លីចូមអ៊ីដ្រីត៖ ជាអាគុយអសរីរាង្គដែលអាចប្រើប្រាស់បានច្រើនយ៉ាង និងមានថាមពលខ្លាំង

លីចូមអ៊ីដ្រីត (LiH) ដែលជាសមាសធាតុគោលពីរសាមញ្ញមួយដែលផ្សំឡើងពីលីចូម និងអ៊ីដ្រូសែន ឈរជាសម្ភារៈដែលមានសារៈសំខាន់ខាងវិទ្យាសាស្ត្រ និងឧស្សាហកម្មយ៉ាងសំខាន់ ទោះបីជារូបមន្តរបស់វាហាក់ដូចជាសាមញ្ញក៏ដោយ។ ដោយមើលទៅដូចជាគ្រីស្តាល់រឹង ពណ៌សខៀវ អំបិលអសរីរាង្គនេះមានការរួមបញ្ចូលគ្នាតែមួយគត់នៃប្រតិកម្មគីមី និងលក្ខណៈសម្បត្តិរូបវន្ត ដែលបានធានាតួនាទីរបស់វានៅក្នុងកម្មវិធីចម្រុះ និងជាញឹកញាប់មានសារៈសំខាន់ ចាប់ពីការសំយោគគីមីដ៏ល្អិតល្អន់ រហូតដល់បច្ចេកវិទ្យាអវកាសទំនើប។ ដំណើររបស់វាពីភាពចង់ដឹងចង់ឃើញក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍ ទៅជាសម្ភារៈដែលអាចឱ្យមានបច្ចេកវិទ្យាទំនើបៗ គូសបញ្ជាក់ពីប្រយោជន៍គួរឱ្យកត់សម្គាល់របស់វា។

លក្ខណៈសម្បត្តិជាមូលដ្ឋាន និងការពិចារណាលើការគ្រប់គ្រង

លីចូមអ៊ីដ្រូសែនត្រូវបានកំណត់លក្ខណៈដោយចំណុចរលាយខ្ពស់របស់វា (ប្រហែល 680°C) និងដង់ស៊ីតេទាប (ប្រហែល 0.78 ក្រាម/សង់ទីម៉ែត្រគូប) ដែលធ្វើឱ្យវាក្លាយជាសមាសធាតុអ៊ីយ៉ុងស្រាលបំផុតមួយដែលគេស្គាល់។ វាបង្កើតជារចនាសម្ព័ន្ធអំបិលថ្មគូប។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ លក្ខណៈកំណត់បំផុតរបស់វា និងជាកត្តាចម្បងនៅក្នុងតម្រូវការដោះស្រាយរបស់វាគឺប្រតិកម្មខ្លាំងរបស់វាជាមួយសំណើម។ LiH មានជាតិសំណើមខ្ពស់ និងងាយឆេះក្នុងសំណើម។ នៅពេលប៉ះពាល់ជាមួយទឹក ឬសូម្បីតែសំណើមបរិយាកាស វាឆ្លងកាត់ប្រតិកម្មខ្លាំង និងបញ្ចេញកំដៅ៖ LiH + H₂O → LiOH + H₂។ ប្រតិកម្មនេះបញ្ចេញឧស្ម័នអ៊ីដ្រូសែនយ៉ាងឆាប់រហ័ស ដែលងាយឆេះខ្លាំង និងបង្កគ្រោះថ្នាក់ផ្ទុះយ៉ាងធ្ងន់ធ្ងរប្រសិនបើមិនត្រូវបានគ្រប់គ្រង។ ជាលទ្ធផល LiH ត្រូវតែដោះស្រាយ និងរក្សាទុកក្រោមលក្ខខណ្ឌអសកម្មយ៉ាងតឹងរ៉ឹង ជាធម្មតានៅក្នុងបរិយាកាសនៃអារហ្គុងស្ងួត ឬអាសូត ដោយប្រើបច្ចេកទេសឯកទេសដូចជាប្រអប់ស្រោមដៃ ឬខ្សែ Schlenk។ ប្រតិកម្មដែលមាននៅក្នុងខ្លួននេះ ខណៈពេលដែលជាបញ្ហាប្រឈមក្នុងការដោះស្រាយ ក៏ជាប្រភពនៃប្រយោជន៍ភាគច្រើនរបស់វាផងដែរ។

