ליטיום הידריד: א פילזייטיג און ענערגעטיש ינאָרגאַניש אַרבעטספערד

ליטיום הידריד (LiH), א פשוטע בינארישע פארבינדונג צוזאמענגעשטעלט פון ליטיום און וואסערשטאף, שטייט אלס א מאטעריאל פון באדייטנדיקער וויסנשאפטלעכער און אינדוסטריעלער וויכטיקייט טראץ זיין אויסזעענדיק קלארע פארמולע. ערשיינט ווי שווערע, בלוי-ווייסע קריסטאלן, פארמאגט דאס נישט-ארגאנישע זאלץ א אייגנארטיגע קאמבינאציע פון כעמישע רעאקטיוויטעט און פיזישע אייגנשאפטן וואס האבן פארזיכערט זיין ראלע אין פארשידענע און אפט קריטישע אנווענדונגען, פון פיינער כעמישער סינטעז ביז שניידנדיקער ספעיס טעכנולוגיע. זיין רייזע פון א לאבאראטאריע-נייגעריגקייט צו א מאטעריאל וואס ערמעגליכט פארגעשריטענע טעכנאלאגיעס אונטערשטרייכט זיין באמערקנסווערטן נוצלעכקייט.

פונדאַמענטאַלע אייגנשאַפטן און האַנדלינג באַטראַכטונגען

ליטיום הידריד ווערט כאַראַקטעריזירט דורך זיין הויכן שמעלץ-פונקט (אומגעפער 680°C) און נידעריקע געדיכטקייט (ארום 0.78 ג/קמ³), וואָס מאַכט עס איינע פון די לייכטסטע יאָנישע קאַמפּאַונדז באַקאַנט. עס קריסטאַליזירט אין אַ קובישער שטיין-זאַלץ סטרוקטור. אָבער, זיין מערסט דעפינירנדיקע כאַראַקטעריסטיק, און אַ הויפּט פאַקטאָר אין זיין האַנדלינג רעקווייערמענץ, איז זיין עקסטרעמע רעאַקטיוויטי מיט נעץ. LiH איז העכסט היגראָסקאָפּיש און ברענענדיק אין נעץ. ביי קאָנטאַקט מיט וואַסער אָדער אפילו אַטמאָספערישע הומידיטי, גייט עס דורך אַ קראַפטיקע און עקזאָטהערמישע רעאַקציע: LiH + H₂O → LiOH + H₂. די רעאַקציע באַפרייט שנעל וואַסערשטאָף גאַז, וואָס איז העכסט ברענענדיק און שטעלט באַדייטנדיקע עקספּלאָזיע געפאַרן אויב נישט קאָנטראָלירט. דעריבער, מוז LiH ווערן געהאַנדלט און סטאָרד אונטער שטרענג ינערט באדינגונגען, טיפּיש אין אַן אַטמאָספער פון טרוקן אַרגאָן אָדער שטיקשטאָף, ניצן ספּעשאַלייזד טעקניקס ווי גלאַוובאָקסעס אָדער שלענק ליניעס. די אינהערענט רעאַקטיוויטי, כאָטש אַ האַנדלינג אַרויסרופן, איז אויך די מקור פון פיל פון זיין נוציקייט.

קאָר אינדוסטריעלע און כעמישע אַפּליקאַציעס

1. פאָרגייער פֿאַר קאָמפּלעקסע הידרידן: איינע פֿון די מערסט באַדײַטנדיקע אינדוסטריעלע נוצן פֿון LiH איז ווי דער עיקר אָנהייב מאַטעריאַל פֿאַר דער פּראָדוקציע פֿון ליטיום אַלומינום הידריד (LiAlH₄), אַ וויכטיקער רעאַגענט אין אָרגאַנישער און נישט-אָרגאַנישער כעמיע. LiAlH₄ ווערט סינטעזירט דורך רעאַגירן LiH מיט אַלומינום קלאָריד (AlCl₃) אין עטערישע סאָלווענטן. LiAlH₄ אַליין איז אַן גאָר שטאַרקער און פֿילזײַטיקער רעדוצירער, וואָס איז נייטיק פֿאַר רעדוצירן קאַרבאָניל גרופּעס, קאַרבאָקסיל זויערן, עסטערס און פֿילע אַנדערע פֿונקציאָנעלע גרופּעס אין פֿאַרמאַסוטיקאַלז, פֿײַנע כעמיקאַלן און פּאָלימער פּראָדוקציע. אָן LiH וואָלט די עקאָנאָמישע גרויס-מאָסשטאַביגע סינטעז פֿון LiAlH₄ געווען נישט פּראַקטיש.

