Лити гидрид Лити ба устөрөгчөөс бүрдэх энгийн хоёртын нэгдэл (LiH) нь энгийн мэт санагдсан ч шинжлэх ухаан, үйлдвэрлэлийн чухал ач холбогдолтой материал юм. Хатуу, хөхөвтөр цагаан талстууд мэт харагдах энэхүү органик бус давс нь химийн урвалж, физик шинж чанаруудын өвөрмөц хослолтой бөгөөд химийн нарийн нийлэгжилтээс эхлээд хамгийн сүүлийн үеийн сансрын технологи хүртэлх олон янзын бөгөөд ихэвчлэн чухал хэрэглээнд өөрийн үүргийг баталгаажуулсан. Лабораторийн сониуч зангаас дэвшилтэт технологийг ашиглах боломжтой материал руу хийсэн аялал нь түүний гайхалтай ашиг тусыг онцолж байна.
Үндсэн шинж чанарууд ба харьцах талаар анхаарах зүйлс
Лити гидрид нь өндөр хайлах цэг (ойролцоогоор 680 ° C), бага нягтралтай (ойролцоогоор 0.78 г/см³) гэдгээрээ онцлог бөгөөд энэ нь мэдэгдэж байгаа хамгийн хөнгөн ионы нэгдлүүдийн нэг юм. Энэ нь куб чулуулаг давсны бүтцэд талстждаг. Гэсэн хэдий ч түүний хамгийн чухал шинж чанар бөгөөд түүнийг зохицуулах шаардлагад тавигдах гол хүчин зүйл нь чийгтэй маш их урвалд ордог. LiH нь өндөр гигроскоп, чийгэнд шатамхай байдаг. Ус эсвэл бүр атмосферийн чийгшилтэй харьцах үед энэ нь хүчтэй бөгөөд экзотермик урвалд ордог: LiH + H₂O → LiOH + H₂. Энэ урвал нь устөрөгчийн хийг хурдан ялгаруулдаг бөгөөд энэ нь маш шатамхай бөгөөд хяналтгүй бол тэсрэх аюултай. Иймээс LiH-ийг хатуу идэвхгүй нөхцөлд, ихэвчлэн хуурай аргон эсвэл азотын уур амьсгалд бээлий хайрцаг эсвэл Schlenk шугам гэх мэт тусгай арга техникийг ашиглан боловсруулж, хадгалах ёстой. Энэхүү төрөлхийн хариу үйлдэл нь хэдийгээр шийдвэрлэх сорилт боловч түүний ашиг тусын ихэнх эх үүсвэр болдог.
Аж үйлдвэрийн болон химийн үндсэн хэрэглээ
1.Цогцолбор гидридын урьдал бодис: LiH-ийн үйлдвэрлэлийн хамгийн чухал хэрэглээний нэг нь органик болон органик бус химийн тулгын чулууны урвалж болох литийн хөнгөн цагаан гидрид (LiAlH₄) үйлдвэрлэхэд зайлшгүй шаардлагатай эхлэл материал юм. LiAlH₄ нь эфирийн уусгагч дахь хөнгөн цагаан хлорид (AlCl₃)-тай LiH-ийг урвалд оруулснаар нийлэгждэг. LiAlH₄ өөрөө асар хүчтэй, уян хатан бууруулагч бодис бөгөөд эм, нарийн химийн бодис, полимер үйлдвэрлэлд карбонилийн бүлгүүд, карбоксилын хүчил, эфир болон бусад олон функциональ бүлгүүдийг багасгахад зайлшгүй шаардлагатай. LiH-гүй бол LiAlH₄-ийн эдийн засгийн том хэмжээний синтез нь боломжгүй болно.
2.Силан үйлдвэрлэл: LiH нь хагас дамжуулагч төхөөрөмж болон нарны зайд ашиглагддаг хэт цэвэр цахиурын үндсэн урьдал бодис болох силаныг (SiH₄) нийлэгжүүлэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Үйлдвэрлэлийн анхдагч зам нь LiH-ийн цахиурын тетрахлорид (SiCl₄) -тай урвалд ордог: 4 LiH + SiCl₄ → SiH₄ + 4 LiCl. Silane-ийн өндөр цэвэршилтийн шаардлага нь LiH-д суурилсан энэхүү процессыг электроник болон фотоволтайкийн салбарт амин чухал болгодог.
