Литийн гидрид Лити болон устөрөгчөөс бүрдсэн энгийн хоёртын нэгдэл болох (LiH) нь энгийн томъёотой мэт санагдаж байгаа ч шинжлэх ухаан, үйлдвэрлэлийн чухал ач холбогдолтой материал юм. Хатуу, хөх-цагаан талст хэлбэрээр харагдах энэхүү органик бус давс нь нарийн химийн синтезээс эхлээд сансрын технологи хүртэл олон төрлийн, ихэвчлэн чухал хэрэглээнд түүний үүргийг баталгаажуулсан химийн урвалд орох чадвар болон физик шинж чанаруудын өвөрмөц хослолтой. Лабораторийн сониуч зангаас дэвшилтэт технологи ашиглах боломжийг олгодог материал хүртэлх түүний аялал нь түүний гайхалтай ашиг тусыг онцолж байна.
Үндсэн шинж чанарууд болон харьцахтай холбоотой анхаарах зүйлс
Литийн гидрид нь өндөр хайлах цэг (ойролцоогоор 680°C) болон бага нягтралтай (ойролцоогоор 0.78 г/см³) гэдгээрээ онцлог бөгөөд энэ нь мэдэгдэж буй хамгийн хөнгөн ионы нэгдлүүдийн нэг юм. Энэ нь куб чулуулгийн давсны бүтэцтэй талсждаг. Гэсэн хэдий ч түүний хамгийн тодорхой шинж чанар бөгөөд харьцах шаардлагын гол хүчин зүйл нь чийгтэй маш их урвалд ордог. LiH нь чийгэнд маш их гигроскопик бөгөөд шатамхай байдаг. Ус эсвэл агаар мандлын чийгшилтэй харьцах үед энэ нь хүчтэй, экзотермик урвалд ордог: LiH + H₂O → LiOH + H₂. Энэ урвал нь устөрөгчийн хийг хурдан ялгаруулдаг бөгөөд энэ нь маш шатамхай бөгөөд хяналтгүй бол дэлбэрэх аюулыг үүсгэдэг. Үүний үр дүнд LiH-ийг хатуу идэвхгүй нөхцөлд, ихэвчлэн хуурай аргон эсвэл азотын агаар мандалд бээлий хайрцаг эсвэл Шленк шугам гэх мэт тусгай техник ашиглан харьцаж, хадгалах ёстой. Энэхүү төрөлхийн урвалд орох чадвар нь харьцахтай холбоотой бэрхшээлтэй боловч түүний ашиг тусын ихэнх эх үүсвэр болдог.
Аж үйлдвэрийн болон химийн гол хэрэглээ
1. Цогц гидридүүдийн урьдал бодис: LiH-ийн хамгийн чухал үйлдвэрлэлийн хэрэглээний нэг бол органик болон органик бус химийн гол урвалж болох литийн хөнгөн цагаан гидрид (LiAlH₄) үйлдвэрлэхэд зайлшгүй шаардлагатай эхлэлийн материал юм. LiAlH₄ нь LiH-ийг хөнгөн цагаан хлорид (AlCl₃)-тай эфирийн уусгагчд урвалд оруулснаар нийлэгждэг. LiAlH₄ нь өөрөө маш хүчирхэг, олон талын хэрэглээтэй бууруулагч бодис бөгөөд карбонилын бүлэг, карбоксилын хүчил, эфир болон бусад олон функциональ бүлгүүдийг эм, нарийн химийн бодис, полимер үйлдвэрлэлд бууруулахад зайлшгүй шаардлагатай. LiHгүйгээр LiAlH₄-ийн эдийн засгийн хувьд өргөн хүрээтэй нийлэгжилт нь боломжгүй байх болно.
2.Силан үйлдвэрлэл: LiH нь хагас дамжуулагч төхөөрөмж болон нарны зай хураагуурт ашигладаг хэт цэвэр цахиурын гол урьдал бодис болох силан (SiH₄)-ийн нийлэгжилтэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Үйлдвэрлэлийн үндсэн зам нь LiH-ийг цахиурын тетрахлорид (SiCl₄)-тэй урвалд оруулах явдал юм: 4 LiH + SiCl₄ → SiH₄ + 4 LiCl. Силаны өндөр цэвэршилтийн шаардлага нь энэхүү LiH дээр суурилсан процессыг электроник болон фотоэлектрикийн салбарт чухал болгодог.
