Боргидрид лития
 | |
  | |
 Элементарная ячейка боргидрида лития при комнатной температуре | |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК Тетрагидридоборат лития(1–) | |
| Другие имена гидроборат лития, Тетрагидроборат лития Борат(1-), тетрагидро-, литий, боранат лития | |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol ) | |
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.037.277 |
ПабХим CID | |
| номер РТЭКС |
|
| НЕКОТОРЫЙ | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| Характеристики | |
| ЛиБХ 4 | |
| Молярная масса | 21.784 g/mol |
| Появление | Белый твердый |
| Плотность | 0,666 г/см 3 [1] |
| Температура плавления | 268 ° С (514 ° F; 541 К) |
| Точка кипения | 380 ° C (716 ° F, 653 К) разлагается. |
| реагирует | |
| Растворимость в эфире | 2,5 г/100 мл |
| Структура [2] | |
| орторомбический | |
| Пнма | |
а = 7,17858(4), б = 4,43686(2), в = 6,80321(4) | |
Объем решетки ( В ) | 216,685(3) А 3 |
Формульные единицы ( Z ) | 4 |
| [4]Б | |
| Термохимия | |
Теплоемкость ( С ) | 82,6 Дж/(моль⋅К) |
Стандартный моляр энтропия ( S ⦵ 298 ) | 75,7 Дж/(моль⋅К) |
Стандартная энтальпия образование (Δ f H ⦵ 298 ) | −198,83 кДж/моль |
| Опасности | |
| > 180 ° C (356 ° F; 453 К) | |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Боргидрид лития (LiBH 4 ) — боргидрид , известный в органическом синтезе как восстановитель сложных эфиров . Хотя соль лития менее распространена, чем родственный боргидрид натрия , она дает некоторые преимущества, поскольку является более сильным восстановителем и хорошо растворима в эфирах, оставаясь при этом более безопасной в обращении, чем литийалюминийгидрид . [3]
Подготовка
[ редактировать ]Боргидрид лития можно получить реакцией метатезиса , которая происходит при измельчении в шаровой мельнице более распространенных боргидрида натрия и бромида лития : [4]
- NaBH 4 + LiBr → NaBr + LiBH 4
Альтернативно его можно синтезировать обработкой трифторида бора гидридом лития в диэтиловом эфире : [5]
- BF 3 + 4 LiH → LiBH 4 + 3 LiF
Реакции
[ редактировать ]Боргидрид лития полезен в качестве источника гидрида ( H – ). Он может реагировать с рядом карбонильных субстратов и других поляризованных углеродных структур с образованием связи водород-углерод. Он также может реагировать с -кислотными веществами Бренстеда-Лоури (источники H + ) с образованием газообразного водорода .
Реакции восстановления
[ редактировать ]Как восстановитель гидрида боргидрид лития более силен, чем боргидрид натрия. [6] [7] но слабее, чем литийалюминийгидрид. [7] В отличие от аналога натрия, он может восстанавливать сложные эфиры до спиртов, нитрилы и первичные амиды до аминов , а также открывать эпоксиды . Повышенная реакционная способность во многих из этих случаев объясняется поляризацией карбонильного субстрата за счет комплексообразования с катионом лития. [3] В отличие от алюминиевого аналога, он не реагирует с нитрогруппами , карбаминовыми кислотами , алкилгалогенидами , вторичными и третичными амидами.
Производство водорода
[ редактировать ]Боргидрид лития реагирует с водой с образованием водорода. Эту реакцию можно использовать для получения водорода. [8]
Хотя эта реакция обычно является спонтанной и бурной, достаточно стабильные водные растворы боргидрида лития можно приготовить при низкой температуре дегазированную , дистиллированную воду если использовать воздействия кислорода . и тщательно избегать [9]
Хранение энергии
[ редактировать ]
Боргидрид лития известен как один из с самой высокой плотностью энергии химических энергоносителей . выделяется 65 МДж / кг Хотя в настоящее время это не имеет практического значения, при обработке кислородом воздуха тепла. Так как он имеет плотность 0,67 г/см. 3 , окисление жидкого боргидрида лития дает 43 МДж/л . Для сравнения: бензин дает 44 МДж/кг (или 35 МДж/л), а жидкий водород — 120 МДж/кг (или 8,0 МДж/л). [номер 1] Высокая удельная энергетическая плотность борогидрида лития сделала его привлекательным кандидатом для автомобильного и ракетного топлива, но, несмотря на исследования и пропаганду, он не нашел широкого применения. Как и все энергоносители на основе химических гидридов, боргидрид лития очень сложно перерабатывать (т.е. перезаряжать), и поэтому он имеет низкую эффективность преобразования энергии . Хотя такие батареи, как литий-ионные, имеют плотность энергии до 0,72 МДж/кг и 2,0 МДж/л, их эффективность преобразования постоянного тока в постоянный может достигать 90%. [10] Ввиду сложности механизмов переработки гидридов металлов, [11] такая высокая эффективность преобразования энергии непрактична при нынешних технологиях.
