Гидриди литий (LiH), як пайвастагии оддии бинарӣ, ки аз литий ва гидроген иборат аст, сарфи назар аз формулаи ба назар соддааш ҳамчун маводи аҳамияти муҳими илмӣ ва саноатӣ боқӣ мемонад. Ин намаки ғайриорганикӣ ҳамчун кристаллҳои сахт, кабуд-сафед ба назар мерасад, дорои маҷмӯи беназири реактивии кимиёвӣ ва хосиятҳои физикӣ мебошад, ки нақши худро дар барномаҳои гуногун ва аксаран муҳим, аз синтези хуби кимиёвӣ то технологияи муосири кайҳонӣ таъмин кардаанд. Саёҳати он аз кунҷковии лабораторӣ ба маводе, ки технологияҳои пешрафтаро фароҳам меорад, фоидаи назарраси онро таъкид мекунад.
Хусусиятҳои асосӣ ва мулоҳизаҳои коркард
Гидриди литий бо нуқтаи баланди обшавии он (тақрибан 680 ° C) ва зичии паст (тақрибан 0,78 г / см³) тавсиф карда мешавад, ки онро яке аз сабуктарин пайвастагиҳои ионӣ медонад. Он дар сохтори мукааб-намак кристалл мешавад. Аммо, хусусияти муайянкунандаи он ва омили асосии талаботи коркарди он, реактивии шадиди он бо намӣ мебошад. LiH хеле гигроскопӣ ва дар намӣ оташгиранда аст. Ҳангоми тамос бо об ё ҳатто намии атмосфера, он ба реаксияи шадид ва экзотермикӣ дучор мешавад: LiH + H₂O → LiOH + H₂. Ин реаксия гази гидрогенро зуд озод мекунад, ки хеле оташгиранда аст ва агар назорат карда нашавад, хатари таркиши ҷиддиро ба бор меорад. Аз ин рӯ, LiH бояд дар шароити қатъии ғайрифаъол, маъмулан дар атмосфераи аргон ё нитрогени хушк бо истифода аз усулҳои махсус ба монанди қуттиҳои дастпӯшакҳо ё хатҳои Schlenk коркард ва нигоҳ дошта шавад. Ин реактивии хос, гарчанде ки мушкили ҳаллу фасл аст, манбаи зиёди фоиданокии он низ мебошад.
Барномаҳои асосии саноатӣ ва кимиёвӣ
1.Прекурсор барои гидридҳои мураккаб: Яке аз муҳимтарин истифодаҳои саноатии LiH ҳамчун маводи ибтидоӣ барои истеҳсоли гидриди алюминии литий (LiAlH₄), реагенти сангин дар химияи органикӣ ва ғайриорганикӣ мебошад. LiAlH₄ бо реаксияи LiH бо хлориди алюминий (AlCl₃) дар ҳалкунандаҳои эфирӣ синтез карда мешавад. Худи LiAlH₄ як редуксияи бениҳоят пурқувват ва бисёрҷониба мебошад, ки барои коҳиш додани гурӯҳҳои карбонилӣ, кислотаҳои карбонӣ, эфирҳо ва бисёр гурӯҳҳои дигари функсионалӣ дар дорусозӣ, кимиёвӣ ва истеҳсоли полимерҳо зарур аст. Бе LiH, синтези миқёси иқтисодии LiAlH₄ ғайриимкон хоҳад буд.
2. Истеҳсоли силан: LiH дар синтези силан (SiH₄), як пешгузаштаи калидии кремнийи ултра пок, ки дар дастгоҳҳои нимноқил ва ҳуҷайраҳои офтобӣ истифода мешавад, нақши муҳим мебозад. Роҳи ибтидоии саноатӣ реаксияи LiH-ро бо тетрахлориди кремний (SiCl₄) дар бар мегирад: 4 LiH + SiCl₄ → SiH₄ + 4 LiCl. Талаботи баланди тозагии Силан ин раванди ба LiH асосёфтаро барои саноати электроника ва фотоэлектрикӣ муҳим мегардонад.
