Wodorek litu

Wodorek litu Właściwości chemiczne, zastosowania, produkcja

Właściwości chemiczne

Wodorek litu (LiH) jest substancją krystaliczną (face-centered cubic), która jest biała w czystej postaci, Jako materiał inżynieryjny, ma właściwości interesujące w wielu technologiach. Na przykład, wysoka zawartość wodoru i niewielki ciężar LiH sprawiają, że jest on przydatny do produkcji tarcz neutronowych i moderatorów w elektrowniach jądrowych. Ponadto, wysokie ciepło syntezy w połączeniu z niewielkim ciężarem sprawiają, że LiH jest odpowiednim materiałem do magazynowania ciepła w elektrowniach słonecznych na satelitach i może być wykorzystywany jako radiator w różnych zastosowaniach. Typowe procesy produkcji LiH obejmują obróbkę LiH w temperaturach powyżej jego temperatury topnienia (688 DC). Stal nierdzewna typu 304L jest używana do wielu komponentów procesowych obsługujących stopiony LiH.

Wodorek litu jest typowym wodorkiem jonowym z kationami litu i anionami wodorkowymi. Elektroliza stopionego materiału prowadzi do powstania metalu litu na katodzie i wodoru na anodzie. Reakcja wodorku litu z wodą, w wyniku której wydziela się gazowy wodór, wskazuje również na ujemnie naładowany wodór.

Właściwości chemiczne

Wodorek litu jest białą do szarawej, półprzezroczystą, bezwonną substancją stałą lub białym proszkiem, który szybko ciemnieje pod wpływem światła.

Właściwości fizyczne

Białe krystaliczne ciało stałe; kryształy sześcienne; gęstość 0,82 g/cm3; topi się w temperaturze 686,4°C; rozkłada się w wodzie; rozpuszczalny w kwasach. Wodorek litu jest używany w produkcji wodorku litowo-glinowego i silanu, jako silny środek redukujący, jako czynnik kondensacyjny w syntezie organicznej, jako przenośne źródło wodoru i jako lekki materiał do ekranowania jądrowego. Obecnie jest wykorzystywany do przechowywania energii cieplnej dla systemów zasilania kosmicznego (Morris et al. 1988). Zastosowanie

Przygotowanie

Wodorek litu jest przygotowywany przez ogrzewanie metalu litu z wodorem powyżej 440°C. Reakcja jest egzotermiczna i może być kontrolowana po jej zainicjowaniu, bez zewnętrznego ogrzewania. Ciepło tworzenia jest większe niż w przypadku wodorku sodu: 2Li + H2 → 2LiH

Definicja

Wodorek litu: Białe ciało stałe,LiH; sześcienne; r.d. 0,82; m.p. 680°C; rozkłada się w temp. ok. 850°C. Jest on wytwarzany przez bezpośrednie połączenie pierwiastków w temperaturze powyżej 500°C. Uważa się, że wiązanie w wodorku litu jest w dużej mierze jonowe, tj. Li+H-, co potwierdza fakt, że wodór jest uwalniany z anody podczas elektrolizy soli molowej. Związek ten reaguje gwałtownie i egzotermicznie z wodą, dając wodór i wodorotlenek litu. Jest on stosowany jako środek redukujący do otrzymywania innych wodorków, a związek 2Hizotopowy, deuterek litu, jest szczególnie cenny do deuterowania szeregu związków organicznych.

Reakcje

Wodorek litu energicznie reaguje z wodą, tworząc wodorotlenek litu z wydzieleniem wodoru:
LiH + H2O → LiOH + H2
Wodorek reaguje również z amoniakiem, tworząc amid litu i wydzielając wodór:
LiH + NH3 → LiNH2 + H2
Wodorek litu jest silnym środkiem redukującym i dlatego reaguje ze związkami zawierającymi tlen. Nawet wiele bardzo stabilnych tlenków metali i niemetali może ulec redukcji. Redukuje tlenki metali do metali i dwutlenek węgla do węgla:
Fe3O4 + 4LiH → 3Fe + 4NaOH
2LiH + CO2 → Li2O + C + H2O
Podlega gwałtownym reakcjom z utleniaczami.
Wodorek litu reaguje z wodorkiem glinu tworząc wodorek litowo-glinowy, silny środek redukujący:LiH + AlH3 → LiAlH4
Wodorek litu składający się z jonów Li+ i H- wykazuje właściwości soli jonowej, zarówno kationowej jak i anionowej; takiej jak silny elektrolit. Tak więc, gdy jest poddawany elektrolizie w temperaturze nieco poniżej temperatury topnienia, dysocjuje na jony Li+ i H-. Na anodzie uwalnia się gazowy wodór.
Jon wodorkowy, H:Ż jest silną zasadą, reagowałby z alkoholami, tworząc alkoksyd i uwalniając wodór:
CH3CH2OH + LiH → CH3CH2OLi + H2
(etanol) (etotlenek litu)
(CH3)3COH + LiH → (CH3)3COLi + H2
(tert-butanol) (tert-butlenek litu)

Opis ogólny

Biała lub półprzezroczysta masa krystaliczna lub proszek. Produkt handlowy w postaci jasnoniebiesko-szarych grudek spowodowanych obecnością niewielkich ilości koloidalnie rozproszonego litu.

Powietrze &Reakcje z wodą

Łatwo pali się w powietrzu, szczególnie jeśli jest sproszkowany. Może zapalić się samorzutnie w wilgotnym powietrzu. Reaguje szybko z wodą tworząc żrący wodorotlenek litu i wodór.

