Litiumhydrid

Litiumhydrid Kemiska egenskaper, användning, produktion

Kemiska egenskaper

Litiumhydrid (LiH) är en kristallin saltsubstans (kubiskt ansiktscentrerad) som är vit i sin rena form. Till exempel gör LiH:s höga vätehalt och låga vikt det användbart för neutronsköldar och moderatorer i kärnkraftverk. Dessutom gör den höga fusionsvärmen i kombination med den låga vikten LiH lämplig som värmelagringsmedia för solkraftverk på satelliter och kan användas som värmesänka för olika tillämpningar. Typiskt sett innebär processer för produktion av LiH att LiH hanteras vid temperaturer över dess smältpunkt (688 DC). Rostfritt stål av typ 304L används för många processkomponenter som hanterar smält LiH.

Lithiumhydrid är en typisk jonisk hydrid med litiumkatjoner och hydridanjoner. Elektrolys av smält material resulterar i bildning av litiummetall vid katoden och väte vid anoden. Reaktionen litiumhydrid-vatten, som resulterar i att vätgas frigörs, är också ett tecken på ett negativt laddat väte.

Kemiska egenskaper

Litiumhydrid är ett gråvitt till gråaktigt, genomskinligt, luktfritt fast ämne eller vitt pulver som mörknar snabbt vid exponering för ljus.

Fysiska egenskaper

Vitt kristallint fast ämne; kubiska kristaller; densitet 0,82 g/cm3; smälter vid 686,4°C; sönderdelas i vatten; löslig i syror.

Användningar

Litiumhydrid används vid tillverkning av litiumaluminiumhydrid och silan, som ett kraftfullt reduktionsmedel, som kondensationsmedel vid organisk syntes, som en bärbar vätekälla och som ett lättviktigt kärnvapenavskärmningsmaterial. Den används nu för att lagra värmeenergi för rymdkraftsystem (Morris et al. 1988).

Användningar

Litiumhydrid är en blåvit kristall som är brandfarlig i fukt och används som källa till vätgas som frigörs när LiH blir våt. LiH är ett utmärkt torkmedel och reduktionsmedel samt en sköld som skyddar mot strålning som skapas av kärnreaktioner.

Användningar

Förberedelse

Litiumhydrid framställs genom att värma litiummetallen med väte över 440°C. Reaktionen är exotermisk och kan kontrolleras när den väl har inletts, utan extern uppvärmning. Bildningsvärmen är större än för natriumhydrid: 2Li + H2 → 2LiH

Definition

litiumhydrid: Ett vitt fast ämne, LiH; kubiskt; r.d. 0,82; m.p. 680°C; sönderdelas vid ca 850°C. Den framställs genom direkt kombination av grundämnena vid temperaturer över 500 °C. Bindningen i litiumhydrid tros till stor del vara jonisk, dvs. Li+H-, vilket stöds av det faktum att väte frigörs från anoden vid elektrolys av moltensaltet. Föreningen reagerar våldsamt och exotermiskt med vatten för att avge väte och litiumhydroxid.Den används som reduktionsmedel för att framställa andra hydrider och den 2-hisotopiska föreningen, litiumdeuterid, är särskilt värdefull för deuterering av en rad organiska föreningar.Litiumhydrid har också använts som avskärmningsmaterial för termiska neutroner.

Reaktioner

Litiumhydrid reagerar kraftigt med vatten och bildar litiumhydroxid med väteutveckling:
LiH + H2O → LiOH + H2
Hydriden reagerar också med ammoniak och bildar litiumamid med väteutveckling:
LiH + NH3 → LiNH2 + H2
Litiumhydrid är ett starkt reduktionsmedel och skulle därför reagera med föreningar som innehåller syre. Även många mycket stabila oxider av metaller och ickemetaller kan reduceras. Den reducerar metalloxider till metaller och koldioxid till kol:
Fe3O4 + 4LiH → 3Fe + 4NaOH
2LiH + CO2 → Li2O + C + H2O
Den genomgår våldsamma reaktioner med oxidationsmedel.
Litiumhydrid reagerar med aluminiumhydrid och bildar litiumaluminiumhydrid, ett kraftfullt reduktionsmedel:LiH + AlH3 → LiAlH4
Litiumhydrid som består av Li+- och H-joner uppvisar egenskaper hos ett joniskt salt, både katjoniskt och anjoniskt; såsom en stark elektrolyt. När den elektrolyseras vid temperaturer något under dess smältpunkt dissocieras den därför till Li+- och H¯-joner. Vätgas frigörs vid anoden.
Hydridjonen, H:¯ som är en stark bas, skulle reagera med alkoholer och bilda alkoxider och frigöra väte:
CH3CH2OH + LiH → CH3CH2OLi + H2
(etanol) (litiumetoxider)
(CH3)3COH + LiH → (CH3)3COLi + H2
(tert-butanol) (litiumtert-butoxid)

Allmän beskrivning

En vit eller genomskinlig kristallin massa eller pulver. Den kommersiella produkten är ljusblågrå klumpar på grund av närvaron av små mängder kolloidalt dispergerat litium.

