LITHIUMFLUORID: STRUKTUR, EIGENSCHAFTEN, GEWINNUNG, VERWENDUNG - CHEMIE - 2025

Das Lithiumfluorid ist ein anorganischer Feststoff mit der chemischen Formel LiF. Es besteht aus Li ^{+ -} und F ^- -Ionen, die über eine Ionenbindung verbunden sind. Es kommt in geringen Mengen in verschiedenen Mineralien vor, insbesondere in Silikaten wie Lepidolit, in Meerwasser und in vielen Mineralbrunnen.

Es ist aufgrund seiner Transparenz in einem weiten Bereich von Wellenlängen, vom Infrarot (IR) -Spektrum bis zum ultravioletten UV, das durch das Sichtbare hindurchgeht, in optischen Geräten weit verbreitet.

Lepidolite, ein Mineral, das geringe Mengen an Lithiumfluorid LiF enthält. Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0. Quelle: Wikimedia Commons.

Es wurde auch in Geräten verwendet, um gefährliche Strahlung an Arbeitsplätzen zu erkennen, an denen Menschen für kurze Zeit ihnen ausgesetzt sind. Darüber hinaus wird es als Material zum Schmelzen von Aluminium oder zur Herstellung von Gläsern für Linsen oder Brillen sowie bei der Herstellung von Keramik verwendet.

Es dient als Material zum Beschichten von Bauteilen von Lithium-Ionen-Batterien und zum Verhindern des anfänglichen Ladungsverlusts dieser.

Struktur

Lithiumfluorid ist eine ionische Verbindung, die durch die Vereinigung des Li ⁺ -Kations und des F ^- Anions gebildet wird . Die Kraft, die sie zusammenhält, ist elektrostatisch und wird als Ionenbindung bezeichnet.

Wenn sich Lithium verbindet, gibt es ein Elektron an Fluor ab, wobei beide in einer stabileren Form als die ursprüngliche Form verbleiben, wie nachstehend erläutert wird.

Das Element Lithium hat die folgende elektronische Konfiguration: 1s ² 2s ¹ und wenn ein Elektron gegeben wird, ist die elektronische Struktur wie folgt: 1s ^2, was viel stabiler ist.

Das Element Fluor, dessen elektronische Konfiguration ist: 1s ² 2s ² 2p ⁵ , bleibt beim Akzeptieren des Elektrons von der Form 1s ² 2s ² 2p ⁶ stabiler.

Nomenklatur

- Lithiumfluorid

- Fluorolithium

- Lithiummonofluorid

Eigenschaften

Körperlicher Status

Weißer Feststoff, der in kubischer Struktur kristallisiert, wie Natriumchlorid NaCl.

Kubische Struktur von LiF-Lithiumfluoridkristallen. Benjah-bmm27. Quelle: Wikimedia Commons.

Molekulargewicht

26 g / mol

Schmelzpunkt

848,2 ºC

Siedepunkt

1673 ºC, obwohl es sich bei 1100-1200 ºC verflüchtigt

Dichte

2,640 g / cm ³

Brechungsindex

1,3915

Löslichkeit

In Wasser schwer löslich: 0,27 g / 100 g Wasser bei 18 ºC; 0,134 g / 100 g bei 25 ° C. Löslich in saurem Medium. In Alkohol unlöslich.

Andere Eigenschaften

Seine Dämpfe weisen dimere (LiF) ₂ und trimere (LiF) ₃ Spezies auf . Mit Flusssäure bildet HF Lithiumbifluorid LiHF ₂ ; mit Lithiumhydroxid bildet es ein LiF.LiOH-Doppelsalz.

Sammlung und Ort

Lithiumfluorid LiF kann durch die Reaktion zwischen Flusssäure HF und Lithiumhydroxid LiOH oder Lithiumcarbonat Li ₂ CO _{3 erhalten werden} .

Es ist jedoch in geringen Mengen in bestimmten Mineralien wie Lepidolith und im Meerwasser enthalten.

Lithiumfluorid kommt in geringen Mengen im Meerwasser vor. Adeeb Atwan. Quelle: Wikimedia Commons.

Anwendungen

In optischen Anwendungen

LiF wird in Form von kompakten Kristallen in Infrarot (IR) -Spektrophotometern aufgrund ihrer hervorragenden Dispersion im Wellenlängenbereich zwischen 4000 und 1600 cm ^{-1 verwendet} .

Aus gesättigten Lösungen dieses Salzes werden große LiF-Kristalle erhalten. Es kann natürliche Fluoritkristalle in verschiedenen Arten von optischen Geräten ersetzen.