2. סילאַן פּראָדוקציע: LiH שפּילט אַ קריטישע ראָלע אין דער סינטעז פון סילאַן (SiH₄), אַ שליסל פאָרגייער פֿאַר אולטראַ-ריין סיליקאָן געניצט אין האַלב-קאָנדוקטאָר דעוויסעס און זונ - צעלן. דער ערשטיק אינדוסטריעלער וועג ינוואַלווז די רעאַקציע פון LiH מיט סיליקאָן טעטראַטשלאָריד (SiCl₄): 4 LiH + SiCl₄ → SiH₄ + 4 LiCl. סילאַן ס הויך ריינקייט באדערפענישן מאַכן דעם LiH-באזירט פּראָצעס וויטאַל פֿאַר די עלעקטראָניק און פאָטאָוואָלטאַיקס ינדאַסטריז.

3. שטאַרקער רעדוצירער אַגענט: דירעקט, דינט LiH ווי אַ שטאַרקער רעדוצירער אַגענט אין ביידע אָרגאַנישע און ינאָרגאַנישע סינטעז. זיין שטאַרקע רעדוצירער מאַכט (סטאַנדאַרט רעדוקציע פּאָטענציעל ~ -2.25 V) אַלאַוז עס צו רעדוצירן פֿאַרשידענע מעטאַל אָקסיידן, האַלידעס און אַנסאַטשערייטיד אָרגאַנישע קאַמפּאַונדז אונטער הויך-טעמפּעראַטור באדינגונגען אָדער אין ספּעציפֿישע סאָלוואַנט סיסטעמען. עס איז ספּעציעל נוציק פֿאַר דזשענערייטינג מעטאַל כיידריידז אָדער רעדוצירן ווייניקער צוטריטלעך פאַנגקשאַנאַל גרופּעס וווּ מילדער רעאַגענץ פאַרלאָזן.

4. קאָנדענסאַציע אַגענט אין אָרגאַנישער סינטעז: LiH געפינט אַפּליקאַציע ווי אַ קאָנדענסאַציע אַגענט, ספּעציעל אין רעאַקציעס ווי די קנאָעווענאַגעל קאָנדענסאַציע אָדער אַלדאָל-טיפּ רעאַקציעס. עס קען דינען ווי אַ באַזע צו דעפּראָטאָנירן זויערע סאַבסטראַטן, וואָס ערמעגליכט קאַרבאָן-קאַרבאָן בונד פאָרמאַציע. זיין מייַלע ליגט אָפט אין זיין סעלעקטיוויטי און די סאַליאַבאַלנאַס פון ליטהיום זאַלץ געשאפן ווי בייפּראָדוקטן.

5. טראָגבאַרע וואַסערשטאָף מקור: די קראַפטיקע רעאַקציע פון LiH מיט וואַסער צו פּראָדוצירן וואַסערשטאָף גאַז מאַכט עס אַן אַטראַקטיוו קאַנדידאַט ווי אַ טראָגבאַרע מקור פון וואַסערשטאָף. די אייגנשאַפט איז געוואָרן אויסגעפאָרשט פֿאַר אַפּליקאַציעס ווי ברענשטאָף צעלן (ספּעציעל פֿאַר נישע, הויך-ענערגיע-דענסיטי רעקווייערמענץ), נויטפאַל ינפלאַטאָרס, און לאַבאָראַטאָריע-וואָג וואַסערשטאָף דזשענעריישאַן וווּ קאַנטראָולד מעלדונג איז מעגלעך. כאָטש טשאַלאַנדזשיז שייך צו רעאַקציע קינעטיק, היץ פאַרוואַלטונג, און די וואָג פון די ליטהיום הידראָקסייד בייפּראָדוקט עקסיסטירן, די הויך וואַסערשטאָף סטאָרידזש קאַפּאַציטעט דורך וואָג (LiH כּולל ~12.6 wt% H₂ מעלדונג דורך H₂O) בלייבט קאַמפּעלינג פֿאַר ספּעציפיש סצענאַריאָוז, ספּעציעל קאַמפּערד צו קאַמפּרעסט גאַז.

