ФТОРИД ЛИТИЯ: СТРОЕНИЕ, СВОЙСТВА, ПОЛУЧЕНИЕ, ПРИМЕНЕНИЕ. - ХИМИЯ - 2026

Фторида лития представляет собой неорганическое вещество с химической формулой LiF. Он состоит из ионов Li ⁺ и F ^- , связанных ионной связью. В небольших количествах он содержится в различных минералах, особенно в силикатах, таких как лепидолит, в морской воде и во многих минеральных колодцах.

Он широко используется в оптических устройствах благодаря своей прозрачности в широком диапазоне длин волн, от инфракрасного (ИК) спектра до ультрафиолетового УФ, проходящего через видимый.

Лепидолит, минерал, содержащий небольшое количество фторида лития LiF. Роб Лавинский, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0. Источник: Wikimedia Commons.

Он также использовался в устройствах для обнаружения опасного излучения на рабочих местах, где люди подвергаются им в течение короткого времени. Кроме того, он используется в качестве материала для плавления алюминия или для изготовления очков для линз или очков, а также при производстве керамики.

Он служит материалом для покрытия компонентов литий-ионных батарей и предотвращения их первоначальной потери заряда.

Структура

Фторид лития представляет собой ионное соединение, то есть образованное объединением катиона Li ⁺ и аниона F ^- . Сила, которая удерживает их вместе, является электростатической и называется ионной связью.

Когда литий объединяется, он отдает электрон фтору, оставляя оба в более стабильной форме, чем исходная, как объясняется ниже.

Элемент литий имеет следующую электронную конфигурацию: 1s ² 2s ^1, и когда электрон переносится, электронная структура выглядит так: 1s ^2, что намного более стабильно.

Элемент фтор, электронная конфигурация которого: 1s ² 2s ² 2p ⁵ , при приеме электрона остается в форме 1s ² 2s ² 2p ⁶ , более стабильный.

Номенклатура

- фторид лития

- Фторолитий

- монофторид лития

свойства

Физическое состояние

Белое твердое вещество, которое кристаллизуется в кубической структуре, как хлорид натрия NaCl.

Кубическая структура кристаллов фторида лития LiF. Бендж-bmm27. Источник: Wikimedia Commons.

Молекулярный вес

26 г / моль

Температура плавления

848,2 ºC

Точка кипения

1673 ºC, хотя улетучивается при 1100-1200 ºC

плотность

2640 г / см ³

Показатель преломления

1,3915

Растворимость

Слабо растворим в воде: 0,27 г / 100 г воды при 18 ºC; 0,134 г / 100 г при 25 ° С. Растворим в кислой среде. Не растворим в спирте.

Другие свойства

Его пары представляют собой димерные (LiF) ₂ и тримерные (LiF) ₃ частицы . С плавиковой кислотой HF образует бифторид лития LiHF ₂ ; с гидроксидом лития образует двойную соль LiF.LiOH.

Сбор и местонахождение

Фторид лития LiF может быть получен реакцией между плавиковой кислотой HF и гидроксидом лития LiOH или карбонатом лития Li ₂ CO ₃ .

Однако в небольших количествах он присутствует в некоторых минералах, таких как лепидолит, и в морской воде.

Фторид лития в небольших количествах содержится в морской воде. Адиб Атван. Источник: Wikimedia Commons.

Приложения

В оптических приложениях

LiF используется в виде компактных кристаллов в инфракрасных (ИК) спектрофотометрах из-за их превосходной дисперсии в диапазоне длин волн от 4000 до 1600 см ^-1 .

Крупные кристаллы LiF получаются из насыщенных растворов этой соли. Он может заменить природные кристаллы флюорита в различных типах оптических устройств.

Крупные чистые кристаллы используются в оптических системах для ультрафиолетового (УФ), видимого и инфракрасного света, а также в монохроматорах рентгеновского излучения (0,03-0,38 нм).

Большой кристалл фторида лития LiF внутри стакана. V1adis1av. Источник: Wikimedia Commons.

Он также используется в качестве материала оптического покрытия для УФ-области из-за его широкой оптической полосы, большей, чем у других фторидов металлов.