កម្មវិធីឧស្សាហកម្ម និងគីមីស្នូល

១. សារធាតុ​បឋម​សម្រាប់​អ៊ីដ្រីត​ស្មុគស្មាញ៖ ការប្រើប្រាស់​ឧស្សាហកម្ម​ដ៏សំខាន់បំផុត​មួយ​របស់ LiH គឺ​ជា​សម្ភារៈ​ចាប់ផ្តើម​ដ៏សំខាន់​សម្រាប់​ការផលិត​លីចូម​អាលុយមីញ៉ូម​អ៊ីដ្រីត (LiAlH₄) ដែលជា​សារធាតុ​ប្រតិកម្ម​ស្នូល​ក្នុង​គីមីវិទ្យា​សរីរាង្គ និង​អសរីរាង្គ។ LiAlH₄ ត្រូវបាន​សំយោគ​ដោយ​ប្រតិកម្ម LiH ជាមួយ​អាលុយមីញ៉ូម​ក្លរួ (AlCl₃) ក្នុង​សារធាតុរំលាយ​អេធើរ។ LiAlH₄ ខ្លួន​វា​គឺជា​សារធាតុ​កាត់បន្ថយ​ដ៏មាន​ឥទ្ធិពល និង​អាច​ប្រើប្រាស់​បាន​ច្រើន​យ៉ាង ដែល​មិនអាច​ខ្វះ​បាន​សម្រាប់​ការកាត់បន្ថយ​ក្រុម​កាបូនីល អាស៊ីត​កាបូស៊ីលីក អេស្ទ័រ និង​ក្រុម​មុខងារ​ជាច្រើន​ទៀត​ក្នុង​ឱសថ សារធាតុគីមី​ល្អិតល្អន់ និង​ការផលិត​ប៉ូលីមែរ។ បើគ្មាន LiH ទេ ការសំយោគ LiAlH₄ ក្នុង​ទ្រង់ទ្រាយ​ធំ​ខាង​សេដ្ឋកិច្ច​នឹង​មិនអាច​អនុវត្ត​បានទេ។

២. ការផលិតស៊ីឡាន៖ LiH ដើរតួនាទីយ៉ាងសំខាន់ក្នុងការសំយោគស៊ីឡាន (SiH₄) ដែលជាសារធាតុផ្សំសំខាន់សម្រាប់ស៊ីលីកុនសុទ្ធខ្លាំងដែលប្រើក្នុងឧបករណ៍ស៊ីមីកុងដុកទ័រ និងកោសិកាពន្លឺព្រះអាទិត្យ។ ផ្លូវឧស្សាហកម្មចម្បងពាក់ព័ន្ធនឹងប្រតិកម្មរបស់ LiH ជាមួយស៊ីលីកុនតេត្រាក្លរីត (SiCl₄): 4 LiH + SiCl₄ → SiH₄ + 4 LiCl។ តម្រូវការភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់របស់ស៊ីឡានធ្វើឱ្យដំណើរការដែលមានមូលដ្ឋានលើ LiH នេះមានសារៈសំខាន់សម្រាប់ឧស្សាហកម្មអេឡិចត្រូនិច និង photovoltaic។

៣. សារធាតុកាត់បន្ថយដ៏មានឥទ្ធិពល៖ ដោយផ្ទាល់ LiH បម្រើជាសារធាតុកាត់បន្ថយដ៏មានឥទ្ធិពលទាំងក្នុងការសំយោគសរីរាង្គ និងអសរីរាង្គ។ ថាមពលកាត់បន្ថយដ៏ខ្លាំងរបស់វា (សក្តានុពលកាត់បន្ថយស្តង់ដារ ~ -2.25 V) អនុញ្ញាតឱ្យវាកាត់បន្ថយអុកស៊ីដលោហៈ ហាលីដ និងសមាសធាតុសរីរាង្គមិនឆ្អែតជាច្រើនប្រភេទក្រោមលក្ខខណ្ឌសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ ឬនៅក្នុងប្រព័ន្ធសារធាតុរំលាយជាក់លាក់។ វាមានប្រយោជន៍ជាពិសេសសម្រាប់ការបង្កើតអ៊ីដ្រូសែនលោហៈ ឬកាត់បន្ថយក្រុមមុខងារដែលងាយនឹងចូលដំណើរការបាន ដែលសារធាតុប្រតិកម្មស្រាលជាងបរាជ័យ។

