フッ化リチウムは、化学式LiFを有する無機固体です。これは、リチウムで構成されて+とF -イオン、イオン結合を介してリンクされています。それは海水および多くの鉱物の井戸のさまざまな鉱物、特にレピドライトのようなケイ酸塩に少量含まれています。
可視域を通過する赤外(IR)スペクトルから紫外UVまでの広い波長範囲で透明であるため、光学デバイスで広く使用されています。
レピドライト、フッ化リチウムLiFを少量含む鉱物。Rob Lavinsky、iRocks.com-CC-BY-SA-3.0。出典:ウィキメディア・コモンズ。
また、人々が短時間被ばくする仕事で危険な放射線を検出するための装置にも使用されています。また、アルミニウムを溶かしたり、レンズや眼鏡用のガラスを作る材料として、またセラミックスの製造に使われています。
リチウムイオンバッテリーのコンポーネントをコーティングし、これらの初期の充電損失を防ぐための材料として機能します。
構造
フッ化リチウムは、リチウムの結合によって形成されるイオン性化合物である+の陽イオンとF -アニオン。それらを一緒に保持する力は静電気であり、イオン結合と呼ばれます。
リチウムが結合すると、フッ素に電子を放出し、以下で説明するように、両方が最初のものよりも安定した形で残ります。
元素リチウムは、以下の電子配置を有する:1秒2 2S 1と電子が転送される場合、このような電子構造ルックス:1秒2はるかに安定です。
電子構成が1s 2 2s 2 2p 5であるフッ素元素。電子を受け取ると、1s 2 2s 2 2p 6の形のままで、より安定します。
命名法
-フッ化リチウム
-フッ化リチウム
-一フッ化リチウム
プロパティ
体調
塩化ナトリウムNaClのように、立方体構造で結晶化する白い固体。
LiFフッ化リチウム結晶の立方構造。Benjah-bmm 27。出典:ウィキメディア・コモンズ。
分子量
26グラム/モル
融点
848.2ºC
沸点
1673℃、1100-1200℃で揮発するが
密度
2,640 g / cm 3
屈折率
1.3915
溶解度
水にわずかに溶ける:18 / Cで0.27 g / 100 gの水。25°Cで0.134 g / 100 g 酸性媒体に可溶。アルコールに不溶。
その他の特性
その蒸気は二量体(LiF)2および三量体(LiF)3種を示します。フッ化水素酸を使用すると、HFは二フッ化リチウムLiHF 2を形成します。水酸化リチウムとは、LiF.LiOH複塩を形成します。
コレクションと場所
フッ化リチウムLiFは、フッ化水素酸HFと水酸化リチウムLiOHまたは炭酸リチウムLi 2 CO 3との反応により得ることができます。
ただし、レピドライトなどの特定の鉱物や海水には少量含まれています。
フッ化リチウムは海水中に少量含まれています。アディーブ・アトワン。出典:ウィキメディア・コモンズ。
用途
光学用途
LiFは、4000〜1600 cm -1の波長範囲で優れた分散を示すため、赤外線(IR)分光光度計でコンパクトな結晶の形で使用されます。
LiFの大きな結晶は、この塩の飽和溶液から得られます。さまざまなタイプの光学デバイスの天然蛍石結晶を置き換えることができます。
大きくて純粋な結晶は、紫外(UV)、可視光、および赤外光の光学システムと、X線モノクロメータ(0.03-0.38 nm)で使用されます。
ビーカー内部のフッ化リチウムLiFの大きな結晶。V1adis1av。出典:ウィキメディア・コモンズ。
また、他の金属フッ化物よりも広い光学バンドを持つため、UV領域の光学コーティング材料としても使用されます。
遠紫外線(90-200 nm)での透明性により、アルミニウム(Al)ミラーの保護コーティングとして理想的です。LiF / Alミラーは、宇宙用途の光学望遠鏡システムで使用されます。
これらのコーティングは、原子レベルでの物理蒸着と層蒸着によって実現されます。
電離または危険な放射線検出器
