FLUORURĂ DE LITIU: STRUCTURĂ, PROPRIETĂȚI, OBȚINERE, UTILIZĂRI - CHIMIE - 2025

Fluorura de litiu este un solid anorganic cu formula chimică LiF. Acesta este alcătuit din Li ⁺ și F ^- ioni, care sunt legate printr - o legătură ionică. Se găsește în cantități mici în diferite minerale, în special în silicați precum lepidolit, în apa de mare și în multe godeuri minerale.

A fost utilizat pe scară largă în dispozitive optice datorită transparenței sale într-o gamă largă de lungimi de undă, de la spectrul infraroșu (IR) până la ultravioleta UV, prin vizibil.

Lepidolit, mineral care conține cantități mici de fluorură de litiu LiF. Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0. Sursa: Wikimedia Commons.

A fost, de asemenea, utilizat în dispozitive pentru detectarea radiațiilor periculoase în locurile de muncă în care oamenii sunt expuși la ele pentru o perioadă scurtă de timp. În plus, este utilizat ca material pentru topirea aluminiului sau pentru fabricarea ochelarilor pentru lentile sau ochelari și pentru fabricarea ceramicii.

Servește ca material pentru acoperirea componentelor bateriilor cu ioni de litiu și pentru a preveni pierderea inițială a încărcării acestora.

Structura

Fluorură de litiu este un compus ionic, care este format prin unirea dintre Li ⁺ cation și F ^- anion . Forța care le ține împreună este electrostatică și se numește legătura ionică.

Când litiu se combină, el cedează un electron la fluor, lăsând ambele într-o formă mai stabilă decât cea inițială, așa cum este explicat mai jos.

Elementul litiu are următoarea configurație electronică: 1s ² 2s ¹ și atunci când un electron este transferat, structura electronică arată astfel: 1s ^2, care este mult mai stabilă.

Elementul fluor a cărui configurație electronică este: 1s ² 2s ² 2p ⁵ , la acceptarea electronului, rămâne de forma 1s ² 2s ² 2p ⁶ , mai stabil.

Nomenclatură

- Fluorură de litiu

- Fluorolit

- Monofluorură de litiu

Proprietăți

Stare fizică

Solid alb, care se cristalizează în structura cubică, ca NaCl clorură de sodiu.

Structura cubică a cristalelor de fluor de litiu LiF. Benjah-bmm27. Sursa: Wikimedia Commons.

Greutate moleculară

26 g / mol

Punct de topire

848,2 ºC

Punct de fierbere

1673 ºC, deși se volatilizează la 1100-1200 ºC

Densitate

2,640 g / cm ³

Indicele de refracție

1.3915

Solubilitate

Ușor solubil în apă: 0,27 g / 100 g apă la 18 ºC; 0,134 g / 100 g la 25 ° C. Solubil în mediu acid. Insolubil în alcool.

Alte proprietăți

Vaporii săi prezintă specii dimerice (LiF) ₂ și trimeric (LiF) ₃ . Cu acidul fluorhidric HF formează bifluorură de litiu LiHF ₂ ; cu hidroxid de litiu formează o sare dublă LiF.LiOH.

Colectare și locație

Fluorura de litiu LiF poate fi obținută prin reacția dintre acidul fluorhidric HF și hidroxidul de litiu LiOH sau carbonatul de litiu Li ₂ CO ₃ .

Cu toate acestea, este prezent în cantități mici în anumite minerale, cum ar fi lepidolitul și în apa de mare.

Fluorura de litiu se găsește în cantități mici în apa mării. Adeeb Atwan. Sursa: Wikimedia Commons.

Aplicații

În aplicații optice

LiF este utilizat sub formă de cristale compacte în spectrofotometre cu infraroșu (IR) datorită dispersiei lor excelente în intervalul de lungime de undă cuprinsă între 4000 și 1600 cm ^-1 .

Cristale mari de LiF sunt obținute din soluții saturate de această sare. Poate înlocui cristalele naturale de fluor în diferite tipuri de dispozitive optice.

Cristale mari, pure, sunt utilizate în sisteme optice pentru ultraviolete (UV), lumină vizibilă și IR și în monocromatoare cu raze X (0,03-0,38 nm).

Cristal mare de fluorură de litiu LiF, în interiorul paharului. V1adis1av. Sursa: Wikimedia Commons.

De asemenea, este utilizat ca material de acoperire optică pentru regiunea UV datorită benzii sale optice largi, mai mare decât cea a altor fluoruri metalice.