៤. សារធាតុខាប់ក្នុងសំយោគសរីរាង្គ៖ LiH រកឃើញកម្មវិធីជាសារធាតុខាប់ ជាពិសេសនៅក្នុងប្រតិកម្មដូចជាប្រតិកម្មខាប់ Knoevenagel ឬប្រតិកម្មប្រភេទអាល់ដុល។ វាអាចដើរតួជាមូលដ្ឋានដើម្បីបន្សាបប្រូតុងស្រទាប់ខាងក្រោមអាស៊ីត ដែលជួយសម្រួលដល់ការបង្កើតចំណងកាបូន-កាបូន។ គុណសម្បត្តិរបស់វាច្រើនតែស្ថិតនៅក្នុងការជ្រើសរើសរបស់វា និងភាពរលាយនៃអំបិលលីចូមដែលបង្កើតជាផលិតផលរង។

៥.ប្រភពអ៊ីដ្រូសែនចល័ត៖ ប្រតិកម្មខ្លាំងក្លារបស់ LiH ជាមួយទឹកដើម្បីផលិតឧស្ម័នអ៊ីដ្រូសែនធ្វើឱ្យវាក្លាយជាប្រភពអ៊ីដ្រូសែនចល័តដ៏ទាក់ទាញមួយ។ លក្ខណៈសម្បត្តិនេះត្រូវបានរុករកសម្រាប់កម្មវិធីដូចជាកោសិកាឥន្ធនៈ (ជាពិសេសសម្រាប់តម្រូវការពិសេស ដង់ស៊ីតេថាមពលខ្ពស់) ឧបករណ៍បំប៉ោងសង្គ្រោះបន្ទាន់ និងការបង្កើតអ៊ីដ្រូសែនក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍ ដែលការបញ្ចេញដែលគ្រប់គ្រងបានអាចធ្វើទៅបាន។ ខណៈពេលដែលបញ្ហាប្រឈមទាក់ទងនឹងចលនវិទ្យាប្រតិកម្ម ការគ្រប់គ្រងកំដៅ និងទម្ងន់នៃផលិតផលរងលីចូមអ៊ីដ្រូស៊ីតមាន សមត្ថភាពផ្ទុកអ៊ីដ្រូសែនខ្ពស់តាមទម្ងន់ (LiH មានផ្ទុក ~12.6 wt% H₂ ដែលអាចបញ្ចេញបានតាមរយៈ H₂O) នៅតែគួរឱ្យទាក់ទាញសម្រាប់សេណារីយ៉ូជាក់លាក់ ជាពិសេសបើប្រៀបធៀបទៅនឹងឧស្ម័នដែលបានបង្ហាប់។

ការអនុវត្តសម្ភារៈកម្រិតខ្ពស់៖ ការការពារ និងការផ្ទុកថាមពល

១. សម្ភារៈការពារនុយក្លេអ៊ែរទម្ងន់ស្រាល៖ ក្រៅពីប្រតិកម្មគីមីរបស់វា LiH មានលក្ខណៈសម្បត្តិរូបវន្តពិសេសសម្រាប់កម្មវិធីនុយក្លេអ៊ែរ។ សមាសធាតុចំនួនអាតូមទាបរបស់វា (លីចូម និងអ៊ីដ្រូសែន) ធ្វើឱ្យវាមានប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់ក្នុងការសម្របសម្រួល និងស្រូបយកនឺត្រុងកម្ដៅតាមរយៈប្រតិកម្មចាប់យក ⁶Li(n,α)³H និងការខ្ចាត់ខ្ចាយប្រូតុង។ អ្វីដែលសំខាន់នោះ ដង់ស៊ីតេទាបខ្លាំងរបស់វាធ្វើឱ្យវាក្លាយជាសម្ភារៈការពារនុយក្លេអ៊ែរទម្ងន់ស្រាល ដែលផ្តល់នូវគុណសម្បត្តិយ៉ាងសំខាន់លើវត្ថុធាតុដើមប្រពៃណីដូចជាសំណ ឬបេតុងក្នុងកម្មវិធីដែលផ្តោតលើទម្ងន់។ នេះមានតម្លៃជាពិសេសនៅក្នុងវិស័យអាកាសចរណ៍ (ការការពារឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិចយានអវកាស និងក្រុមនាវិក) ប្រភពនឺត្រុងចល័ត និងធុងដឹកជញ្ជូននុយក្លេអ៊ែរ ដែលការកាត់បន្ថយម៉ាស់គឺជារឿងសំខាន់បំផុត។ LiH ការពារប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាពពីវិទ្យុសកម្មដែលបង្កើតឡើងដោយប្រតិកម្មនុយក្លេអ៊ែរ ជាពិសេសវិទ្យុសកម្មនឺត្រុង។