3. Хүчирхэг бууруулагч: LiH нь органик болон органик бус синтезийн аль алинд нь хүчтэй бууруулагч бодисоор үйлчилдэг. Түүний хүчтэй бууруулах хүч (стандарт бууруулах боломж ~ -2.25 В) нь өндөр температурын нөхцөлд эсвэл тодорхой уусгагч системд янз бүрийн металлын исэл, галид ба ханаагүй органик нэгдлүүдийг багасгах боломжийг олгодог. Энэ нь ялангуяа металл гидрид үүсгэх эсвэл илүү зөөлөн урвалжууд амжилтгүй болсон тохиолдолд хүртээмж багатай функциональ бүлгүүдийг багасгахад тустай.
4. Органик синтез дэх конденсацийн бодис: LiH нь конденсацийн бодис болгон, ялангуяа Кноевенагелийн конденсаци эсвэл альдол төрлийн урвал зэрэгт ашиглагддаг. Энэ нь хүчиллэг субстратыг задлах суурь болж, нүүрстөрөгч-нүүрстөрөгчийн холбоо үүсэхийг хөнгөвчилдөг. Үүний давуу тал нь ихэвчлэн сонгомол чанар, дайвар бүтээгдэхүүн болох литийн давсны уусдаг чанарт оршдог.
5. Устөрөгчийн зөөврийн эх үүсвэр: LiH-ийн устай хүчтэй урвалд орж устөрөгчийн хий гаргаснаар устөрөгчийн зөөврийн эх үүсвэр болох сонирхол татахуйц нэр дэвшигч болж байна. Энэ өмчийг түлшний эсүүд (ялангуяа өндөр эрчим хүчний нягтрал шаардлагын хувьд), яаралтай шахагч, хяналттай ялгаруулах боломжтой лабораторийн хэмжээнд устөрөгч үйлдвэрлэх зэрэг хэрэглээнд зориулж судалсан. Урвалын кинетик, дулааны удирдлага, литийн гидроксидын дайвар бүтээгдэхүүний жинтэй холбоотой сорилтууд байгаа хэдий ч жингээр нь устөрөгчийг хадгалах өндөр багтаамж (LiH нь H₂O-ээр ялгардаг ~12.6 wt% H₂ агуулдаг) нь тодорхой хувилбаруудад, ялангуяа шахсан хийтэй харьцуулахад зайлшгүй шаардлагатай хэвээр байна.
Материалын дэвшилтэт хэрэглээ: Хамгаалалт ба эрчим хүчний хадгалалт
1.Хөнгөн жинтэй цөмийн хамгаалалтын материал: LiH нь химийн урвалд орох чадвараас гадна цөмийн хэрэглээнд зориулагдсан онцгой физик шинж чанартай. Түүний атомын тоо багатай бүрэлдэхүүн хэсгүүд (литий ба устөрөгч) нь ⁶Li(n,α)³H авах урвал болон протоны тархалтаар дамжуулан дулааны нейтроныг зохицуулах, шингээхэд өндөр үр дүнтэй болгодог. Хамгийн гол нь түүний маш бага нягтрал нь түүнийг хөнгөн жинтэй цөмийн хамгаалалтын материал болгож, жингийн чухал хэрэглээнд хар тугалга, бетон зэрэг уламжлалт материалаас ихээхэн давуу талыг санал болгодог. Энэ нь сансар огторгуйд (сансрын хөлгийн электроник ба багийнхан хамгаалах), зөөврийн нейтроны эх үүсвэр, массыг багасгах нь чухал ач холбогдолтой цөмийн тээврийн хайрцагт онцгой ач холбогдолтой юм. LiH нь цөмийн урвал, ялангуяа нейтрон цацрагаас үүссэн цацрагаас үр дүнтэй хамгаалдаг.