Luft & Vattenreaktioner

Brinner lätt i luft, särskilt om det är pulveriserat. Kan antändas spontant i fuktig luft. Reagerar snabbt med vatten och bildar kaustisk litiumhydroxid och väte .

Reaktivitetsprofil

Litiumhydrid är ett starkt reduktionsmedel. Kan sönderdelas våldsamt i kontakt med de flesta oxiderande material. Reagerar exotermiskt med vatten och bildar kaustisk litiumhydroxid och vätgas; vätgasen kan antändas. Kan antändas spontant i fuktig luft. Blandningar med flytande syre är explosiva. Antänds vid kontakt med dikväveoxid.

Hälsofara

Hälsofara på grund av litiumhydrid kan tillskrivas följande egenskaper: (1) hydridens korrosivitet, (2) dess hydrolys till starkt basisk litiumhydroxid och (3) litiummetallens toxicitet. Den sistnämnda egenskapen, som kan uppstå på grund av bildandet av litium vid nedbrytning av litiumhydrid och litiums metaboliska roll, är dock ännu inte fastställd.
Denna förening är starkt frätande för huden.Kontakt med ögonen kan ge allvarlig irritation och möjlig skada. Den kan hydrolyseras med kroppsvätska och bilda litiumhydroxid, som också är frätande för huden och skadligt för ögonen. Djurförsök visade att exponering för dess damm eller ånga vid en nivå över 10 mg/m3 eroderade kroppens päls och hud, orsakade allvarlig ögoninflammation och ledde till förstörelse av yttre nasalseptum (ACGIH 1986). Inga kroniska effekter observerades.

Brandfarlighet

Vid en brand kan irriterande alkaliångor bildas. Litiumhydrid kan bilda luftburna stoftmoln som kan explodera vid kontakt med eld, värme eller oxiderande material. Dessutom uppstår självantändning när lustgas och litiumhydrid blandas. Litiumhydrid bildar också explosiva blandningar med flytande syre. Kontakt med värme, fukt eller syra orsakar exotermisk reaktion och utveckling av väte och litiumhydroxid. Inkompatibelt med luft och fukt, lustgas, starka oxidationsmedel och flytande syre. Litiumhydrid kan antändas spontant i luft och bör förvaras och hanteras så att den inte kommer i kontakt med luft och fukt. All kontakt med lustgas; luftburna pulver kan antändas när de når fukt.

Säkerhetsprofil

Gift vid inandning. Allvarligt irriterande för ögon, hud och slemhinnor. Vid kontakt med fukt bildas litiumhydroxid. Den LiOH som bildas är mycket kaustisk och därför mycket giftig, särskilt för lungor och luftvägar, hud och slemhinnor. Pulvret antänds spontant i luft. Det fasta ämnet kan antändas spontant i fuktig luft. Blandningar av pulvret med flytande syre är explosiva. Det antänds vid kontakt med dikväveoxid, syre + fukt. För att bekämpa brand används speciella blandningar av torrkemikalier. Se även LITUMFÖRENINGAR och VÄTSKA.

Potentiell exponering

Litiumhydrid används vid framställning av litiumaluminiumhydrid, som torkmedel, i vätgasgeneratorer och i organisk syntes som reduktions- och kondensationsmedel för ketoner och syraestrar, samt enligt uppgift i termonukleära vapen.

Lagring

Produkten bör hanteras i en inert atmosfär för att undvika kontaminering och brand. Pulveriserad litiumhydrid brinner lätt när den utsätts för luft. Stora bitar av materialet är dock mindre brandfarliga. Litiumhydrid, liksom andra starka baser, är skadligt för huden och bör hanteras med försiktighet.

Transport

UN1414 Litium, faroklass: 4.3; Etiketter: 4.3-Farligt i vått tillstånd. UN2805 Litiumhydrid, smält fast ämne, faroklass: 4.3; Etiketter: UN4.3: 4.3-Dangerous when wet material

Purification Methods

Det ska vara ett vitt pulver, annars byt ut det. Det mörknar snabbt när det utsätts för luft och sönderdelas av H2O till H2 och LiOH och reagerar med lägre alkoholer. Ett gram i H2O frigör 2,8 liter H2 (kan vara explosivt).

Inkompatibiliteter

Ett starkt reduktionsmedel. Inkompatibelt med oxidationsmedel, halogenerade kolväten; syror kan orsaka brand och explosion. Reagerar med vatten och bildar kaustisk litiumhydroxid och brännbar vätgas; reaktionen kan orsaka antändning. Kan antändas spontant i fuktig luft och kan åter antändas efter att branden släckts. Farligt i vått tillstånd. Reagerar med vatten och bildar väte och litiumhydroxid. Pulverform och flytande syre bildar en explosiv förening. Nedbryts exotermiskt vid kontakt med syror och vid upphettning till ca 500 C, varvid brännbar vätgas bildas. Reagerar med karboxylsyror, lägre alkoholer, klor och ammoniak (vid 400 C) och bildar explosiv vätegas.

Avfallshantering

Litiumhydrid kan blandas med sand, sprutas med butanol och sedan med vatten, neutraliseras och spolas ut i avloppet med vatten.