- Strukturera
- Nomenklatur
- Egenskaper
- Fysiskt tillstånd
- Molekylvikt
- Smältpunkt
- Kokpunkt
- Densitet
- Brytningsindex
- löslighet
- Andra egenskaper
- Samling och plats
- tillämpningar
- I optiska applikationer
- I joniserande eller farliga strålningsdetektorer
- Som ett material för att förelitera katoden hos litiumbatterier
- I olika användningsområden
- referenser
Den litiumfluorid är en oorganisk fast substans med den kemiska formeln LiF. Den består av Li + och F - joner, som är kopplade genom en jonisk bindning. Det finns i små mängder i olika mineraler, särskilt silikater som lepidolit, i havsvatten och i många mineralbrunnar.
Det har använts i optiska enheter på grund av dess transparens över ett brett intervall av våglängder, från det infraröda (IR) spektrumet till ultraviolett UV genom det synliga.
Lepidolit, ett mineral som innehåller små mängder litiumfluorid LiF. Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0. Källa: Wikimedia Commons.
Det har också använts i apparater för att upptäcka farlig strålning i jobb där människor utsätts för dem under en kort tid. Dessutom används det som ett material för att smälta aluminium eller för att göra glas för linser eller glasögon och vid tillverkning av keramik.
Det fungerar som ett material för att belägga komponenter i litiumjonbatterier och för att förhindra initial laddning av dessa.
Strukturera
Litiumfluorid är en jonisk förening, det vill säga som bildas av sammansättningen av Li + katjonen och F - anjonen . Kraften som håller dem samman är elektrostatisk och kallas jonbindningen.
När litium kombineras ger det upp en elektron till fluor, vilket lämnar båda i en mer stabil form än den ursprungliga, såsom förklaras nedan.
Elementet litium har följande elektroniska konfiguration: 1s 2 2s 1 och när en elektron överförs ser den elektroniska strukturen så ut: 1s 2 som är mycket mer stabil.
Elementet fluor vars elektroniska konfiguration är: 1s 2 2s 2 2p 5 , när den accepterar elektron finns det kvar av formen 1s 2 2s 2 2p 6 , mer stabil.
Nomenklatur
- Litiumfluorid
- Fluorolitium
- Litiummonofluorid
Egenskaper
Fysiskt tillstånd
Vitt fast ämne, som kristalliserar i kubisk struktur, som natriumklorid NaCl.
Kubisk struktur av LiF-litiumfluoridkristaller. Benjah-bmm27. Källa: Wikimedia Commons.
Molekylvikt
26 g / mol
Smältpunkt
848,2 ºC
Kokpunkt
1673 ºC, även om den flyktar vid 1100-1200 ºC
Densitet
2.640 g / cm ^
Brytningsindex
1,3915
löslighet
Lite lösligt i vatten: 0,27 g / 100 g vatten vid 18 ºC; 0,144 g / 100 g vid 25 ° C. Lösligt i surt medium. Olöslig i alkohol.
Andra egenskaper
Ångorna innehåller dimera (LiF) 2 och trimeriska (LiF) 3 arter . Med fluorvätesyra bildar HF litiumbifluorid LiHF 2 ; med litiumhydroxid bildar det ett LiF.LiOH-dubbelsalt.
Samling och plats
Litiumfluorid LiF kan erhållas genom reaktion mellan fluorvätesyra HF och litiumhydroxid LiOH eller litiumkarbonat Li 2 CO 3 .
Men det finns i små mängder i vissa mineraler som lepidolit och i havsvatten.
Litiumfluorid finns i små mängder i havsvatten. Adeeb Atwan. Källa: Wikimedia Commons.
tillämpningar
I optiska applikationer
LiF används i form av kompakta kristaller i infraröda (IR) spektrofotometrar grund av den utmärkta dispersionen de presenterar i våglängdsområdet mellan 4000 och 1600 cm -1 .
Stora kristaller av LiF erhålls från mättade lösningar av detta salt. Det kan ersätta naturliga fluoritkristaller i olika typer av optiska enheter.
Stora, rena kristaller används i optiska system för ultraviolett (UV), synligt och IR-ljus och i röntgenmonokromatorer (0,03-0,38 nm).
Stor kristall av litiumfluorid LiF, inuti ett bägare. V1adis1av. Källa: Wikimedia Commons.
