리튬 수 소화물 : 구조, 특성, 획득, 용도 - 화학 - 2026

수소화 리튬은 결정질 무기 고체 갖는 화학식의 LiH. 가장 가벼운 무기 염이며 분자량은 8g / mol에 불과합니다. 이는 리튬 이온 리튬의 결합에 의해 형성되는 ⁺ 및 수소 이온 H ^- . 둘 다 이온 결합으로 연결되어 있습니다.

LiH는 융점이 높습니다. 물과 쉽게 반응하며 반응에서 수소 가스가 생성됩니다. 용융 된 리튬 금속과 수소 가스의 반응으로 얻을 수 있습니다. 다른 수 소화물을 얻기 위해 화학 반응에 널리 사용됩니다.

리튬 수 소화물, LiH. 컴퓨터에서 읽을 수있는 작성자가 제공되지 않았습니다. JTiago가 인수했습니다 (저작권 주장에 근거). . 출처 : Wikimedia Commons.

LiH는 원자로에서 발견되는 것과 같은 위험한 방사선, 즉 ALPHA, BETA, GAMMA 방사선, 양성자, X 선 및 중성자로부터 보호하는 데 사용되었습니다.

또한 핵 열 추진에 의해 구동되는 우주 로켓의 물질 보호를 위해 제안되었습니다. 미래의 화성 여행 중에 우주 방사선으로부터 인간을 보호하기위한 연구도 진행되고 있습니다.

구조

리튬, 수소화, 수소는 음의 전하를 갖는 H ^- , 이는 리튬의 형태 인 금속에서 전자 감산 이후 ^+의 이온 .

Li ⁺ 양이온의 전자 구성 은 다음과 같습니다. 1s ² 이는 매우 안정적입니다. 및 하이드 라이드 음이온 H의 전자 구조 ^- 이다 1S ² 또한 매우 안정적이다.

양이온과 음이온은 정전기력에 의해 결합됩니다.

수소화 리튬 결정은 염화나트륨 NaCl과 동일한 구조, 즉 입방정 구조를 갖는다.

리튬 수 소화물의 입방 결정 구조. 저자 : Benjah-bmm27. 출처 : Wikimedia Commons.

명명법

-리튬 수 소화물

-LiH

속성

몸 상태

백색 또는 무색 결정질 고체. 상업용 LiH는 소량의 리튬 금속이 존재하기 때문에 청회색 일 수 있습니다.

분자 무게

8g / 몰

녹는 점

688ºC

비점

850ºC에서 분해됩니다.

자연 발화 온도

200ºC

밀도

0.78g / cm ³

용해도

물과 반응합니다. 에테르와 탄화수소에는 녹지 않습니다.

기타 속성

리튬 수 소화물은 다른 알칼리 금속의 수 소화물보다 훨씬 더 안정적이며 분해없이 녹을 수 있습니다.

적색 이하의 온도로 가열하면 산소의 영향을받지 않습니다. 또한 염소 Cl ₂ 및 염산 HCl의 영향을받지 않습니다 .

LiH가 열 및 습도와 접촉하면 발열 반응 (열 생성)이 발생하고 수소 H ₂ 및 수산화 리튬 LiOH가 발생합니다.

화염, 열 또는 산화 물질과 접촉하여 폭발 할 수있는 미세 먼지를 형성 할 수 있습니다. 폭발하거나 발화 할 수 있으므로 아산화 질소 또는 액체 산소와 접촉해서는 안됩니다.

빛에 노출되면 어두워집니다.

구하기

리튬 수 소화물은 973K (700ºC)의 온도에서 용융 리튬 금속과 수소 가스 사이의 반응에 의해 실험실에서 얻어졌습니다.

2 Li + H ₂ → 2 LiH

용융 된 리튬의 노출 표면이 증가하고 LiH의 침강 시간이 감소하면 좋은 결과를 얻을 수 있습니다. 발열 반응입니다.

위험한 방사선에 대한 보호막으로 사용

LiH는 원자로 및 우주 시스템에서 인간을 보호하는 데 사용하는 것이 매력적인 여러 특성을 가지고 있습니다. 다음은 이러한 특성 중 일부입니다.

-수소 함량이 높고 (H의 중량 기준으로 12.68 %) 단위 부피당 수소 원자 수가 많습니다 (5.85 x 10 ²² H 원자 / cm ³ ).

-녹는 점이 높아 녹지 않고 고온 환경에서 사용할 수 있습니다.

-해리 압력이 낮아 (융점에서 ~ 20 torr) 저 수소 압력 하에서 분해되지 않고 재료를 녹이고 동결시킬 수 있습니다.

-밀도가 낮아 우주 시스템에서 사용하기에 매력적입니다.

-그러나 단점은 열전도율이 낮고 기계적 물성이 떨어진다는 점입니다. 그러나 이것은 적용 가능성을 감소시키지 않았습니다.

-실드 역할을하는 LiH 부품은 열간 또는 냉간 압착과 용융 및 금형에 부어 제조됩니다. 이 마지막 형식이 선호되지만.