אַוואַנסירטע מאַטעריאַל אַפּליקאַציעס: שילדינג און ענערגיע סטאָרידזש

1. לייכטגעוויכט נוקלעארע שילדינג מאַטעריאַל: חוץ זיין כעמישע רעאַקטיוויטעט, פארמאגט LiH אויסערגעוויינלעכע פיזישע אייגנשאַפטן פאר נוקלעארע אַפּליקאַציעס. זיינע נידעריקע אַטאָמישע נומער קאָמפּאָנענטן (ליטיום און הידראָגען) מאַכן עס העכסט עפעקטיוו אין מאַדערירן און אַבזאָרבירן טערמישע נעיטראָנען דורך די ⁶Li(n,α)³H קאַפּטשער רעאַקציע און פּראָטאָן צעשפּרייטונג. קריטיש, זיין זייער נידעריקע געדיכטקייט מאכט עס אַ לייכטגעוויכט נוקלעארע שילדינג מאַטעריאַל, וואָס אָפפערס באַטייטיק אַדוואַנטידזשיז איבער טראַדיציאָנעלע מאַטעריאַלן ווי בליי אָדער בעטאָן אין וואָג-קריטיש אַפּליקאַציעס. דאָס איז ספּעציעל ווערטפול אין לופטפאָרט (שילדן ספּייסקראַפט עלעקטראָניק און קאָמאַנדע), פּאָרטאַטיוו נעיטראָן קוואלן, און נוקלעארע טראַנספּאָרטאַציע פאַסן וואו מינימיזירן מאַסע איז העכסט וויכטיק. LiH שילדט עפעקטיוו פון ראַדיאַציע באשאפן דורך נוקלעארע רעאַקציעס, ספּעציעל נעיטראָן ראַדיאַציע.

2. טערמישע ענערגיע סטאָרידזש פֿאַר קאָסמאָס מאַכט סיסטעמען: אפשר די מערסט פוטוריסטישע און אַקטיוו אויסגעפאָרשטע אַפּליקאַציע איז די נוצן פון LiH פֿאַר סטאָרידזש טערמישע ענערגיע פֿאַר קאָסמאָס מאַכט סיסטעמען. אַוואַנסירטע קאָסמאָס מיסיעס, ספּעציעל די וואָס ווענטשערן ווייט פון דער זון (למשל, צו די ויסווייניקסטע פּלאַנעטן אָדער לונאַר פּאָולז בעשאַס עקסטענדעד נאַכט), דאַרפן ראָבוסטע מאַכט סיסטעמען וואָס זענען אומאָפּהענגיק פון זון שטראַלונג. ראַדיאָאיזאָטאָפּ טערמאָעלעקטרישע דזשענערייטערז (RTGs) קאָנווערטירן היץ פון דיקיילינג ראַדיאָאיזאָטאָפּס (ווי פּלוטאָניום-238) אין עלעקטריע. LiH ווערט אויסגעפאָרשט ווי אַ טערמישע ענערגיע סטאָרידזש (TES) מאַטעריאַל ינטאַגרייטאַד מיט די סיסטעמען. דער פּרינציפּ נוצט LiH'ס גאָר הויך לאַטענט היץ פון פוסיאָן (שמעלץ פונט ~680°C, היץ פון פוסיאָן ~ 2,950 J/g - באַדייטנד העכער ווי פּראָסט זאַלץ ווי NaCl אָדער זון זאַלץ). מאָלטען LiH קען אַבזאָרבירן ריזיק אַמאַונץ פון היץ פון די RTG בעשאַס "טשאַרדזשינג." בעת עקליפס פעריאדן אדער שפיץ-מאכט פארלאנג, ווערט די אויפגעהיטענע היץ באפרייט ווען LiH ווערט פארפעסטיקט, אויפהאלטנדיג א סטאבילן טעמפעראטור פאר די טערמא-עלעקטרישע קאנווערטערן און זיכערנדיג א קאנטינעווירליכע, פארלעסליכע עלעקטרישע מאכט ארויסגאבע אפילו ווען די הויפט היץ מקור וואקלט זיך אדער בעת פארלענגערטע פינצטערניש. די פארשונג פאקוסירט אויף קאמפאטיבילעטי מיט איינהאלטונג מאטעריאלן, לאנג-טערמין סטאביליטעט אונטער טערמישע ציקלונגען, און אפטימיזירן דעם סיסטעם דיזיין פאר מאקסימום עפעקטיווקייט און פארלעסלעכקייט אין דער שווערער ספעיס סביבה. נאס"א און אנדערע ספעיס אגענטורן זעהן LiH-באזירט TES אלס א קריטישע ערמעגליכער טעכנאלאגיע פאר לאנג-געדויער טיפע ספעיס אויספארשונג און לונארע אייבערפלאך אפעראציעס.

