- 構造
- 命名法
- プロパティ
- 体調
- 分子量
- 融点
- 沸点
- 自己発火温度
- 密度
- 溶解度
- その他の特性
- 入手
- 危険な放射線に対する保護シールドとして使用
- -原子炉で
- 直接電離放射線
- 間接電離放射線
- -原子力熱推進の宇宙システム
- -宇宙放射線からの保護
- 水素の安全な貯蔵と輸送の手段としての使用
- 化学反応での使用
- 参考文献
水素化リチウムは、結晶性無機固体有するある化学式のLiH。最軽量の無機塩で、分子量はわずか8 g / molです。これは、リチウムイオンのLiの結合によって形成されている+と水素化物イオンH - 。どちらもイオン結合でつながっています。
LiHは融点が高い。水と容易に反応し、反応中に水素ガスが発生します。溶融金属リチウムと水素ガスの反応により得られます。他の水素化物を得る化学反応で広く使用されています。
水素化リチウム、LiH。機械可読の著者が提供されていません。JTiagoを想定（著作権の主張に基づく）。。出典：ウィキメディア・コモンズ。
LiHは、原子炉で見られるような危険な放射線、つまりアルファ、ベータ、ガンマ線、陽子、X線、および中性子から保護するために使用されてきました。
また、核熱推進を動力源とする宇宙ロケットの材料の保護のために提案されました。研究は、火星への将来の旅行中に宇宙放射線からの人間の保護として使用するために実行されています。
構造
水素化リチウムでは、水素は、負電荷Hを有している-それは、Liの形態である金属から電子を減算しているので、+のイオン。
Li +カチオンの電子配置は1s 2であり、非常に安定しています。そして、水素化物アニオンHの電子構造は-です：1秒2も非常に安定しています、。
陽イオンと陰イオンは静電気力によって結合されます。
水素化リチウム結晶は、塩化ナトリウムNaClと同じ構造、すなわち立方晶構造をしています。
水素化リチウムの立方晶構造。著者：Benjah-bmm27。出典：ウィキメディア・コモンズ。
命名法
-水素化リチウム
-LiH
プロパティ
体調
白色または無色の結晶性固体。市販のLiHは、少量のリチウム金属が存在するため、青灰色になることがあります。
分子量
8グラム/モル
融点
688ºC
沸点
それは850 sCで分解します。
自己発火温度
200ºC
密度
0.78 g / cm 3
溶解度
水と反応します。エーテルや炭化水素には不溶です。
その他の特性
水素化リチウムは、他のアルカリ金属の水素化物よりもはるかに安定しており、分解せずに溶融できます。
赤色以下の温度に加熱しても酸素の影響を受けません。また、塩素Cl 2および塩酸HClの影響も受けません。
LiHが熱と湿度に接触すると、発熱反応（熱が発生）が発生し、水素H 2と水酸化リチウムLiOHが発生します。
細かい粉塵を形成し、炎、熱、または酸化性物質と接触すると爆発する可能性があります。爆発または発火する可能性があるため、亜酸化窒素や液体酸素と接触しないようにしてください。
光にさらされると暗くなります。
入手
水素化リチウムは、973 K（700ºC）の温度で溶融リチウム金属と水素ガスを反応させることにより、実験室で得られました。
2 Li + H 2 →2 LiH
溶融リチウムの露出表面が増加し、LiHの沈殿時間が減少すると、良好な結果が得られます。それは発熱反応です。
危険な放射線に対する保護シールドとして使用
LiHには、原子炉や宇宙システムにおける人間の保護として使用するのに魅力的ないくつかの特性があります。これらの特徴のいくつかはここにあります：
-水素含有量が高く（Hの重量が12.68％）、単位体積あたりの水素原子数が多い（5.85 x 10 22 H原子/ cm 3）。
・融点が高いため、溶融せずに高温環境で使用できます。
-解離圧が低く（融点で約20 torr）、水素圧が低くても分解せずに材料を溶融および凍結できます。
-密度が低く、宇宙システムでの使用が魅力的です。
-ただし、欠点は熱伝導率が低く、機械的特性が低いことです。しかし、これはその適用性を減少させていません。
-シールドとして機能するLiH部品は、ホットプレスまたはコールドプレス、および溶融して金型に流し込むことによって製造されます。ただし、この最後の形式が推奨されます。
-室温では部品は水と水蒸気から保護されており、高温では密閉容器内の水素のわずかな過圧によって保護されています。
-原子炉で
原子炉には2種類の放射線があります。
直接電離放射線
それらは、アルファ（α）およびベータ（β）粒子と陽子などの、電荷を運ぶ非常にエネルギーの高い粒子です。このタイプの放射線は、シールドの材料と非常に強く相互作用し、それらが通過する材料の原子の電子と相互作用することによって電離を引き起こします。
間接電離放射線
これらは中性子、ガンマ線（γ）、X線であり、電離を引き起こす二次荷電粒子の放出を伴うため、透過性があり、大規模な保護が必要です。