3. Хүчирхэг бууруулагч бодис: LiH нь органик болон органик бус синтезийн аль алинд нь хүчтэй бууруулагч бодис болж үйлчилдэг. Түүний хүчтэй бууруулагч чадвар (стандарт бууралтын потенциал ~ -2.25 В) нь өндөр температурын нөхцөлд эсвэл тодорхой уусгагч системд янз бүрийн металлын исэл, галоген болон ханаагүй органик нэгдлүүдийг бууруулж чаддаг. Энэ нь ялангуяа металлын гидрид үүсгэх эсвэл хөнгөн урвалжууд бүтэлгүйтсэн тохиолдолд хүртээмж багатай функциональ бүлгүүдийг бууруулахад онцгой ач холбогдолтой.
4. Органик синтез дэх конденсацийн бодис: LiH нь конденсацийн бодис болгон ашиглагддаг, ялангуяа Knoevenagel конденсаци эсвэл альдол төрлийн урвалууд гэх мэт урвалуудад. Энэ нь хүчиллэг субстратыг депротонжуулах суурь болж, нүүрстөрөгч-нүүрстөрөгчийн холбоо үүсэхийг хөнгөвчилдөг. Үүний давуу тал нь ихэвчлэн сонгомол чанар болон дайвар бүтээгдэхүүн болгон үүссэн литийн давсны уусах чадварт оршдог.
5. Зөөврийн устөрөгчийн эх үүсвэр: LiH нь устай хүчтэй урвалд орж устөрөгчийн хий үүсгэдэг нь устөрөгчийн зөөврийн эх үүсвэр болох сонирхол татахуйц нэр дэвшигч болгодог. Энэ шинж чанарыг түлшний эсүүд (ялангуяа өндөр эрчим хүчний нягтралтай тусгай зориулалтын), яаралтай тусламжийн хийлдэг төхөөрөмж, хяналттай ялгаруулалт боломжтой лабораторийн хэмжээний устөрөгч үйлдвэрлэх зэрэг хэрэглээнд судалсан. Урвалын кинетик, дулааны менежмент, литийн гидроксидын дайвар бүтээгдэхүүний жинтэй холбоотой бэрхшээлүүд байгаа ч жингийн өндөр устөрөгчийн хадгалах багтаамж (LiH нь ~12.6 жингийн% H₂ агуулдаг бөгөөд H₂O-оор дамжин ялгардаг) нь тодорхой нөхцөл байдалд, ялангуяа шахсан хийтэй харьцуулахад сонирхол татахуйц хэвээр байна.
Дэвшилтэт материалын хэрэглээ: Бамбай ба эрчим хүчний хадгалалт
1. Хөнгөн цөмийн хамгаалалтын материал: Химийн урвалд орохоос гадна LiH нь цөмийн хэрэглээнд онцгой физик шинж чанартай. Түүний бага атомын тоотой бүрэлдэхүүн хэсгүүд (лити ба устөрөгч) нь ⁶Li(n,α)³H барих урвал болон протоны тархалтын замаар дулааны нейтроныг зохицуулж, шингээхэд өндөр үр дүнтэй болгодог. Хамгийн гол нь маш бага нягтралтай тул хөнгөн жинтэй цөмийн хамгаалалтын материал бөгөөд жингийн хувьд чухал хэрэглээнд хар тугалга эсвэл бетон зэрэг уламжлалт материалаас мэдэгдэхүйц давуу талтай. Энэ нь сансар судлал (сансрын хөлгийн электроник болон багийнхныг хамгаалах), зөөврийн нейтроны эх үүсвэр, массыг багасгах нь хамгийн чухал цөмийн тээвэрлэлтийн торхонд онцгой ач холбогдолтой юм. LiH нь цөмийн урвалаас үүссэн цацраг туяа, ялангуяа нейтроны цацраг туяанаас үр дүнтэй хамгаалдаг.