2. Сансрын эрчим хүчний системд зориулсан дулааны энергийн хуримтлал: Сансрын эрчим хүчний системийн дулааны энергийг хадгалах LiH ашиглах нь магадгүй хамгийн ирээдүйтэй, идэвхтэй судлагдсан хэрэглээ юм. Сансрын дэвшилтэт нислэгүүд, ялангуяа нарнаас хол зайд (жишээ нь, урт шөнийн цагаар гадаад гаригууд эсвэл сарны туйл руу) нисэх нь нарны цацрагаас хамааралгүй хүчирхэг эрчим хүчний систем шаарддаг. Радиоизотопын дулааны цахилгаан үүсгүүрүүд (RTGs) нь ялзарч буй радиоизотопуудаас (Plutonium-238 гэх мэт) дулааныг цахилгаан болгон хувиргадаг. LiH нь эдгээр системтэй нэгтгэсэн Дулааны энергийн хуримтлал (TES) материал болохыг судалж байна. Энэ зарчим нь LiH-ийн хэт өндөр далд хайлах дулааныг (хайлах цэг ~680°C, хайлуулах дулаан ~ 2,950 Ж/г – NaCl эсвэл нарны давс гэх мэт энгийн давсуудаас хамаагүй өндөр) ашигладаг. Хайлсан LiH нь "цэнэглэх" үед RTG-ээс асар их хэмжээний дулааныг шингээж чаддаг. Нар хиртэлтийн үед буюу эрчим хүчний эрэлтийн оргил үед хуримтлагдсан дулааныг LiH хатуурах үед ялгаруулж, дулаан цахилгаан хувиргагчдад тогтвортой температурыг хадгалж, дулааны үндсэн эх үүсвэрийн хэлбэлзэл эсвэл харанхуй уртассан үед ч тасралтгүй, найдвартай цахилгаан эрчим хүчний гаралтыг хангана. Судалгаа нь хамгаалалтын материалтай нийцтэй байх, дулааны эргэлтийн үед урт хугацааны тогтвортой байдал, хатуу ширүүн сансрын орчинд хамгийн их үр ашигтай, найдвартай байхын тулд системийн дизайныг оновчтой болгоход чиглэгддэг. НАСА болон бусад сансрын агентлагууд LiH-д суурилсан TES-ийг сансар огторгуйн гүнд урт хугацааны судалгаа хийх, сарны гадаргуугийн үйл ажиллагаа явуулахад чухал ач холбогдолтой технологи гэж үздэг.
Нэмэлт хэрэгсэл: Чийгшүүлэгч шинж чанарууд
LiH нь устай маш их хамааралтай тул чийгшлийн түвшин бага шаарддаг өндөр мэргэшсэн хэрэглээнд хий, уусгагчийг хатаахад маш сайн чийгшүүлэгч болдог. Гэсэн хэдий ч түүний устай эргэлт буцалтгүй урвал (LiH хэрэглэж, H₂ хий болон LiOH үйлдвэрлэх) болон түүнтэй холбоотой аюулууд нь зөвхөн молекул шигшүүр, фосфорын пентоксид зэрэг нийтлэг хатаах бодис хангалтгүй, эсвэл урвалд орох чадвар нь давхар зорилготой тохиолдолд л ашиглагддаг гэсэн үг юм.
Өвөрмөц хөхөвтөр цагаан талстууд, чийгэнд хүчтэй урвалд ордог литийн гидрид нь энгийн химийн нэгдлээс хамаагүй илүү юм. Энэ нь литийн хөнгөн цагааны гидрид, силан зэрэг амин чухал урвалжуудад зайлшгүй шаардлагатай үйлдвэрлэлийн урьдал бодис, нийлэгжилтийн хүчтэй шууд бууруулагч ба конденсацын бодис, зөөврийн устөрөгчийн эх үүсвэр юм. Уламжлалт химийн шинжлэх ухаанаас гадна түүний өвөрмөц физик шинж чанар, ялангуяа бага нягтрал, устөрөгч/литийн өндөр агууламжийн хослол нь түүнийг дэвшилтэт технологийн салбарт түлхэж өгсөн. Энэ нь цөмийн цацрагийн эсрэг чухал хөнгөн хамгаалалтын үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд одоо өндөр нягтралтай дулааны эрчим хүчийг хадгалах замаар дараагийн үеийн сансрын эрчим хүчний системийг идэвхжүүлэх судалгааны тэргүүн эгнээнд явж байна. Пирофорын шинж чанараас шалтгаалан болгоомжтой харьцахыг шаарддаг боловч литийн гидридийн олон талт ашиг тус нь лабораторийн тавцангаас гараг хоорондын орон зайн гүн хүртэл шинжлэх ухаан, инженерийн салбарын гайхалтай өргөн хүрээг хамарсан хэвээр байх болно. Түүний үндсэн химийн үйлдвэрлэл, сансрын хайгуулын аль алиныг нь дэмжих үүрэг нь эрчим хүчний өндөр нягтралтай, өвөрмөц ажиллагаатай материал болох тогтвортой үнэ цэнийг онцолж байна.
Шуудангийн цаг: 2025 оны 7-р сарын 30-ны хооронд