Il idruro di litio è un solido inorganico cristallino la cui formula chimica è LiH. È il sale inorganico più leggero, il suo peso molecolare è di soli 8 g / mol. È formato dall'unione di uno ione di litio Li+ e uno ione idruro H-. Entrambi sono legati da un legame ionico.
LiH ha un alto punto di fusione. Reagisce facilmente con l'acqua e nella reazione viene prodotto idrogeno gassoso. Può essere ottenuto dalla reazione tra litio metallo fuso e idrogeno gassoso. È ampiamente utilizzato nelle reazioni chimiche per ottenere altri idruri.
LiH è stato utilizzato per proteggere dalle radiazioni pericolose come quelle che si trovano nei reattori nucleari, cioè radiazioni ALPHA, BETA, GAMMA, protoni, raggi X e neutroni..
È stato anche proposto per la protezione dei materiali nei razzi spaziali alimentati dalla propulsione termica nucleare. Sono addirittura in corso studi per essere utilizzati come protezione dell'essere umano dalle radiazioni cosmiche durante i futuri viaggi sul pianeta Marte..
Indice articolo
L'idrogeno nell'idruro di litio ha una carica negativa H-, poiché ha sottratto un elettrone dal metallo, che ha la forma di uno ione di litio+.
La configurazione elettronica del catione+ è: [He] 1sDue che è molto stabile. E la struttura elettronica dell'anione idruro H- è: 1sDue, che è anche molto stabile.
Il catione e l'anione sono uniti da forze elettrostatiche.
Il cristallo di idruro di litio ha la stessa struttura del cloruro di sodio NaCl, cioè una struttura cristallina cubica.
- Litio idruro
- LiH
Solido cristallino bianco o incolore. Il LiH commerciale può essere blu-grigio a causa della presenza di piccole quantità di litio metallico..
8 g / mol
688 ºC
Si decompone a 850 ºC.
200 ºC
0,78 g / cm3
Reagisce con l'acqua. È insolubile in eteri e idrocarburi.
L'idruro di litio è molto più stabile degli idruri degli altri metalli alcalini e può essere fuso senza decomposizione..
Non è influenzato dall'ossigeno se viene riscaldato a temperature inferiori al rosso. Inoltre non è influenzato dal cloro ClDue e acido cloridrico HCl.
Il contatto di LiH con il calore e l'umidità provoca una reazione esotermica (genera calore) e l'evoluzione dell'idrogeno H.Due e idrossido di litio LiOH.
Può formare una polvere fine che può esplodere a contatto con fiamme, calore o materiali ossidanti. Non deve entrare in contatto con protossido di azoto o ossigeno liquido, poiché potrebbe esplodere o incendiarsi.
Si scurisce se esposto alla luce.
L'idruro di litio è stato ottenuto in laboratorio dalla reazione tra il metallo di litio fuso e l'idrogeno gassoso ad una temperatura di 973 K (700 ºC).
2 Li + HDue → 2 LiH
Buoni risultati si ottengono aumentando la superficie esposta del litio fuso e diminuendo il tempo di sedimentazione del LiH. È una reazione esotermica.
LiH ha una serie di caratteristiche che lo rendono attraente per l'uso come protezione per gli esseri umani nei reattori nucleari e nei sistemi spaziali. Ecco alcune di queste caratteristiche:
- Ha un alto contenuto di idrogeno (12,68% in peso di H) e un alto numero di atomi di idrogeno per unità di volume (5,85 x 1022 H atomi / cm3).
- Il suo alto punto di fusione ne consente l'utilizzo in ambienti ad alta temperatura senza fondersi.
- Ha una bassa pressione di dissociazione (~ 20 torr al suo punto di fusione) che consente al materiale di essere fuso e congelato senza degradarsi a bassa pressione dell'idrogeno..
- Ha una bassa densità che lo rende attraente per l'uso nei sistemi spaziali..
- Tuttavia, i suoi svantaggi sono la sua bassa conduttività termica e le scarse proprietà meccaniche. Ma ciò non ha diminuito la sua applicabilità.