Profil reaktywności

Wodorek litu jest silnym środkiem redukującym. Może ulec gwałtownemu rozkładowi w kontakcie z większością materiałów utleniających. Reaguje egzotermicznie z wodą tworząc żrący wodorotlenek litu i wodór gazowy; wodór może się zapalić. Może zapalić się samoistnie w wilgotnym powietrzu. Mieszaniny z ciekłym tlenem są wybuchowe. Zapala się w kontakcie z tlenkiem dinitrogenu .

Zagrożenie dla zdrowia

Zagrożenie dla zdrowia związane z wodorkiem litu można przypisać następującym właściwościom: (1)korozyjności wodorku, (2) jego hydrolizie do silnie zasadowego wodorotlenku litu, oraz (3)toksyczności metalu litu. Jednakże ostatnia właściwość, która może powstać z powodu tworzenia się litu wynikającego z rozkładu wodorku litu i metabolicznej roli litu, nie jest jeszcze ustalona.
Związek ten jest silnie żrący dla skóry.Kontakt z oczami może spowodować poważne podrażnienie i możliwe obrażenia. Może hydrolizować z płynami ustrojowymi, tworząc wodorotlenek litu, który również jest żrący dla skóry i szkodliwy dla oczu. Testy na zwierzętach wykazały, że narażenie na jego pył lub pary w stężeniu przekraczającym 10 mg/m3 spowodowało erozję futra i skóry, wywołało poważne zapalenie oczu i doprowadziło do zniszczenia zewnętrznej przegrody nosowej (ACGIH 1986). Nie zaobserwowano skutków przewlekłych.

Zagrożenie pożarowe

W przypadku pożaru mogą powstać drażniące dymy alkaliczne. Wodorek litu może tworzyć unoszące się w powietrzu chmury pyłu, które mogą eksplodować w kontakcie z płomieniem, ciepłem lub materiałami utleniającymi. Ponadto, spontaniczny zapłon występuje w przypadku zmieszania podtlenku azotu i wodorku litu. Wodorek litu tworzy również wybuchowe mieszaniny z ciekłym tlenem. Kontakt z ciepłem, wilgocią lub kwasem powoduje reakcję egzotermiczną i wydzielanie wodoru oraz wodorotlenku litu. Niekompatybilny z powietrzem i wilgocią, podtlenkiem azotu, silnymi utleniaczami i ciekłym tlenem. Wodorek litu może zapalić się samoistnie w powietrzu i powinien być przechowywany i obsługiwany z dala od kontaktu z powietrzem i wilgocią. Jakikolwiek kontakt z podtlenkiem azotu; proszki unoszące się w powietrzu mogą zapalić się w kontakcie z wilgocią.

Profil bezpieczeństwa

Trucizna przez drogi oddechowe. Silne działanie drażniące na oczy, skórę i błony śluzowe. W kontakcie z wilgocią tworzy się wodorotlenek litu. Powstały LiOH jest bardzo żrący i dlatego silnie toksyczny, szczególnie dla płuc i dróg oddechowych, skóry i błon śluzowych. Proszek ulega samozapłonowi w powietrzu. Ciało stałe może zapalić się samoistnie w wilgotnym powietrzu. Mieszaniny proszku z ciekłym tlenem są wybuchowe. Zapala się w kontakcie z tlenkiem diwitrogenu, tlenem + wilgocią. Do gaszenia pożaru należy używać specjalnych mieszanin suchych chemikaliów. Patrz również KOMPONENTY LITU i WODOROTLENKI.

Potencjalne narażenie

Wodorek litu jest używany do przygotowania wodorku litowo-glinowego; jako środek osuszający; jest używany w generatorach wodoru i w syntezie organicznej jako środek redukujący i kondensujący z ketonami i estrami kwasów; podobno jest używany w broni termojądrowej.

Magazynowanie

Produkt powinien być przechowywany w atmosferze obojętnej, aby uniknąć skażenia i pożaru. Sproszkowany wodorek litu łatwo się pali, gdy jest wystawiony na działanie powietrza. Jednakże duże kawałki materiału są mniej łatwopalne. Wodorek litu, podobnie jak inne silne zasady, jest szkodliwy dla skóry i należy obchodzić się z nim ostrożnie.

Wysyłka

UN1414 Lit, Klasa zagrożenia: 4.3; Etykiety:4.3-Niebezpieczny w stanie mokrym materiał. UN2805 Bezwodnik litu, stopione ciało stałe, Klasa zagrożenia: 4.3; Etykiety: 4.3-Dangerous when wet material

Metody oczyszczania

Powinien mieć postać białego proszku; w przeciwnym razie wymienić. Szybko ciemnieje pod wpływem powietrza i jest rozkładany przez H2O, dając H2 i LiOH, a także reaguje z niższymi alkoholami. Jeden gram w H2O uwalnia 2.8L H2 (może być wybuchowy).

Zgodności

A Silny środek redukujący. Niekompatybilny z utleniaczami, fluorowcowanymi węglowodorami; kwasy mogą powodować pożar i eksplozję. Reaguje z wodą, tworząc żrący wodorotlenek litu i palny wodór gazowy; reakcja może spowodować zapłon. Może ulec samozapłonowi w wilgotnym powietrzu, a po ugaszeniu pożaru może nastąpić ponowny zapłon. Niebezpieczny po zamoczeniu. Reaguje z wodą tworząc wodór i wodorotlenek litu. Sproszkowana forma i ciekły tlen tworzą związek wybuchowy. Rozkłada się egzotermicznie w kontakcie z kwasami i po podgrzaniu do temperatury około 500C, wytwarzając palny wodór gazowy. Reaguje z kwasami karboksylowymi, niższymi alkoholami, chlorem i amoniakiem (w 400C), tworząc wybuchowy wodór gazowy.

Usuwanie odpadów

Wodorek litu może być zmieszany z piaskiem, spryskany butanolem, a następnie wodą, zneutralizowany i spłukany wodą do kanalizacji.