២. ការផ្ទុកថាមពលកម្ដៅសម្រាប់ប្រព័ន្ធថាមពលអវកាស៖ ប្រហែលជាកម្មវិធីដែលទំនើប និងស្រាវជ្រាវយ៉ាងសកម្មបំផុតគឺការប្រើប្រាស់ LiH សម្រាប់រក្សាទុកថាមពលកម្ដៅសម្រាប់ប្រព័ន្ធថាមពលអវកាស។ បេសកកម្មអវកាសកម្រិតខ្ពស់ ជាពិសេសបេសកកម្មដែលធ្វើដំណើរឆ្ងាយពីព្រះអាទិត្យ (ឧទាហរណ៍ ទៅកាន់ភពខាងក្រៅ ឬប៉ូលព្រះច័ន្ទក្នុងអំឡុងពេលយប់យូរ) តម្រូវឱ្យមានប្រព័ន្ធថាមពលរឹងមាំដែលមិនអាស្រ័យលើការបញ្ចេញកាំរស្មីព្រះអាទិត្យ។ ម៉ាស៊ីនភ្លើងកម្ដៅវិទ្យុសកម្ម (RTGs) បំលែងកំដៅពីវិទ្យុសកម្មអ៊ីសូតូបរលួយ (ដូចជា Plutonium-238) ទៅជាអគ្គិសនី។ LiH កំពុងត្រូវបានស៊ើបអង្កេតជាសម្ភារៈផ្ទុកថាមពលកម្ដៅ (TES) ដែលរួមបញ្ចូលជាមួយប្រព័ន្ធទាំងនេះ។ គោលការណ៍នេះទាញយកអត្ថប្រយោជន៍ពីកំដៅរលាយខ្ពស់ខ្លាំងរបស់ LiH (ចំណុចរលាយ ~680°C កំដៅរលាយ ~2,950 J/g - ខ្ពស់ជាងអំបិលធម្មតាដូចជា NaCl ឬអំបិលព្រះអាទិត្យ)។ LiH រលាយអាចស្រូបយកកំដៅយ៉ាងច្រើនពី RTG ក្នុងអំឡុងពេល "សាក"។ ក្នុងអំឡុងពេលសូរ្យគ្រាស ឬតម្រូវការថាមពលកំពូល កំដៅដែលរក្សាទុកត្រូវបានបញ្ចេញនៅពេលដែល LiH រឹង ដោយរក្សាសីតុណ្ហភាពមានស្ថេរភាពសម្រាប់ឧបករណ៍បំលែងកំដៅ និងធានាបាននូវទិន្នផលថាមពលអគ្គិសនីជាបន្តបន្ទាប់ និងអាចទុកចិត្តបាន សូម្បីតែនៅពេលដែលប្រភពកំដៅចម្បងប្រែប្រួល ឬក្នុងអំឡុងពេលងងឹតយូរក៏ដោយ។ ការស្រាវជ្រាវផ្តោតលើភាពឆបគ្នាជាមួយសម្ភារៈទប់ស្កាត់ ស្ថេរភាពរយៈពេលវែងក្រោមវដ្តកម្ដៅ និងការធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងនូវការរចនាប្រព័ន្ធសម្រាប់ប្រសិទ្ធភាព និងភាពជឿជាក់អតិបរមានៅក្នុងបរិយាកាសលំហដ៏អាក្រក់។ NASA និងភ្នាក់ងារអវកាសផ្សេងទៀតចាត់ទុក TES ដែលមានមូលដ្ឋានលើ LiH ជាបច្ចេកវិទ្យាដ៏សំខាន់មួយសម្រាប់ការរុករកលំហអាកាសជ្រៅរយៈពេលវែង និងប្រតិបត្តិការលើផ្ទៃឋានព្រះច័ន្ទ។

