Lithiumfluoride structuur, eigenschappen, verkrijgen, gebruik

De lithiumfluoride het is een anorganische vaste stof waarvan de chemische formule LiF is. Het is gemaakt van Li-ionen⁺ en F^- die zijn verbonden door een ionische binding. Het wordt in kleine hoeveelheden aangetroffen in verschillende mineralen, vooral silicaten zoals lepidoliet, in zeewater en in veel minerale bronnen.

Het wordt veel gebruikt in optische apparaten vanwege de transparantie in een breed scala aan golflengten, van het infrarood (IR) spectrum tot het ultraviolette UV, via het zichtbare.

Het is ook gebruikt in apparaten om gevaarlijke straling te detecteren in banen waar mensen er korte tijd aan worden blootgesteld. Bovendien wordt het gebruikt als materiaal om aluminium te smelten of om brillen voor lenzen of brillen te maken en bij de vervaardiging van keramiek..

Dient als coatingmateriaal voor componenten van lithium-ionbatterijen en om aanvankelijk ladingsverlies van de batterijen te voorkomen.

Artikel index

• 1 Structuur
• 2 Nomenclatuur
• 3 Eigenschappen
  • 3.1 Fysieke toestand
  • 3.2 Molecuulgewicht
  • 3.3 Smeltpunt
  • 3.4 Kookpunt
  • 3.5 Dichtheid
  • 3.6 Brekingsindex
  • 3.7 Oplosbaarheid
  • 3.8 Overige eigenschappen
• 4 Collectie en locatie
• 5 toepassingen
  • 5.1 In optische toepassingen
  • 5.2 In ioniserende of gevaarlijke stralingsdetectoren
  • 5.3 Als materiaal om de kathode van lithiumbatterijen te prelitereren
  • 5.4 In verschillende toepassingen
• 6 referenties

Structuur

Lithiumfluoride is een ionische verbinding, dat wil zeggen gevormd door de vereniging van het Li-kation⁺ en het anion F^-. De kracht die ze bij elkaar houdt, is elektrostatisch en wordt de ionische binding genoemd..

Wanneer lithium wordt gecombineerd, geeft het een elektron af aan fluor, waardoor beide in een stabielere vorm achterblijven dan de oorspronkelijke, zoals hieronder wordt uitgelegd.

Het element lithium heeft de volgende elektronische configuratie: [He] 1s^twee 2 sec¹ en bij het overbrengen van een elektron ziet de elektronische structuur er als volgt uit: [He] 1s^twee die veel stabieler is.

Het element fluor waarvan de elektronische configuratie is: [Ne] 1s^twee 2 sec^twee 2 Blz⁵, bij acceptatie van het elektron blijft het van de vorm [Ne] 1s^twee 2 sec^twee 2 Blz⁶, stabieler.

Nomenclatuur

- Lithiumfluoride

- Fluorolithium

- Lithiummonofluoride

Eigendommen

Fysieke toestand

Witte vaste stof, die kristalliseert in kubische structuur, zoals natriumchloride NaCl.

Molecuulgewicht

26 g / mol

Smeltpunt

848,2 ºC

Kookpunt

1673 ºC, hoewel het vluchtig wordt bij 1100-1200 ºC

Dichtheid

2.640 g / cm³

Brekingsindex

1.3915

Oplosbaarheid

Enigszins oplosbaar in water: 0,27 g / 100 g water van 18 ºC; 0,134 g / 100 g bij 25 ° C. Oplosbaar in zuur medium. Onoplosbaar in alcohol.

Andere eigenschappen

Zijn dampen presenteren dimere soorten (LiF)_twee en trimeer (LiF)₃. Met fluorwaterstofzuur vormt HF lithiumbifluoride LiHF_twee​vormt met lithiumhydroxide een dubbelzout LiF LiOH.

Verzameling en locatie

Lithiumfluoride LiF kan worden verkregen door de reactie tussen fluorwaterstofzuur HF en lithiumhydroxide LiOH of lithiumcarbonaat Li_tweeCO₃.

Het is echter in kleine hoeveelheden aanwezig in bepaalde mineralen zoals lepidoliet en in zeewater..

Toepassingen

In optische toepassingen

LiF wordt gebruikt in de vorm van compacte kristallen in infrarood (IR) spectrofotometers vanwege de uitstekende dispersie die ze vertonen in het golflengtebereik tussen 4000 en 1600 cm^-1.

Grote kristallen van LiF worden verkregen uit verzadigde oplossingen van dit zout. Kan natuurlijke fluorietkristallen in verschillende soorten optische apparaten vervangen.

Grote, zuivere kristallen worden gebruikt in optische systemen voor ultraviolet (UV), zichtbaar en IR-licht en in röntgenmonochromatoren (0,03-0,38 nm).

Het wordt ook gebruikt als een optisch coatingmateriaal voor het UV-gebied vanwege zijn brede optische band, groter dan die van andere metaalfluoriden..