Его прозрачность в дальнем УФ-диапазоне (90-200 нм) делает его идеальным защитным покрытием для алюминиевых (Al) зеркал. Зеркала LiF / Al используются в системах оптических телескопов для приложений в космосе.

Эти покрытия достигаются путем физического осаждения из паровой фазы и осаждения слоев на атомном уровне.

В детекторах ионизирующего или опасного излучения

Фторид лития широко используется в термолюминесцентных детекторах фотонного, нейтронного и β (бета) -частичного излучения.

Термолюминесцентные детекторы экономят энергию излучения при его воздействии. Позже, когда они нагреваются, они выделяют накопленную энергию в виде света.

Для этого применения LiF обычно легируется примесями магния (Mg) и титана (Ti). Эти примеси генерируют определенные энергетические уровни, которые действуют как дыры, в которых захватываются электроны, высвобождаемые излучением. Когда материал затем нагревается, эти электроны возвращаются в свое исходное энергетическое состояние, излучая свет.

Интенсивность излучаемого света напрямую зависит от энергии, поглощаемой материалом.

Термолюминесцентные детекторы LiF были успешно испытаны для измерения сложных полей излучения, таких как те, которые присутствуют в Большом адронном коллайдере, или LHC (аббревиатура английского Large Hadron Collider), расположенном в Европейской организации ядерных исследований, известной как как CERN (аббревиатура от французского Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire).

Излучение в экспериментах, проводимых в этом исследовательском центре, представляет собой адроны, нейтроны и электроны / позитроны, среди других типов субатомных частиц, все из которых могут быть обнаружены с помощью LiF.

В качестве материала для предварительной литерации катода литиевых батарей.

LiF был успешно испытан в виде нанокомпозитов с кобальтом (Co) и железом (Fe) в качестве материалов для предварительного литиирования (предварительного литиирования) материала катода литиево-ионного аккумулятора.

Во время первого цикла зарядки или стадии формирования литий-ионной батареи органический электролит разлагается с образованием твердой фазы на поверхности анода.

Этот процесс потребляет литий с катода и снижает энергию на 5-20% от общей емкости литий-ионной батареи.

По этой причине было исследовано электрохимическое предварительное зажигание катода, которое генерирует электрохимическое извлечение лития из нанокомпозита, который действует как донор лития, что позволяет избежать потребления лития с катода.

Нанокомпозиты LiF / Co и LiF / Fe обладают высокой способностью отдавать литий на катод, их легко синтезировать, они стабильны в условиях окружающей среды и при обработке аккумуляторных батарей.

Литий-ионный аккумулятор. Автор: Mr. ち ゅ ら さ ​​ん. Lithium_Battery * день фотографии, август 2005 г. * фотограф Эней. Источник: Wikimedia Commons.

В различных применениях

Фторид лития используется в качестве сварочного флюса, особенно алюминия, и в покрытиях для сварочных стержней. Он также используется в ячейках для восстановления алюминия.

Он широко используется при производстве очков (например, линз), у которых коэффициент расширения уменьшается. Его также используют при изготовлении керамики. Кроме того, его используют при изготовлении эмалей и стекловидных лаков.

LiF входит в состав ракетного топлива и топлива для некоторых типов реакторов.

LiF также используется в светодиодах или фотоэлектрических компонентах для инжекции электронов во внутренние слои.

Ссылки

1. Коттон, Ф. Альберт и Уилкинсон, Джеффри. (1980). Продвинутая неорганическая химия. Четвертое издание. Джон Вили и сыновья.
2. Национальная медицинская библиотека США. (2019). Литий фторид. Получено с: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. Обрык, Б. и др. (2008). Отклик различных типов ТЛ детекторов из фторида лития на высокоэнергетические поля смешанного излучения. Радиационные измерения 43 (2008) 1144-1148. Восстановлено с sciencedirect.com.
4. Sun, Y. et al. (2016). Химический синтез фторид лития / металлический нанокомпозит для предварительной литиации катодов с высокой емкостью. Nano Letters 2016, 16, 2, 1497-1501. Восстановлено с pubs.acs.org.
5. Хеннесси, Дж. И Никзад, С. (2018). Атомно-слоистое осаждение оптических покрытий из фторида лития для ультрафиолета. Inorganics 2018, 6, 46. Восстановлено с mdpi.com.