危険な放射線の危険を警告するシンボル。IAEAおよびISO。出典：ウィキメディア・コモンズ。
一部の情報源によると、LiHは物質と人をこれらのタイプの放射線から保護するのに効果的です。
-原子力熱推進の宇宙システム
LiHは、非常に長い航海宇宙船の原子力熱推進システムの潜在的な核放射線遮蔽材料および減速材として最近選択されました。
火星を周回する原子力宇宙船のアーティストによるレンダリング。NASA / SAIC /パット・ローリングス。出典：ウィキメディア・コモンズ。
密度が低く水素含有量が高いため、原子炉の質量と体積を効果的に減らすことができます。
-宇宙放射線からの保護
宇宙放射線への曝露は、将来の惑星間探査ミッションにおける人間の健康への最も重大なリスクです。
深宇宙では、宇宙飛行士は全範囲の銀河宇宙線（高エネルギーイオン）と太陽粒子放出イベント（陽子）に曝されます。
放射線被ばくの危険性は、任務の長さによってさらに悪化します。さらに、探検家が居住する場所の保護も考慮する必要があります。
火星の将来の生息地のシミュレーション。NASA。出典：ウィキメディア・コモンズ。
このように、2018年に実施された調査では、テストされた材料の中でLiHは1グラム/ cm 2あたりの放射線量が最大に減少し、宇宙放射線からの保護に使用される最良の候補の1つであることが示されました。ただし、これらの研究を深める必要があります。
水素の安全な貯蔵と輸送の手段としての使用
H 2からエネルギーを得ることは、数十年にわたって研究されてきたものであり、輸送車両の化石燃料に取って代わる用途をすでに見出しています。
H 2は燃料電池に使用でき、CO 2とNO xの生成の削減に貢献できるため、温室効果と汚染を回避できます。しかし、H 2を安全に保管および輸送するための、軽量、コンパクト、または小型の、H 2を迅速に保管し、H 2を放出する効果的なシステムはまだ見つかっていません。
水素化リチウムLiHは、H 2（Hの12.7重量％）の貯蔵容量が最も高いアルカリ水素化物の1つです。次の反応に従って、加水分解によりH 2を放出します。
LiH + H 2 O→LiOH + H 2
LiHはLiHのすべてのKgに対して0.254 Kgの水素を供給します。さらに、単位体積あたりの貯蔵容量が大きいため、軽量で、H 2貯蔵用のコンパクトな媒体です。
LiHなどの金属水素化物の形で貯蔵された水素を燃料とするオートバイ。US DOEエネルギー効率と再生可能エネルギー（EERE）。出典：ウィキメディア・コモンズ。
さらに、LiHは他のアルカリ金属水素化物よりも簡単に形成され、周囲の温度と圧力で化学的に安定しています。LiHは、メーカーまたはサプライヤーからユーザーに輸送できます。そして、LiHの加水分解によりH 2が発生し、安全に使用されます。
形成された水酸化リチウムLiOHは供給業者に戻すことができます。供給業者は電気分解によってリチウムを再生し、その後再びLiHを生成します。
LiHは、同じ目的でホウ酸化ヒドラジンと組み合わせて使用することも成功裏に研究されています。
化学反応での使用
LiHは、複雑な水素化物の合成を可能にします。
これは、例えば、有機ハロゲン化物置換反応における強力な求核試薬であるリチウムトリエチルボロヒドリドを調製するのに役立ちます。
参考文献
- 佐藤由美子、武田直樹（2013）。溶融塩技術を使用した水素化リチウムによる水素貯蔵および輸送システム。溶融塩化学において。第22章、451-470ページ。sciencedirect.comから復元。
- 米国国立医学図書館。（2019）。水素化リチウム。pubchem.ncbi.nlm.nih.govから回復しました。
- Wang、L. et al。（2019）。核推進粒子床反応器の反応性に対する水素化リチウムの熱核効果の影響に関する調査 原子力エネルギー128（2019）24-32。sciencedirect.comから復元。
- 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。
- Giraudo、M. et al。（2018）。高エネルギーの軽イオンと重イオンを使用した、異なる材料と多層のシールド効果の加速器ベースのテスト。放射線研究190; 526-537（2018）。ncbi.nlm.nih.govから回復。
- ウェルチ、FH（1974）。水素化リチウム：宇宙時代のシールド材。原子力工学と設計26、3、1974年2月、ページ444-460。sciencedirect.comから復元。
- Simnad、MT（2001）。原子炉：シールド材。エンサイクロペディアオブマテリアル：科学技術（第2版）。6377-6384ページ。sciencedirect.comから復元。
- Hügle、T. et al。（2009）。ヒドラジンボラン：有望な水素貯蔵材料。J. Am。Chem。Soc。2009、131、7444-7446。pubs.acs.orgから回復。