3.Агенти коҳишдиҳандаи тавоно: мустақиман, LiH ҳамчун агенти пурқуввати коҳишдиҳанда дар синтези органикӣ ва ғайриорганикӣ хизмат мекунад. Қувваи тавонои коҳишдиҳандаи он (потенсиали редуксияи стандартӣ ~ -2,25 В) ба он имкон медиҳад, ки оксидҳои гуногуни металлӣ, галогенҳо ва пайвастагиҳои органикии тоқатнашударо дар шароити ҳарорати баланд ё дар системаҳои мушаххаси ҳалкунанда кам кунад. Он махсусан барои тавлиди гидридҳои металлӣ ё кам кардани гурӯҳҳои функсионалии камтар дастрас, ки реактивҳои ҳалимтар ноком мешаванд, муфид аст.
4.Агенти конденсатсионӣ дар синтези органикӣ: LiH ҳамчун агенти конденсатсионӣ истифода мешавад, махсусан дар реаксияҳо ба монанди конденсатсияи Knoevenagel ё реаксияҳои навъи алдол. Он метавонад ҳамчун асос барои депротонатсияи субстратҳои кислота амал кунад ва ба ташаккули пайванди карбон-карбон мусоидат кунад. Бартарии он аксар вақт дар интихоби он ва ҳалшавандагии намаки литий, ки ҳамчун маҳсулоти иловагӣ ба вуҷуд меоянд, вобаста аст.
5.Манбаи гидрогени сайёр: Реаксияи пурқуввати LiH бо об барои тавлиди гази гидроген онро ҳамчун як манбаи сайёри гидроген як номзади ҷолиб месозад. Ин амвол барои замимаҳо ба монанди ҳуҷайраҳои сӯзишворӣ (махсусан барои чароғҳо, талаботҳои зичии баланди энергия), инфляторҳои фавқулодда ва тавлиди гидроген дар миқёси лабораторӣ, ки барориши назоратшаванда имконпазир аст, омӯхта шудааст. Гарчанде ки мушкилоти марбут ба кинетикаи реаксия, идоракунии гармӣ ва вазни иловагии гидроксиди литий вуҷуд доранд, иқтидори баланди нигоҳдории гидроген аз рӯи вазн (LiH дорои ~ 12,6 ват% H₂ тавассути H₂O) барои сенарияҳои мушаххас, махсусан дар муқоиса бо гази фишурда, ҷолиб боқӣ мемонад.
Барномаҳои пешрафтаи мавод: Муҳофизат ва нигоҳдории энергия
1.Маводи муҳофизаткунандаи ядроии сабук: Ғайр аз реактивии кимиёвии худ, LiH дорои хосиятҳои физикии истисноӣ барои барномаҳои ҳастаӣ мебошад. Компонентҳои рақами атомии ками он (литий ва гидроген) онро дар мӯътадилсозӣ ва азхудкунии нейтронҳои гармӣ тавассути реаксияи ⁶Li(n,α)³H гирифтан ва парокандашавии протонҳо самараноктар мекунанд. Муҳимтар аз ҳама, зичии хеле пасти он онро як маводи сабуки муҳофизаткунандаи ҳастаӣ месозад, ки нисбат ба маводи анъанавӣ ба монанди сурб ё бетон дар барномаҳои вазнин бартариҳои назаррас медиҳад. Ин махсусан дар аэрокосмикӣ (электроникаи кайҳонӣ ва экипажи муҳофизаткунанда), манбаъҳои сайёри нейтронӣ ва зарфҳои интиқоли ҳастаӣ, ки кам кардани масса муҳим аст, арзишманд аст. LiH аз радиатсияе, ки дар натиҷаи реаксияҳои ядроӣ, махсусан радиатсияи нейтронӣ ба вуҷуд омадааст, самаранок муҳофизат мекунад.