| Вещество | Удельная энергия , МДж / кг | Плотность ,, г/см 3 | Плотность энергии , МДж/л |
|---|---|---|---|
| ЛиБХ 4 | 65.2 | 0.666 | 43.4 |
| Обычный бензин | 44 | 0.72 | 34.8 |
| Жидкий водород | 120 | 0.0708 | 8 |
| Литий-ионный аккумулятор | 0.72 | 2.8 | 2 |
См. также
[ редактировать ]Примечания
[ редактировать ]- ^ Большее отношение плотности энергии к удельной энергии водорода обусловлено очень низкой массовой плотностью (0,071 г / см 2). 3 ).
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Страница сведений о продукте Sigma-Aldrich .
- ^ J-Ph. Сули, Г. Реноден, Р. Черни, К. Ивон (18 ноября 2002 г.). «Борогидрид лития LiBH 4 : I. Кристаллическая структура». Журнал сплавов и соединений . 346 (1–2): 200–205. дои : 10.1016/S0925-8388(02)00521-2 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Jump up to: а б Лука Банфи, Энрика Нарисано, Рената Рива, Эллен В. Бакстер, «Борогидрид лития» Электронная энциклопедия реагентов для органического синтеза EROS, 2001, John Wiley & Sons. дои : 10.1002/047084289X.rl061.pub2 .
- ^ Питер Риттмайер, Ульрих Вительманн, «Гидриды» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана, 2002, Wiley-VCH, Вайнхайм. два : 10.1002/14356007.a13_199 .
- ^ Брауэр, Георг (1963). Справочник по препаративной неорганической химии . Том. 1 (2-е изд.). Нью-Йорк: Академическая пресса. п. 775. ИСБН 978-0-12-126601-1 .
- ^ Барретт, Энтони GM (1991). «Восстановление производных карбоновых кислот до спиртов, простых эфиров и аминов». В Тросте, Барри; Флеминг, Ян; Шрайбер, Стюарт (ред.). Сокращение: селективность, стратегия и эффективность в современной органической химии (1-е изд.). Нью-Йорк: Пергамон Пресс. п. 244. дои : 10.1016/B978-0-08-052349-1.00226-2 . ISBN 978-0-08-040599-5 .
- ^ Jump up to: а б Оокава, Ацухиро; Соаи, Кенсо (1986). «Смешанные растворители, содержащие метанол, в качестве полезной реакционной среды для уникального хемоселективного восстановления боргидрида лития». Журнал органической химии . 51 (21): 4000–4005. дои : 10.1021/jo00371a017 .
- ^ Мацумото, Шиничи (август 2004 г.). «Получение водорода реакцией гидролиза борогидрида лития» , . Кодзима, Ёсицугу; Кимбара Масахико ; doi : 10.1016/j.ijhydene.2003.12.009 .
- ^ Банус, М. Дуглас; Брэгдон, Роберт В.; Гибб, Томас Р.П. младший (1952). «Получение борогидридов четвертичного аммония из борогидридов натрия и лития». Дж. Ам. хим. Соц . 74 (9): 2346–2348. дои : 10.1021/ja01129a048 .
- ^ Валён, Ларс Оле и Шусмит, Марк И. (2007). Влияние рабочих циклов PHEV и HEV на производительность аккумулятора и аккумуляторного блока (PDF). Конференция по подключаемым к электросети шоссейным электромобилям 2007 г.: материалы. Проверено 11 июня 2010 г.
- ^ Патент США 4 002 726 (1977 г.) Рециркуляция боргидрида лития из бората лития через промежуточный метилборат.