フッ化リチウムは、光子、中性子、およびβ(ベータ)粒子線の熱ルミネセンス検出器で広く使用されています。
熱ルミネセンス検出器は、放射線に曝されたときの放射線のエネルギーを節約します。その後、加熱されると、蓄えられていたエネルギーを光の形で放出します。
このアプリケーションでは、LiFは一般にマグネシウム(Mg)とチタン(Ti)の不純物でドープされています。これらの不純物は、放射線によって放出された電子がトラップされるホールとして機能する特定のエネルギーレベルを生成します。次に材料が加熱されると、これらの電子は元のエネルギー状態に戻り、光を放出します。
放出される光の強度は、材料が吸収するエネルギーに直接依存します。
熱ルミネセンスLiF検出器は、ラージハドロンコライダー、またはLHC(英語のラージハドロンコライダーの頭字語)に存在するような、複雑な放射線フィールドを測定するためのテストに成功しており、 CERN(フランスのConseilEuropéenpour la RechercheNucléaireからの頭字語)。
この研究センターで実施された実験の放射線は、ハドロン、中性子および電子/陽電子、特にLiFで検出できる亜原子粒子の種類を示しています。
リチウム電池の正極を予備文字化するための材料として
LiFは、コバルト(Co)と鉄(Fe)をリチウムイオン電池の正極材料のプレリチウム化(プレリチウム化)材料としてナノコンポジットの形でテストすることに成功しています。
リチウムイオンバッテリーの最初の充電サイクルまたは形成段階で、有機電解液は分解して、アノードの表面に固相を形成します。
このプロセスは、カソードからリチウムを消費し、エネルギーをリチウムイオンバッテリーの総容量の5〜20%削減します。
このため、カソードの電気化学的予備分析が検討されており、ナノコンポジットからリチウムの電気化学的抽出が行われ、リチウムドナーとして機能するため、カソードからのリチウムの消費が回避されます。
LiF / CoおよびLiF / Feナノコンポジットは、リチウムをカソードに提供する能力が高く、合成が容易で、環境条件やバッテリー処理で安定しています。
リチウムイオン電池。作者:ちゅららさんさん。Lithium_Battery * 2005年8月、撮影日*撮影者Aney。出典:ウィキメディア・コモンズ。
様々な用途で
フッ化リチウムは、溶接フラックス、特にアルミニウムとして、および溶接棒のコーティングに使用されます。アルミニウム還元セルにも使用されます。
膨張係数が低下するガラス(レンズなど)の製造に広く使用されています。セラミックスの製造にも使用されます。さらに、エナメルやガラス質ワニスの製造にも使用されます。
LiFは、ロケット燃料と特定のタイプの原子炉用燃料のコンポーネントです。
LiFは、内層への電子の注入のために、発光ダイオードまたは太陽光発電コンポーネントでも使用されます。
参考文献
- コットン、F。アルバート、ウィルキンソン、ジェフリー。(1980)。高度な無機化学。第4版。ジョン・ワイリー&サンズ。
- 米国国立医学図書館。(2019)。フッ化リチウム。pubchem.ncbi.nlm.nih.govから回復しました。
- Obryk、B。等。(2008)。高エネルギー混合放射線場に対するさまざまなタイプのTLフッ化リチウム検出器の応答。放射線測定43(2008)1144-1148。sciencedirect.comから復元。
- サン、Yら。(2016)。カソードの高容量プレリチウム化のためのフッ化リチウム/金属ナノ複合材料のその場化学合成。Nano Letters 2016、16、2、1497-1501。pubs.acs.orgから回復。
- Hennessy、J.およびNikzad、S.(2018)。紫外用フッ化リチウム光学コーティングの原子層堆積 Inorganics 2018、6、46。mdpi.comから復元。