2. Захираи энергияи гармӣ барои системаҳои энергетикии кайҳонӣ: Шояд барномаи ояндасозтарин ва фаъолона таҳқиқшуда истифодаи LiH барои нигоҳ доштани энергияи гармӣ барои системаҳои энергетикии кайҳонӣ бошад. Миссияҳои пешрафтаи кайҳонӣ, махсусан онҳое, ки аз Офтоб дуртар мераванд (масалан, ба сайёраҳои беруна ё қутбҳои моҳӣ дар давоми шаби дароз), системаҳои пурқуввати энергетикиро талаб мекунанд, ки аз шуоъҳои офтобӣ мустақил нестанд. Генераторҳои термоэлектрикии радиоизотопӣ (RTGs) гармиро аз радиоизотопҳои пӯсида (ба монанди Плутоний-238) ба нерӯи барқ табдил медиҳанд. LiH ҳамчун маводи захираи энергияи гармӣ (TES) бо ин системаҳо муттаҳид карда мешавад. Принсип гармии хеле баланди ниҳонии синтези LiH-ро истифода мебарад (нуқтаи обшавии ~ 680 ° C, гармии синтез ~ 2,950 Ҷ/г - нисбат ба намакҳои маъмул ба монанди NaCl ё намакҳои офтобӣ хеле баландтар аст). LiH гудохта метавонад миқдори зиёди гармиро аз RTG ҳангоми "пуркунӣ" бирӯяд. Дар давраҳои гирифтани офтоб ё талабот ба қувваи баланд, гармии захирашуда ҳангоми мустаҳкам шудани LiH бароварда мешавад, ҳарорати мӯътадил барои конвертерҳои термоэлектрикӣ нигоҳ дошта мешавад ва ҳатто ҳангоми тағирёбии манбаи асосии гармӣ ё ҳангоми торикии тӯлонӣ тавлиди доимӣ ва боэътимоди нерӯи барқро таъмин мекунад. Тадқиқот ба мутобиқат бо маводи нигоҳдорӣ, устувории дарозмуддат дар давраи гардиши гармӣ ва оптимизатсияи тарҳи система барои самаранокӣ ва эътимоднокии ҳадди аксар дар муҳити сахти кайҳонӣ тамаркуз мекунад. NASA ва дигар оҷонсиҳои кайҳонӣ TES-ро дар асоси LiH ҳамчун як технологияи муҳими имконпазир барои омӯзиши дарозмуддати кайҳон ва амалиёти сатҳи моҳ мешуморанд.
Утили иловагӣ: Хусусиятҳои хушккунанда
Бо истифода аз наздикии шадиди худ ба об, LiH инчунин ҳамчун хушккунандаи аъло барои хушк кардани газҳо ва ҳалкунандаҳо дар барномаҳои махсусгардонидашуда, ки сатҳи намии бениҳоят пастро талаб мекунанд, амал мекунад. Бо вуҷуди ин, аксуламали бебозгашти он бо об (истеъмоли LiH ва тавлиди гази H₂ ва LiOH) ва хатарҳои марбут ба он маънои онро дорад, ки он одатан танҳо дар он ҷо истифода мешавад, ки хушккунакҳои маъмул ба монанди ҷӯйборҳои молекулавӣ ё пентоксиди фосфор нокифоя бошанд ё реактивии он ба як ҳадафи дуҷониба хизмат кунад.
Гидриди литий бо кристаллҳои хоси кабуд-сафед ва реактивии пурқувват ба маводи моеъ нисбат ба як пайвастагии оддии кимиёвӣ хеле бештар аст. Он як пешгузаштаи саноатӣ барои реагентҳои ҳаётан муҳим ба монанди гидриди алюминийи литий ва силан, як редуктиви пурқувват ва конденсатсионӣ дар синтез ва манбаи гидрогени сайёр мебошад. Ғайр аз химияи анъанавӣ, хосиятҳои физикии беназири он - махсусан омезиши зичии паст ва миқдори баланди гидроген/литий - онро ба соҳаҳои пешрафтаи технологӣ пешбарӣ кардаанд. Он ҳамчун як сипари муҳими сабуки зидди радиатсияи ҳастаӣ хизмат мекунад ва ҳоло дар сафи пеши тадқиқот оид ба имкон додани системаҳои энергетикии насли оянда тавассути нигоҳдории энергияи гармии баланд қарор дорад. Дар баробари тақозо кардани муносибати бодиққат аз сабаби табиати пирофории он, фоиданокии бисёрҷанбаи гидриди литий аҳамияти доимии онро дар доираи васеи фанҳои илмӣ ва муҳандисӣ, аз курсии лабораторӣ то қаъри фазои байнисайёравӣ таъмин мекунад. Нақши он дар дастгирии истеҳсоли кимиёвии бунёдӣ ва пешравии кашфи кайҳон арзиши устувори онро ҳамчун маводи зичии баланди энергия ва функсияҳои беназир таъкид мекунад.
Вақти фиристодан: июл-30-2025