-실온에서 부품은 밀폐 된 용기에서 수소의 작은 과압에 의해 물과 수증기로부터 보호되며 고온에서 보호됩니다.

-원자로에서

원자로에는 두 가지 유형의 방사선이 있습니다.

직접 전리 방사선

이들은 알파 (α) 및 베타 (β) 입자 및 양성자와 같이 전하를 운반하는 고 에너지 입자입니다. 이러한 유형의 방사선은 차폐 물질과 매우 강하게 상호 작용하여 물질이 통과하는 물질 원자의 전자와 상호 작용하여 이온화를 일으 킵니다.

간접 전리 방사선

중성자, 감마선 (γ) 및 X 선은 이온화를 유발하는 2 차 하전 입자의 방출을 포함하기 때문에 침투하고 방대한 보호가 필요합니다.

위험한 방사선의 위험을 경고하는 기호입니다. IAEA 및 ISO. 출처 : Wikimedia Commons.

일부 출처에 따르면 LiH는 이러한 유형의 방사선으로부터 물질과 사람을 보호하는 데 효과적입니다.

-핵 열 추진 우주 시스템

LiH는 최근 매우 긴 항해를하는 우주선 핵 열 추진 시스템의 잠재적 인 핵 방사선 차폐 및 중재자로 선택되었습니다.

화성 궤도를 도는 원자력 우주선의 예술가 렌더링. NASA / SAIC / 팻 롤링스. 출처 : Wikimedia Commons.

밀도가 낮고 수소 함량이 높기 때문에 원자로의 질량과 부피를 효과적으로 줄일 수 있습니다.

-우주 방사선으로부터 보호

우주 방사선에 대한 노출은 미래 행성 간 탐사 임무에서 인간 건강에 가장 심각한 위험입니다.

심 우주에서 우주 비행사는 은하 우주선 (고 에너지 이온)과 태양 입자 방출 이벤트 (양성자)의 전체 스펙트럼에 노출됩니다.

방사선 노출의 위험은 임무 기간에 따라 더욱 복잡해집니다. 또한 탐험가가 거주 할 장소의 보호도 고려해야합니다.

화성의 미래 서식지 시뮬레이션. NASA. 출처 : Wikimedia Commons.

이러한 맥락에서 연구 시험 물질 사이의 LiH는 cm 당 그램 당 방사선의 큰 감소 제공 표시된 2018 행할 ² 그러므로 최상의 후보 중 하나는 우주 방사선에 대한 보호에 사용될 되. 그러나 이러한 연구는 심화되어야합니다.

수소의 안전한 저장 및 운송 수단으로 사용

H에서 에너지를 얻기 _{2 것은} 수십 년 동안 연구되어 이미 수송 차량에 화석 연료를 대체 할 응용 프로그램을 발견했다 무언가이다.

H ₂ 는 연료 전지에 사용될 수 있으며 CO ₂ 및 NO _x 생성 감소에 기여 하여 온실 효과와 오염을 방지합니다. 그러나, 저장 및 수송 H에 대한 효율적인 시스템 _이 가벼운 무게, 컴팩트 한 작은 크기로 안전하게, 빠르게 매장을 해제 H 것을 ₂ 단지 빨리 , 아직 발견되지 않았다 .

리튬 하이드 라이드는 H LiH에 대한 높은 저장 용량을 갖는 알칼리 수 소화물의 하나이다 ₂ (H 12.7 중량 %로). 릴리스 H ₂ 다음 반응에 따라 가수 분해 :

LiH + H ₂ O → LiOH + H ₂

LiH는 LiH 1kg 당 0.254kg의 수소를 공급합니다. 또한,이 경량이며, H를위한 소형 매체임을 의미 단위 체적 당 높은 저장 용량을 갖는 ₂ 스토리지 .

연료가 LiH와 같은 금속 수 소화물 형태로 저장된 수소 인 오토바이. 미국 DOE 에너지 효율 및 재생 가능 에너지 (EERE). 출처 : Wikimedia Commons.

또한 LiH는 다른 알칼리 금속 수 소화물보다 쉽게 ​​형성되며 주변 온도와 압력에서 화학적으로 안정적입니다. LiH는 제조업체 또는 공급 업체에서 사용자에게 운송 할 수 있습니다. 그리고, LiH를 가수 분해에 의해, H _(2)가 발생 하고,이 안전하게 이용된다.

형성된 리튬 수산화물 LiOH는 전기 분해에 의해 리튬을 재생하고 다시 LiH를 생산하는 공급자에게 반환 될 수 있습니다.

LiH는 또한 동일한 목적으로 붕산 히드라진과 함께 사용되는 것으로 성공적으로 연구되었습니다.

화학 반응에 사용

LiH는 복잡한 수 소화물의 합성을 허용합니다.

예를 들어, 유기 할로겐화 치환 반응에서 강력한 친핵체 인 리튬 트리 에틸 보로 하이드 라이드를 제조하는 데 사용됩니다.

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