2. Сансрын эрчим хүчний системд зориулсан дулааны энерги хадгалах: Магадгүй хамгийн ирээдүйтэй бөгөөд идэвхтэй судлагдсан хэрэглээ бол сансрын эрчим хүчний системд зориулсан дулааны энерги хадгалахад LiH ашиглах явдал юм. Дэвшилтэт сансрын нислэгүүд, ялангуяа Нарнаас хол зайд (жишээлбэл, урт шөнийн цагаар гадаад гаригууд эсвэл сарны туйлууд руу) нисэх нь нарны цацрагаас хамааралгүй бат бөх эрчим хүчний систем шаарддаг. Радиоизотопын термоэлектрик генераторууд (RTGs) нь задралын радиоизотопуудаас (Плутони-238 гэх мэт) дулааныг цахилгаан болгон хувиргадаг. LiH-ийг эдгээр системтэй нэгтгэсэн Дулааны энерги хадгалах (TES) материал гэж судалж байна. Энэ зарчим нь LiH-ийн маш өндөр далд хайлах дулааныг (хайлах цэг ~680°C, хайлах дулаан ~ 2,950 Ж/г - NaCl эсвэл нарны давс зэрэг нийтлэг давснаас хамаагүй өндөр) ашигладаг. Хайлсан LiH нь "цэнэглэх" үед RTG-ээс их хэмжээний дулааныг шингээж чаддаг. Нар хиртэх эсвэл эрчим хүчний оргил эрэлтийн үед LiH хатуурах үед хадгалагдсан дулаан ялгардаг бөгөөд энэ нь термоэлектрик хөрвүүлэгчийн тогтвортой температурыг хадгалж, анхдагч дулааны эх үүсвэр хэлбэлзэх эсвэл удаан хугацааны харанхуй үед ч тасралтгүй, найдвартай цахилгаан эрчим хүчний гаралтыг хангадаг. Судалгаа нь битүүмжлэх материалтай нийцтэй байдал, дулааны мөчлөгийн үед урт хугацааны тогтвортой байдал, хатуу ширүүн сансрын орчинд хамгийн их үр ашиг, найдвартай байдлыг хангахын тулд системийн дизайныг оновчтой болгоход чиглэгддэг. НАСА болон бусад сансрын агентлагууд LiH дээр суурилсан TES-ийг урт хугацааны гүн сансрын судалгаа болон сарны гадаргуугийн үйл ажиллагаанд чухал боломжийг олгодог технологи гэж үздэг.
Нэмэлт хэрэглээ: Хатаагч шинж чанар
Усанд хүчтэй харьцдаг LiH нь маш бага чийгшил шаарддаг өндөр мэргэшсэн хэрэглээнд хий болон уусгагчийг хатаахад маш сайн хатаагч болдог. Гэсэн хэдий ч устай эргэлт буцалтгүй урвалд ордог (LiH-ийг идэж, H₂ хий болон LiOH үүсгэдэг) болон холбогдох аюулууд нь үүнийг ерөнхийдөө зөвхөн молекулын шигшүүр эсвэл фосфорын пентоксид зэрэг нийтлэг хатаагч бодис хангалтгүй эсвэл урвалд орох чадвар нь давхар зорилготой үед л ашигладаг гэсэн үг юм.
Лити гидрид нь өвөрмөц цэнхэр цагаан талстууд болон чийгэнд хүчтэй урвалд ордог тул энгийн химийн нэгдлээс хамаагүй илүү юм. Энэ нь литийн хөнгөн цагаан гидрид, силан зэрэг амин чухал урвалжуудын зайлшгүй үйлдвэрлэлийн урьдал бодис, синтезийн хүчирхэг шууд бууруулагч ба конденсацийн бодис, зөөврийн устөрөгчийн эх үүсвэр юм. Уламжлалт химийн бодисоос гадна түүний өвөрмөц физик шинж чанарууд, ялангуяа бага нягтралтай, устөрөгч/литийн өндөр агууламжийн хослол нь түүнийг дэвшилтэт технологийн салбарт түлхэц болсон. Энэ нь цөмийн цацрагийн эсрэг чухал хөнгөн хамгаалалт болж, одоо өндөр нягтралтай дулааны энерги хадгалах замаар дараагийн үеийн сансрын эрчим хүчний системийг бий болгох судалгааны тэргүүн эгнээнд явж байна. Пирофор шинж чанараасаа болж болгоомжтой харьцах шаардлагатай ч литийн гидридийн олон талт ашиг тус нь лабораторийн ширээнээс эхлээд гариг хоорондын орон зайн гүн хүртэл шинжлэх ухаан, инженерийн салбарын гайхалтай өргөн хүрээнд түүний хамаарлыг баталгаажуулдаг. Үндсэн химийн үйлдвэрлэл болон сансрын судалгааны анхдагчдыг дэмжих үүрэг нь өндөр энергийн нягтралтай, өвөрмөц функцтэй материалын хувьд түүний үнэ цэнийг онцолж байна.
Нийтэлсэн цаг: 2025 оны 7-р сарын 30