氢化锂
编辑氢化锂是一种无机化合物,化学式为LiH。 这种碱金属氢化物是无色固体,但商业样品是灰色的。 盐状(离子)氢化物的特征,它具有高熔点,不溶于但与所有质子有机溶剂反应。 它可溶于某些熔融盐,如氟化锂、硼氢化锂和氢化钠,不发生反应。 摩尔质量为 7.95 g/mol,是最轻的离子化合物。
物理性质
编辑LiH 是一种抗磁性和离子导体,电导率从 443 °C 时的 2×10-5 Ω-1cm-1 逐渐增加到 754 °C 时的 0.18 Ω-1cm-1; 通过熔点的这种增加没有间断。 LiH 的介电常数从 13.0(静态,低频)降低到 3.6(可见光频率)。 LiH 是一种软质材料,莫氏硬度为 3.5。 其压缩蠕变(每 100 小时)从 << 1% 在 350°C 至 > 475°C 时为 xxx,这意味着 LiH 在加热时无法提供机械支持。
LiH 的热导率随温度降低并取决于形态:晶体的相应值为 0.125 W/(cm·K),压块在 50°C 时为 0.0695 W/(cm·K),以及 0.036 W/(cm·K) K) 对于晶体和 0.0432 W/(cm·K) 对于 500 °C 的压块。 室温下线性热膨胀系数为4.2×10−5/°C。
合成与加工
编辑LiH是通过用氢气处理锂金属生产的:
2 Li + H2 → 2 LiH
该反应在 600 °C 以上的温度下尤其迅速。 添加 0.001–0.003% 的碳,和/或提高温度和/或压力,在 2 小时的停留时间内将产率提高至 98%。 然而,反应在低至 29°C 的温度下进行。 产率在 99 °C 时为 60%,在 125 °C 时为 85%,产率在很大程度上取决于 LiH 的表面状况。
不太常见的 LiH 合成方法包括氢化铝锂 (200 °C)、硼氢化锂 (300 °C)、正丁基锂 (150 °C) 或乙基锂 (120 °C) 的热分解,以及涉及以下几种反应 低稳定性和有效氢含量的锂化合物。
化学反应产生块状粉末形式的 LiH,无需粘合剂即可将其压缩成颗粒。 更复杂的形状可以通过熔体铸造来生产。 然后可以通过 Bridgman-Stockbarger 技术在氢气氛中从熔融的 LiH 粉末中生长大的单晶(长约 80 毫米,直径约 16 毫米)。 由于胶体锂的存在,它们通常呈蓝色。 这种颜色可以通过在较低温度(~550°C)和较低热梯度下的生长后退火来去除。 这些晶体中的主要杂质是 Na (20-200 ppm)、O (10-100 ppm)、Mg (0.5-6 ppm)、Fe (0.5-2 ppm) 和 Cu (0.5-2 ppm)。
可以使用标准技术和工具轻松加工大块冷压 LiH 零件,达到微米级精度。 然而,铸造 LiH 易碎,在加工过程中容易破裂。
形成氢化锂粉末的更节能的途径是通过在高氢压下球磨锂金属。 这种方法的一个问题是由于高延展性导致锂金属的冷焊。 通过添加少量氢化锂粉末可以避免冷焊。
反应
编辑LiH 粉末与低湿度空气迅速反应,形成 LiOH、Li2O 和 Li2CO3。 在潮湿空气中,粉末会自燃,形成包含一些含氮化合物的混合物。 块状物质与潮湿空气发生反应,形成表面涂层,是一种粘性流体。 这抑制了进一步的反应,尽管失去光泽的薄膜的出现非常明显。 暴露在潮湿空气中很少或不会形成氮化物。 包含在金属盘中的块状材料可以在空气中加热到略低于 200°C 而不会点燃,尽管它在接触明火时很容易点燃。 LiH 的表面状况、金属盘上氧化物的存在等对着火温度有相当大的影响。 干燥氧气不会与<a href="https://vibaike.com/214837/" target="_blank">结晶 LiH 发生反应,除非强烈加热,此时几乎会发生爆炸性燃烧。
LiH 对水和其他质子试剂具有高反应性:
LiH + H2O → Li+ + H2 + OH−
LiH 与水的反应性低于 Li,因此对于水、酒精和其他含有可还原溶质的介质来说,它是一种不太强大的还原剂。 这适用于所有二元盐氢化物。
LiH 颗粒在潮湿空气中缓慢膨胀,形成 LiOH; 但是,在 2 Torr 的水蒸气压力下,24 小时内膨胀率低于 10%。 如果潮湿空气中含有二氧化碳,则产物是碳酸锂。
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