoi rajusti ja eksotermisesti veden kanssa, jolloin syntyy vetyä ja litiumhydroksidia.Sitä käytetään pelkistysaineena muiden hydridien valmistukseen, ja 2Hisotooppinen yhdiste, litiumdeuteridi, on erityisen arvokas useiden orgaanisten yhdisteiden deuterointiin.Litiumhydridiä on käytetty myös suojamateriaalina termisille neutroneille.

Reaktiot

Litiumhydridi reagoi voimakkaasti veden kanssa muodostaen litiumhydroksidia vetyä kehittyen:
LiH + H2O → LiOH + H2
Hydridi reagoi myös ammoniakin kanssa muodostaen litiumamidia ja vetyä kehittyen:
LiH + NH3 → LiNH2 + H2
Litiumhydridi on voimakas pelkistysaine ja reagoi siksi happea sisältävien yhdisteiden kanssa. Jopa monet erittäin stabiilit metallien ja epämetallien oksidit voivat pelkistyä. Se pelkistää metallioksidit metalleiksi ja hiilidioksidin hiileksi:
Fe3O4 + 4LiH → 3Fe + 4NaOH
2LiH + CO2 → Li2O + C + H2O
Se käy läpi voimakkaita reaktioita hapettimien kanssa.
Lithiumhydridi reagoi alumiinihydridin kanssa muodostaen litiumalumiinihydridiä, joka on voimakas pelkistysaine: LiH + AlH3 → LiAlH4
Lithiumhydridillä, joka koostuu Li+- ja H-ioneista, on ionisen suolan ominaisuuksia, sekä kationisia että anionisia; kuten vahva elektrolyytti. Näin ollen se dissosioituu Li+- ja H¯-ioneiksi, kun se elektrolysoidaan hieman sen sulamispistettä alhaisemmissa lämpötiloissa. Vetykaasu vapautuu anodilla.
Hydridi-ioni, H:¯ on vahva emäs, reagoi alkoholien kanssa muodostaen alkoksideja ja vapauttaen vetyä:
CH3CH2OH + LiH → CH3CH2OLi + H2
(etanoli) (litiumetoksidi)
(CH3)3COH + LiH → (CH3)3COLi + H2
(tert-butanoli) (litiumtert-butoksidi)

Yleiskuvaus

Valkoinen tai läpikuultava kiteinen massa tai jauhe. Kaupallinen tuote on vaalean sinertävän harmaita kokkareita, jotka johtuvat pienistä määristä kolloidisesti dispergoitunutta litiumia.

Ilmassa & Vesi Reaktiot

Palaa helposti ilmassa, erityisesti jauheena. Saattaa syttyä itsestään kosteassa ilmassa. Reagoi nopeasti veden kanssa muodostaen syövyttävää litiumhydroksidia ja vetyä .

Reaktiivisuusprofiili

Litiumhydridi on voimakas pelkistysaine. Saattaa hajota voimakkaasti joutuessaan kosketuksiin useimpien hapettavien aineiden kanssa. Reagoi eksotermisesti veden kanssa muodostaen syövyttävää litiumhydroksidia ja vetykaasua; vety voi syttyä. Voi syttyä itsestään kosteassa ilmassa. Seokset nestemäisen hapen kanssa ovat räjähtäviä. Syttyy joutuessaan kosketuksiin dityppioksidin kanssa.

Terveysvaara

Litiumhydridin aiheuttama terveysvaara voi johtua seuraavista ominaisuuksista: (1) hydridin syövyttävyys, (2) sen hydrolyysi vahvasti emäksiseksi litiumhydroksidiksi ja (3) litiummetallin myrkyllisyys. Jälkimmäistä ominaisuutta, joka voi johtua litiumhydridin hajoamisesta aiheutuvasta litiumin muodostumisesta ja litiumin aineenvaihdunnallisesta roolista, ei kuitenkaan ole vielä osoitettu.
Tämä yhdiste on erittäin syövyttävä iholle.Kosketus silmiin voi aiheuttaa voimakasta ärsytystä ja mahdollisesti vammoja. Se voi hydrolysoida kehon nesteen kanssa muodostaen litiumhydroksidia,joka on myös syövyttävää iholle ja vahingollista silmille. Eläinkokeet osoittivat, että altistuminen sen pölylle tai höyrylle, jonka pitoisuus ylittää 10 mg/m3 , söi kehon turkkia ja ihoa, aiheutti vakavan silmätulehduksen ja johti ulkoisen nenän limakalvon tuhoutumiseen (ACGIH 1986). Kroonisia vaikutuksia ei havaittu.