De transparantie in het verre UV (90-200 nm) maakt het ideaal als beschermende coating op aluminium (Al) spiegels. LiF / Al-spiegels worden gebruikt in optische telescoopsystemen voor toepassingen in de ruimte.

Deze coatings worden bereikt door fysische dampafzetting en laagafzetting op atomair niveau..

In ioniserende of gevaarlijke stralingsdetectoren

Lithiumfluoride wordt veel gebruikt in thermoluminescente detectoren voor straling van fotonen, neutronen en β (beta) deeltjes..

Thermoluminescente detectoren besparen de energie van straling wanneer ze eraan worden blootgesteld. Later, bij verhitting, geven ze de opgeslagen energie vrij in de vorm van licht..

Voor deze toepassing wordt de LiF in het algemeen gedoteerd met magnesium (Mg) en titanium (Ti) onzuiverheden. Deze onzuiverheden genereren bepaalde energieniveaus die fungeren als gaten waar de elektronen die door straling vrijkomen, worden opgesloten. Wanneer het materiaal vervolgens wordt verwarmd, keren deze elektronen terug naar hun oorspronkelijke energietoestand en stralen ze licht uit.

De intensiteit van het uitgestraalde licht is rechtstreeks afhankelijk van de energie die door het materiaal wordt geabsorbeerd.

Thermoluminescente LiF-detectoren zijn met succes getest om complexe stralingsvelden te meten, zoals die aanwezig zijn in de Large Hadron Collider of LHC. Large Hadron Collider), gevestigd in de Europese Organisatie voor Nucleair Onderzoek, bekend als CERN (naar het acroniem van het Franse Conseil Européen voor la Recherche Nucléaire​.

De straling in de experimenten die in dit onderzoekscentrum zijn uitgevoerd, bevat hadronen, neutronen en elektronen / positronen, naast andere soorten subatomaire deeltjes, die allemaal kunnen worden gedetecteerd met LiF.

Als materiaal om de kathode van lithiumbatterijen te prelitereren

LiF is met succes getest in de vorm van nanocomposieten met kobalt (Co) en ijzer (Fe) als materialen voor prelitiation. prelithiation) van het kathodemateriaal van lithiumionbatterijen.

Tijdens de eerste laadcyclus of vormingsfase van een lithiumionbatterij, ontleedt de organische elektrolyt om een ​​vaste fase te vormen op het oppervlak van de anode..

Dit proces verbruikt lithium uit de kathode en vermindert de energie met 5 tot 20% van de totale capaciteit van de lithium-ionbatterij..

Om deze reden is de elektrochemische prelitiation van de kathode onderzocht, die een elektrochemische extractie van lithium uit het nanocomposiet genereert, dat als lithiumdonor fungeert, waardoor het verbruik van lithium uit de kathode wordt vermeden..

LiF / Co- en LiF / Fe-nanocomposieten hebben een hoge capaciteit om lithium af te geven aan de kathode, zijn gemakkelijk te synthetiseren, stabiel onder omgevingsomstandigheden en batterijverwerking.

In verschillende toepassingen

Lithiumfluoride wordt gebruikt als lasvloeimiddel, vooral aluminium, en in coatings voor lasstaven. Ook gebruikt in aluminium reductiecellen.

Het wordt veel gebruikt bij de vervaardiging van brillen (zoals lenzen) waarbij de uitzettingscoëfficiënt afneemt. Het wordt ook gebruikt bij de vervaardiging van keramiek. Bovendien wordt het gebruikt bij de vervaardiging van email en glasachtige vernissen..

LiF is een onderdeel van raketbrandstoffen en brandstoffen voor bepaalde typen reactoren..

LiF wordt ook gebruikt in lichtgevende diodes of fotovoltaïsche componenten, voor de injectie van elektronen in interne lagen.

Referenties

1. Cotton, F. Albert en Wilkinson, Geoffrey. (1980). Geavanceerde anorganische chemie. Vierde druk. John Wiley & Sons.
2. ONS. Nationale bibliotheek van geneeskunde. (2019). Lithiumfluoride. Hersteld van: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. Obryk, B. et al. (2008). De reactie van verschillende typen TL-lithiumfluoridedetectoren op hoogenergetische gemengde stralingsvelden. Stralingsmetingen 43 (2008) 1144-1148. Opgehaald van sciencedirect.com.
4. Sun, Y. et al. (2016). Chemische synthese in situ van lithiumfluoride / metaalnanocomposiet voor prelithiatie met hoge capaciteit van kathoden. Nano Letters 2016, 16, 2, 1497-1501. Opgehaald van pubs.acs.org.
5. Hennessy, J. en Nikzad, S. (2018). Atoomlaagafzetting van lithiumfluoride optische coatings voor het ultraviolet. Inorganics 2018, 6, 46. Hersteld van mdpi.com.