Transparența sa în ultraviolete (90-200 nm) îl face ideal ca acoperire de protecție pe oglinzile din aluminiu (Al). Oglinzile LiF / Al sunt utilizate în sistemele de telescopuri optice pentru aplicații în spațiu.

Aceste acoperiri se obțin prin depunerea fizică a vaporilor și depunerea stratului la nivel atomic.

În detectoare de radiații ionizante sau periculoase

Fluorura de litiu a fost utilizată pe scară largă în detectoarele termoluminiscente pentru radiații de particule foton, neutron și β (beta).

Detectoarele termoluminiscente economisesc energia radiațiilor atunci când sunt expuse la aceasta. Mai târziu, când sunt încălzite, eliberează energia stocată sub formă de lumină.

Pentru această aplicație, LiF este în general dopat cu impurități de magneziu (Mg) și titan (Ti). Aceste impurități generează anumite niveluri de energie care acționează ca găuri în care electronii eliberați de radiații sunt prinși. Când materialul este apoi încălzit, acești electroni revin la starea lor de energie inițială, emitând lumină.

Intensitatea luminii emise depinde direct de energia absorbită de material.

Detectoarele termoluminescente LiF au fost testate cu succes pentru a măsura câmpuri complexe de radiații, precum cele prezente în Large Hadron Collider, sau LHC (pentru acronimul său de Large Hadron Collider), localizat în Organizația Europeană pentru Cercetări Nucleare, cunoscut ca CERN (pentru acronimul său de la francez Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire).

Radiațiile experimentelor efectuate în acest centru de cercetare prezintă hadroni, neutroni și electroni / pozitroni, printre alte tipuri de particule subatomice, toate putând fi detectate cu LiF.

Ca material pentru prelitrarea catodului bateriilor cu litiu

LiF a fost testat cu succes sub formă de nanocompozite cu cobalt (Co) și fier (Fe) ca materiale pentru prelitiere (prelitiere) a materialului catod cu baterii de ioni de litiu.

În timpul primului ciclu de încărcare sau de formare a unei baterii cu ioni de litiu, electrolitul organic se descompune să formeze o fază solidă pe suprafața anodului.

Acest proces consumă litiu din catod și reduce energia cu 5 până la 20% din capacitatea totală a bateriei cu ioni de litiu.

Din acest motiv, a fost investigată prelitierea electrochimică a catodului, care generează o extracție electrochimică a litiului din nanocompozit, care acționează ca un donator de litiu, evitând astfel consumul de litiu de la catod.

Nanocompozitele LiF / Co și LiF / Fe au o capacitate ridicată de a dona litiu catodului, fiind ușor de sintetizat, stabile în condiții de mediu și procesare a bateriei.

Baterie cu ioni de litiu. Autor: Mr. ち ゅ ら さ ​​ん. Lithium_Battery * ziua fotografiei, august 2005 * persoană fotografică Aney. Sursa: Wikimedia Commons.

În diverse utilizări

Fluorura de litiu este folosită ca flux de sudură, în special aluminiu, și în acoperiri pentru tije de sudare. De asemenea, este utilizat în celulele de reducere a aluminiului.

Este utilizat pe scară largă la fabricarea ochelarilor (cum ar fi lentilele) în care coeficientul de expansiune scade. Este folosit și la fabricarea ceramicii. În plus, este utilizat la fabricarea de emailuri și lacuri vitroase.

LiF este o componentă a rachetelor și a combustibililor pentru anumite tipuri de reactoare.

LiF este, de asemenea, utilizat în diode cu emisii de lumină sau componente fotovoltaice, pentru injectarea electronilor în straturile interne.

Referințe

1. Cotton, F. Albert și Wilkinson, Geoffrey. (1980). Chimie anorganică avansată. A patra editie. John Wiley & Sons.
2. Biblioteca Națională de Medicină din SUA. (2019). Fluorură de litiu. Recuperat din: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. Obryk, B. și colab. (2008). Răspunsul diferitelor tipuri de detectoare de fluorură de litiu TL la câmpurile de radiații mixte cu energie mare. Măsurători de radiații 43 (2008) 1144-1148. Recuperat de la sciencedirect.com.
4. Sun, Y. și colab. (2016). Sinteză chimică in situ a fluorurii de litiu / nanocompozitului metalic pentru o preliminație de înaltă capacitate a catodilor. Nano Letters 2016, 16, 2, 1497-1501. Recuperat din pubs.acs.org.
5. Hennessy, J. și Nikzad, S. (2018). Depozitarea straturilor atomice a acoperirilor optice cu fluor de litiu pentru ultraviolete. Inorganics 2018, 6, 46. Recuperat de la mdpi.com.