Palovaara

Tulipalossa voi muodostua ärsyttäviä alkalihuuruja. Litiumhydridi voi muodostaa ilmassa pölypilviä, jotka voivat räjähtää joutuessaan kosketuksiin liekin, lämmön tai hapettavien aineiden kanssa. Lisäksi tapahtuu itsesyttymistä, kun typpioksiduuli ja litiumhydridi sekoittuvat. Litiumhydridi muodostaa räjähtäviä seoksia myös nestemäisen hapen kanssa. Kosketus lämmön, kosteuden tai hapon kanssa aiheuttaa eksotermisen reaktion ja vedyn sekä litiumhydroksidin kehittymisen. Yhteensopimaton ilman ja kosteuden, typpioksidin, voimakkaiden hapettimien ja nestemäisen hapen kanssa. Litiumhydridi voi syttyä itsestään ilmassa, ja se on säilytettävä ja käsiteltävä poissa kosketuksesta ilman ja kosteuden kanssa. Kaikki kosketukset typpioksidin kanssa; ilmassa olevat jauheet voivat syttyä joutuessaan kosteuteen.

Turvallisuusprofiili

Myrkyllistä hengitettynä. Vakava silmiä, ihoa ja limakalvoja ärsyttävä aine. Kosketuksessa kosteuden kanssa muodostuu litiumhydroksidia. Muodostunut LiOH on hyvin syövyttävää ja siksi erittäin myrkyllistä erityisesti keuhkoille ja hengitysteille, iholle ja limakalvoille. Jauhe syttyy itsestään ilmassa. Kiinteä aine voi syttyä itsestään kosteassa ilmassa. Jauheen ja nestemäisen hapen seokset ovat räjähtäviä. Syttyy joutuessaan kosketuksiin dityppioksidin, hapen + kosteuden kanssa. Tulipalon sammuttamiseen käytetään erityisiä kuivakemikaalisekoituksia. Katso myös LITIUMYHDISTYKSET ja HYDRAIDIT.

Potentiaalinen altistuminen

Litiumhydridiä käytetään litiumalumiinihydridin valmistuksessa; kuivausaineena; sitä käytetään vetygeneraattoreissa ja orgaanisessa synteesissä pelkistysaineena ja kondensaattorina ketonien ja happoestereiden kanssa; sitä käytetään tiettävästi lämpöydinaseissa.

Varastointi

Tuotetta on käsiteltävä inertissä ilmakehässä kontaminaation ja tulipalon välttämiseksi. Jauhemainen litiumhydridi palaa helposti, kun se altistuu ilmalle. Materiaalin suuret kappaleet ovat kuitenkin vähemmän syttyviä. Litiumhydridi, kuten muutkin vahvat emäkset, on haitallista iholle ja sitä on käsiteltävä varoen.

Kuljetus

UN1414 Litium, vaaraluokka: 4.3; Merkinnät:4.3-vaarallinen märkänä aine. UN2805 Litiumhydridi, sulatettu kiinteä, Vaaraluokka: 4.3; Merkinnät:

Puhdistusmenetelmät

Sen pitäisi olla valkoista jauhetta; muussa tapauksessa vaihda se. Se tummuu nopeasti altistuessaan ilmalle ja hajoaa H2O:n vaikutuksesta H2:ksi ja LiOH:ksi ja reagoi alempien alkoholien kanssa. Yhdestä grammasta H2O:ssa vapautuu 2,8 l H2 (voi olla räjähtävää).

Yhteensopimattomuudet

Voimakas pelkistävä aine. Yhteensopimaton hapettimien ja halogenoitujen hiilivetyjen kanssa; hapot voivat aiheuttaa tulipalon ja räjähdyksen. Reagoi veden kanssa muodostaen syövyttävää litiumhydroksidia ja syttyvää vetykaasua; reaktio voi aiheuttaa syttymisen. Voi syttyä itsestään kosteassa ilmassa ja syttyä uudelleen tulipalon sammuttamisen jälkeen. Vaarallinen kastuessaan. Reagoi veden kanssa muodostaen vetyä ja litiumhydroksidia. Jauhe ja nestemäinen happi muodostavat räjähtävän yhdisteen. Hajoaa eksotermisesti joutuessaan kosketuksiin happojen kanssa ja kuumennettaessa noin 500 C:een, jolloin syntyy syttyvää vetykaasua. Reagoi karboksyylihappojen, alempien alkoholien, kloorin ja ammoniakin kanssa (400 C:ssa) muodostaen räjähtävää vetykaasua.

Hävittäminen

Litiumhydridi voidaan sekoittaa hiekkaan, ruiskuttaa butanolilla ja sitten vedellä, neutraloida ja huuhdella viemäriin veden kanssa.