- Le parti LiH che fungono da schermi sono prodotte mediante pressatura a caldo o freddo e fondendo e versando in stampi. Sebbene quest'ultima forma sia preferita.
- A temperatura ambiente le parti sono protette da acqua e vapore acqueo e ad alte temperature da una piccola sovrapressione di idrogeno in un contenitore sigillato.
Nei reattori nucleari esistono due tipi di radiazioni:
Sono particelle altamente energetiche che trasportano carica elettrica, come particelle e protoni alfa (α) e beta (β). Questo tipo di radiazione interagisce molto fortemente con i materiali degli schermi, provocando la ionizzazione interagendo con gli elettroni degli atomi dei materiali attraverso i quali passano..
Sono neutroni, raggi gamma (γ) e raggi X, che sono penetranti e richiedono una protezione massiccia, poiché comportano l'emissione di particelle cariche secondarie, che sono quelle che causano la ionizzazione..
Secondo alcune fonti, LiH è efficace nel proteggere materiali e persone da questi tipi di radiazioni.
LiH è stato recentemente scelto come potenziale moderatore e materiale di schermatura dalle radiazioni nucleari per i sistemi di propulsione termica nucleare di veicoli spaziali a lunghissimo viaggio..
La sua bassa densità e l'alto contenuto di idrogeno consente di ridurre efficacemente la massa e il volume del reattore nucleare..
L'esposizione alle radiazioni spaziali è il rischio più importante per la salute umana nelle future missioni di esplorazione interplanetaria.
Nello spazio profondo gli astronauti saranno esposti all'intero spettro dei raggi cosmici galattici (ioni ad alta energia) e agli eventi di espulsione delle particelle solari (protoni)..
Il pericolo di esposizione alle radiazioni è aggravato dalla durata delle missioni. Inoltre, deve essere considerata anche la protezione dei luoghi che abiteranno gli esploratori.
In questo senso, uno studio condotto nel 2018 ha indicato che tra i materiali testati, LiH fornisce la maggiore riduzione di radiazioni per grammo per cmDue, essendo così uno dei migliori candidati da utilizzare nella protezione contro le radiazioni cosmiche. Tuttavia, questi studi devono essere approfonditi.
Ottenere energia da H.Due È qualcosa che è stato studiato per diverse dozzine di anni e ha già trovato applicazione per sostituire i combustibili fossili nei veicoli di trasporto.
La HDue può essere utilizzato nelle celle a combustibile e contribuisce alla riduzione della produzione di CODue e noX, evitando così l'effetto serra e l'inquinamento. Tuttavia, non è stato ancora trovato un sistema efficace per immagazzinare e trasportare HDue sicuro, leggero, compatto o di piccole dimensioni, veloce da riporre e rilasciare l'HDue altrettanto veloce.
L'idruro di litio LiH è uno degli idruri alcalini che ha la più alta capacità di immagazzinamento di H.Due (12,7% in peso di H). Rilasciare H.Due per idrolisi secondo la seguente reazione:
LiH + HDueO → LiOH + HDue
LiH fornisce 0,254 Kg di idrogeno per ogni Kg di LiH. Inoltre, ha un'elevata capacità di archiviazione per unità di volume, il che significa che è leggero ed è un supporto compatto per la conservazione di HDue.
Inoltre, LiH si forma più facilmente di altri idruri di metalli alcalini ed è chimicamente stabile a temperature e pressioni ambiente. Il LiH può essere trasportato dal produttore o fornitore all'utente. Quindi, per idrolisi di LiH, viene generato H.Due e questo viene utilizzato in modo sicuro.
L'idrossido di litio LiOH formato può essere restituito al fornitore che rigenera il litio mediante elettrolisi e quindi produce nuovamente LiH..
LiH è stato anche studiato con successo per essere utilizzato in combinazione con idrazina borato per lo stesso scopo..
LiH consente la sintesi di idruri complessi.
Viene utilizzato, ad esempio, per preparare il trietilboroidruro di litio, che è un potente nucleofilo nelle reazioni di spostamento degli alogenuri organici..
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