Große, reine Kristalle werden in optischen Systemen für ultraviolettes (UV), sichtbares und IR-Licht sowie in Röntgenmonochromatoren (0,03-0,38 nm) verwendet.

Großer Kristall aus Lithiumfluorid LiF in einem Becherglas. V1adis1av. Quelle: Wikimedia Commons.

Aufgrund seines breiten optischen Bandes, das größer ist als das anderer Metallfluoride, wird es auch als optisches Beschichtungsmaterial für den UV-Bereich verwendet.

Aufgrund seiner Transparenz im fernen UV (90-200 nm) eignet es sich ideal als Schutzbeschichtung für Aluminiumspiegel (Al). LiF / Al-Spiegel werden in optischen Teleskopsystemen für Anwendungen im Weltraum verwendet.

Diese Beschichtungen werden durch physikalische Gasphasenabscheidung und Schichtabscheidung auf atomarer Ebene erreicht.

In ionisierenden oder gefährlichen Strahlungsdetektoren

Lithiumfluorid ist in thermolumineszierenden Detektoren für Photonen-, Neutronen- und β (Beta) -Partikelstrahlung weit verbreitet.

Thermolumineszenzdetektoren sparen die Energie der Strahlung, wenn sie dieser ausgesetzt werden. Später, wenn sie erhitzt werden, setzen sie die gespeicherte Energie in Form von Licht frei.

Für diese Anwendung wird das LiF im Allgemeinen mit Magnesium (Mg) - und Titan (Ti) -Verunreinigungen dotiert. Diese Verunreinigungen erzeugen bestimmte Energieniveaus, die als Löcher wirken, in denen die durch Strahlung freigesetzten Elektronen eingefangen werden. Wenn das Material dann erhitzt wird, kehren diese Elektronen in ihren ursprünglichen Energiezustand zurück und emittieren Licht.

Die Intensität des emittierten Lichts hängt direkt von der vom Material absorbierten Energie ab.

Thermolumineszierende LiF-Detektoren wurden erfolgreich getestet, um komplexe Strahlungsfelder zu messen, wie sie beispielsweise im Large Hadron Collider oder LHC (Abkürzung für English Large Hadron Collider) der Europäischen Organisation für Kernforschung bekannt sind als CERN (für sein Akronym vom französischen Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire).

Die Strahlungen in den in diesem Forschungszentrum durchgeführten Experimenten zeigen unter anderem Hadronen, Neutronen und Elektronen / Positronen, die alle mit LiF nachgewiesen werden können.

Als Material für die Vorliteration von Lithiumbatteriekathoden

LiF wurde erfolgreich in Form von Nanokompositen mit Kobalt (Co) und Eisen (Fe) als Materialien für die Vorlithiierung (Vorlithiierung) von Lithiumionenbatterie-Kathodenmaterial getestet.

Während des ersten Ladezyklus oder der ersten Bildungsstufe einer Lithiumionenbatterie zersetzt sich der organische Elektrolyt unter Bildung einer festen Phase auf der Oberfläche der Anode.

Dieser Prozess verbraucht Lithium aus der Kathode und reduziert die Energie um 5 bis 20% der Gesamtkapazität der Lithiumionenbatterie.

Aus diesem Grund wurde die elektrochemische Vorzündung der Kathode untersucht, die eine elektrochemische Extraktion von Lithium aus dem Nanokomposit erzeugt, das als Lithiumdonor fungiert, wodurch der Verbrauch von Lithium aus der Kathode vermieden wird.

LiF / Co- und LiF / Fe-Nanokomposite haben eine hohe Fähigkeit, Lithium an die Kathode abzugeben, sind leicht zu synthetisieren, stabil unter Umgebungsbedingungen und bei der Batterieverarbeitung.

Litium-Ionen-Batterie. Autor: Herr ち ゅ ら さ ​​ん. Lithium_Battery * Fototag, August 2005 * Fotograf Person Aney. Quelle: Wikimedia Commons.

In verschiedenen Anwendungen

Lithiumfluorid wird als Schweißmittel, insbesondere Aluminium, und in Beschichtungen für Schweißstäbe verwendet. Es wird auch in Aluminiumreduktionszellen verwendet.

Es wird häufig bei der Herstellung von Gläsern (wie Linsen) verwendet, bei denen der Ausdehnungskoeffizient abnimmt. Es wird auch bei der Herstellung von Keramik verwendet. Darüber hinaus wird es zur Herstellung von Emails und Glaslacken verwendet.

LiF ist Bestandteil von Raketentreibstoffen und Brennstoffen für bestimmte Reaktortypen.

LiF wird auch in Leuchtdioden oder Photovoltaikkomponenten zur Injektion von Elektronen in innere Schichten verwendet.

Verweise

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