ប្រយោជន៍បន្ថែម៖ លក្ខណៈសម្បត្តិសារធាតុសម្ងួត

ដោយទាញយកអត្ថប្រយោជន៍ពីភាពស្និទ្ធស្នាលខ្លាំងរបស់វាចំពោះទឹក LiH ក៏ដើរតួជាសារធាតុស្រូបយកសំណើមដ៏ល្អឥតខ្ចោះសម្រាប់សម្ងួតឧស្ម័ន និងសារធាតុរំលាយនៅក្នុងកម្មវិធីឯកទេសខ្ពស់ដែលត្រូវការកម្រិតសំណើមទាបបំផុត។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ប្រតិកម្មដែលមិនអាចត្រឡប់វិញបានរបស់វាជាមួយទឹក (ស៊ី LiH និងផលិតឧស្ម័ន H₂ និង LiOH) និងគ្រោះថ្នាក់ដែលពាក់ព័ន្ធមានន័យថាវាត្រូវបានគេប្រើជាទូទៅតែកន្លែងដែលសារធាតុស្រូបយកសំណើមទូទៅដូចជាសំណាញ់ម៉ូលេគុល ឬផូស្វ័រ pentoxide មិនគ្រប់គ្រាន់ ឬកន្លែងដែលប្រតិកម្មរបស់វាបម្រើគោលបំណងពីរ។

លីចូមអ៊ីដ្រូសែន ដែលមានគ្រីស្តាល់ពណ៌សខៀវប្លែក និងប្រតិកម្មខ្លាំងចំពោះសំណើម គឺលើសពីសមាសធាតុគីមីសាមញ្ញទៅទៀត។ វាគឺជាសារធាតុឧស្សាហកម្មដែលមិនអាចខ្វះបានសម្រាប់សារធាតុប្រតិកម្មសំខាន់ៗដូចជាលីចូមអាលុយមីញ៉ូមអ៊ីដ្រូសែន និងស៊ីឡាន ដែលជាសារធាតុកាត់បន្ថយដោយផ្ទាល់ និងជាសារធាតុខាប់ដ៏មានឥទ្ធិពលក្នុងការសំយោគ និងជាប្រភពនៃអ៊ីដ្រូសែនចល័ត។ ក្រៅពីគីមីវិទ្យាប្រពៃណី លក្ខណៈសម្បត្តិរូបវន្តតែមួយគត់របស់វា - ជាពិសេសការរួមបញ្ចូលគ្នានៃដង់ស៊ីតេទាប និងមាតិកាអ៊ីដ្រូសែន/លីចូមខ្ពស់ - បានជំរុញវាចូលទៅក្នុងវិស័យបច្ចេកវិទ្យាទំនើប។ វាបម្រើជាខែលទម្ងន់ស្រាលដ៏សំខាន់ប្រឆាំងនឹងវិទ្យុសកម្មនុយក្លេអ៊ែរ ហើយឥឡូវនេះស្ថិតនៅជួរមុខនៃការស្រាវជ្រាវសម្រាប់ការបើកដំណើរការប្រព័ន្ធថាមពលអវកាសជំនាន់ក្រោយតាមរយៈការផ្ទុកថាមពលកម្ដៅដង់ស៊ីតេខ្ពស់។ ខណៈពេលដែលទាមទារការគ្រប់គ្រងដោយប្រុងប្រយ័ត្នដោយសារតែធម្មជាតិ pyrophoric របស់វា អត្ថប្រយោជន៍ចម្រុះនៃលីចូមអ៊ីដ្រូសែនធានានូវភាពពាក់ព័ន្ធជាបន្តបន្ទាប់របស់វានៅទូទាំងវិសាលគមទូលំទូលាយគួរឱ្យកត់សម្គាល់នៃវិញ្ញាសាវិទ្យាសាស្ត្រ និងវិស្វកម្ម ចាប់ពីតុមន្ទីរពិសោធន៍រហូតដល់ជម្រៅនៃលំហអន្តរភព។ តួនាទីរបស់វាក្នុងការគាំទ្រទាំងការផលិតគីមីជាមូលដ្ឋាន និងការរុករកអវកាសឈានមុខគេ គូសបញ្ជាក់ពីតម្លៃដ៏ស្ថិតស្ថេររបស់វាជាសម្ភារៈដែលមានដង់ស៊ីតេថាមពលខ្ពស់ និងមុខងារពិសេស។