נאָך נוצן: טרוקענער אייגנשאַפטן

דורך נוצן זיין אינטענסיווע אַפיניטי פֿאַר וואַסער, פונקציאָנירט LiH אויך ווי אַן אויסגעצייכנט טרוקענער פֿאַר טריקענען גאַזן און סאָלווענטן אין העכסט ספּעציאַליזירטע אַפּליקאַציעס וואָס דאַרפן גאָר נידעריקע נעץ לעוועלס. אָבער, זיין אומקערלעכע רעאַקציע מיט וואַסער (וואָס קאָנסומירט די LiH און פּראָדוצירט H₂ גאַז און LiOH) און פֿאַרבונדענע געפֿאַרן מיינען אַז עס ווערט בכלל נאָר גענוצט וואו געוויינטלעכע טרוקענער ווי מאָלעקולאַרע זיפּן אָדער פאָספאָר פּענטאָקסייד זענען נישט גענוג, אָדער וואו זיין רעאַקטיוויטעט דינט אַ צווייפאַכיקן צוועק.

ליטיום הידריד, מיט זיינע באַזונדערע בלוי-ווייסע קריסטאַלן און שטאַרקע רעאַקטיוויטעט צו נעץ, איז פיל מער ווי אַ פּשוטע כעמישע קאַמפּאַונד. עס איז אַן אומפאַרלאָזלעכער אינדוסטריעלער פאָרגייער פֿאַר וויכטיקע רעאַגענטן ווי ליטיום אַלומינום הידריד און סילאַן, אַ שטאַרקער דירעקטער רעדוקטאַנט און קאָנדענסאַציע אַגענט אין סינטעז, און אַ מקור פון פּאָרטאַטיוון וואַסערשטאָף. ווייטער פון טראַדיציאָנעלער כעמיע, האָבן זיינע אייגענאַרטיקע פיזישע אייגנשאַפטן - באַזונדערס זיין קאָמבינאַציע פון נידעריקע געדיכטקייט און הויך וואַסערשטאָף/ליטיום אינהאַלט - עס געשטופּט אין אַוואַנסירטע טעקנאַלאַדזשיקאַלע וועלטן. עס דינט ווי אַ קריטישער לייכטער שילד קעגן נוקלעאַרע ראַדיאַציע און איז איצט אין דער פראָנט פון פאָרשונג פֿאַר דערמעגלעכן די קומענדיקע דור פון פּלאַץ מאַכט סיסטעמען דורך הויך-געדיכטקייט טערמישע ענערגיע סטאָרידזש. כאָטש עס פארלאנגט אָפּגעהיטע האַנדלינג רעכט צו זיין פּיראָפאָרישער נאַטור, די פֿילפֿאַסעטיק נוצן פון ליטיום הידריד ענשורז זיין קעסיידערדיקע רעלאַוואַנס אַריבער אַ באַמערקונגסווערט ברייט ספּעקטרום פון וויסנשאַפטלעכע און אינזשעניריע דיסציפּלינעס, פון דער לאַבאָראַטאָריע באַנק ביז די טיפענישן פון אינטערפּלאַנאַטערישן פּלאַץ. זיין ראָלע אין שטיצן ביידע יסודותדיקע כעמישע פאַבריקאַציע און פּיאָנירישע פּלאַץ עקספּלאָראַציע אונטערשטרייכט זיין בלייַביק ווערט ווי אַ מאַטעריאַל פון הויך ענערגיע געדיכטקייט און אייגענאַרטיקע פאַנגקשאַנאַליטי.