Det används också som ett optiskt beläggningsmaterial för UV-regionen på grund av dess breda optiska band, större än för andra metallfluorider.
Dess transparens i yttersta UV (90-200 nm) gör den idealisk som en skyddande beläggning på aluminiumspeglar. LiF / Al-speglar används i optiska teleskopsystem för applikationer i rymden.
Dessa beläggningar uppnås genom fysisk ångavsättning och skiktavlagring på atomnivå.
I joniserande eller farliga strålningsdetektorer
Litiumfluorid har använts i stor utsträckning i termoluminescerande detektorer för foton-, neutron- och ß (beta) -partikelstrålning.
Termoluminescerande detektorer sparar strålningsenergi när de utsätts för den. Senare, när de värms upp, släpper de den lagrade energin i form av ljus.
För denna applikation är LiF i allmänhet dopad med magnesium (Mg) och titan (Ti) föroreningar. Dessa föroreningar genererar vissa energinivåer som fungerar som hål där elektronerna som frigörs genom strålning fångas. När materialet sedan upphettas återgår dessa elektroner till sitt ursprungliga energitillstånd och avger ljus.
Intensiteten hos det utsända ljuset beror direkt på den energi som absorberas av materialet.
Termoluminescerande LiF-detektorer har framgångsrikt testats för att mäta komplexa strålningsfält, såsom de som finns i Large Hadron Collider, eller LHC (för dess förkortning English Large Hadron Collider), belägen i European Organization for Nuclear Research, känd som CERN (för dess förkortning från den franska Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire).
Strålningarna i experimenten som utfördes i detta forskningscenter uppvisar hadroner, neutroner och elektroner / positroner, bland andra typer av subatomära partiklar, som alla kan detekteras med LiF.
Som ett material för att förelitera katoden hos litiumbatterier
LiF har framgångsrikt testats i form av nanokompositer med kobolt (Co) och järn (Fe) som material för förlitning (förlitning) av litiumjonbatterikatodmaterial.
Under den första laddningscykeln eller bildningssteget för ett litiumjonbatteri sönderdelas den organiska elektrolyten för att bilda en fast fas på anodens yta.
Denna process förbrukar litium från katoden och minskar energin med 5 till 20% av litiumjonbatteriets totala kapacitet.
Av denna anledning har den elektrokemiska fördelningen av katoden undersökts, vilket genererar en elektrokemisk extraktion av litium från nanokompositen, som fungerar som en litiumdonator, och därmed undviker konsumtionen av litium från katoden.
LiF / Co och LiF / Fe nanokompositer har en hög kapacitet att donera litium till katoden, eftersom de är enkla att syntetisera, stabila i miljöförhållanden och batteribearbetning.
Litium jon batteri. Författare: Mr. ち ゅ ら さ ん. Lithium_Battery * fotograferingsdag, augusti 2005 * fotograferingsperson Aney. Källa: Wikimedia Commons.
I olika användningsområden
Litiumfluorid används som svetsflöde, särskilt aluminium, och i beläggningar för svetsstänger. Det används också i aluminiumreduktionsceller.
Det används ofta vid tillverkning av glasögon (som linser) där expansionskoefficienten minskar. Det används också vid tillverkning av keramik. Dessutom används det vid tillverkning av emaljer och glaslacker.
LiF är en del av raketbränslen och bränslen för vissa typer av reaktorer.
LiF används också i ljusemitterande dioder eller fotovoltaiska komponenter för injektion av elektroner i inre lager.
referenser
- Cotton, F. Albert och Wilkinson, Geoffrey. (1980). Avancerad oorganisk kemi. Fjärde upplagan. John Wiley & Sons.
- US National Library of Medicine. (2019). Litiumfluorid. Återställd från: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Obryk, B. et al. (2008). Svaren från olika typer av TL-litiumfluoriddetektorer på blandade strålningsfält med hög energi. Strålningsmätningar 43 (2008) 1144-1148. Återställs från sciencedirect.com.
- Sun, Y. et al. (2016). In Situ Chemical Synthesis of Litium Fluoride / Metal Nanocomposite for High Capacity Prelitiation of Cathodes. Nano Letters 2016, 16, 2, 1497-1501. Återställs från pubs.acs.org.
- Hennessy, J. och Nikzad, S. (2018). Atomlageravlagring av litiumfluoridoptiska beläggningar för ultraviolett. Inorganics 2018, 6, 46. Återställs från mdpi.com.