Алюминат лития
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Предпочтительное название ИЮПАК
Алюминат лития | |
| Систематическое название ИЮПАК
Алюминат лития (1+) | |
| Другие имена
Литий-металлический уминат
Литий-алюминиевый оксид | |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol )
|
|
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.031.291 |
| Номер ЕС |
|
| МеШ | Литий+алюминат |
ПабХим CID
|
|
Панель управления CompTox ( EPA )
|
|
| Характеристики | |
| Эл Ли О 2 | |
| Молярная масса | 65.92 g·mol −1 |
| Появление | белый кристаллический порошок |
| Плотность | 2,615 г/см 3 , твердый |
| Температура плавления | 1,625 [ 1 ] ° C (2957 ° F; 1898 К) |
| нерастворимый | |
| Термохимия | |
Стандартный моляр
энтропия ( S ⦵ 298 ) |
53,35 Дж/моль·К [ 2 ] |
Стандартная энтальпия
образование (Δ f H ⦵ 298 ) |
-1188,670 кДж/моль [ 2 ] |
Свободная энергия Гиббса (Δ f G ⦵ )
|
-1126,276 кДж/моль [ 2 ] |
| Опасности | |
| Паспорт безопасности (SDS) | Внешний паспорт безопасности материалов |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
| |
Алюминат лития ( LiAlO
2 ), также называемый алюминия-лития , представляет собой неорганическое химическое соединение , алюминат лития оксидом . В микроэлектронике алюминат лития рассматривается как , согласующая решетку подложка нитрида галлия . [ 3 ] [ 4 ] В ядерной технологии алюминат лития представляет интерес как твердый материал-размножитель трития , для приготовления тритиевого топлива для ядерного синтеза . [ 5 ] Алюминат лития представляет собой слоистый двойной гидроксид (ЛДГ) с кристаллической структурой, напоминающей гидротальцит . [ сомнительно – обсудить ] [ нужны разъяснения ] Растворимость алюмината лития при высоких значениях pH (12,5–13,5) значительно ниже, чем у оксидов алюминия . При кондиционировании низко- и среднеактивных радиоактивных отходов (НООО) нитрат лития иногда используется в качестве добавки к цементу для минимизации коррозии алюминия при высоком pH и последующего образования водорода . [ 6 ] Действительно, при добавлении нитрата лития в цемент пассивный слой LiH(AlO
2 )
2 · 5 ч.
2 O образуется на поверхности металлических отходов алюминия, иммобилизованных в растворе . Слой алюмината лития нерастворим в поровой воде цемента и защищает нижележащий оксид алюминия, покрывающий металлический алюминий, от растворения при высоком pH . Это также заполнитель пор. [ 7 ] Это препятствует окислению алюминия протонами воды и снижает скорость выделения водорода в 10 раз. [ 8 ]
Алюминат лития также находит свое применение в качестве инертного материала-носителя электролита с расплавленным карбонатом в топливных элементах , где электролит может представлять собой смесь карбоната лития , карбоната калия и карбоната натрия . [ 9 ]
История
[ редактировать ]В 1906 году Вейберг описал свое новое синтезированное соединение — гидроалюминат лития. Это был первый известный синтез этого уникального соединения. Он утверждал, что это новое соединение имеет соответствующую химическую формулу: [ 10 ]
- ЛиХал
22О
4 + 5 Н 2 О
В 1915 году Аллен и Роджерс утверждали, что нерастворимый алюминат лития образуется при растворении алюминия в растворе гидроксида лития. Это высушенное на воздухе вещество имело атомное соотношение 2Li:5Al и химическую формулу: [ 11 ]
- LiH(AlO
2 )
2 + 5 Н 2 О
В 1929 году Просив воссоздал эксперимент Аллена и Роджерса и посредством серии кондуктометрических измерений насыщенного раствора вещества пришел к выводу, что литий и алюминий присутствуют в соотношении 0,8Li:2Al, что, по его словам, представляет собой атомное соотношение примерно 1Li. :2Ал. По его мнению, алюминат лития можно также осаждать добавлением раствора гидроксида лития к раствору соли алюминия или добавлением раствора соли лития к раствору алюмината щелочного металла. Таким образом, между Алленом/Роджерсом и Процивом возникли разногласия относительно состава алюмината лития. Это могло быть связано с различиями в условиях осадков. [ 11 ]
В 1932 году Доббинс и Сандерс описали образование алюмината лития путем добавления разбавленного аммиака к раствору, содержащему соли лития и алюминия, в присутствии фелфталеина в качестве индикатора. При получении кислого алюмината лития они растворяли полоски амальгамированного алюминия в нормальном и десятом нормальном растворах гидроксида лития. Алюминат лития осаждали добавлением раствора гидроксида лития к раствору солей алюминия или добавлением раствора соли лития к раствору щелочного алюмината. Во всех случаях состав соединения алюмината лития выражался формулой: [ 12 ]
- Что
22О
22Ал
22О
2
Они утверждали, что образовавшееся соединение содержало литий и алюминий в атомном соотношении 2Li:5Al. Их химическая формула была упрощена до современной рецептуры алюмината лития:
- ЛиАлО
2
Области интересов
[ редактировать ]Фундаментальное соединение алюмината лития привлекло внимание в двух разных областях: ядерной физике и химии твердого тела. Было обнаружено по крайней мере пять различных фаз алюмината лития. [ 13 ] Кристаллическая структура алюмината лития может находиться в α-, β- или γ-фазах. [ 14 ]
Физики-ядерщики интересуются γ-LiAlO
2 модификация алюмината лития из-за его хороших характеристик при сильном нейтронном и электронном излучении. Эта модификация также демонстрирует необходимую химическую, термофизическую и механическую стабильность при высоких температурах, а также требуемое поведение при облучении. Эта фаза представляется многообещающей литиевой керамикой, подходящей в качестве материала для воспроизводства трития в будущих термоядерных реакторах. [ 13 ]
Химики твердого тела, исследующие пути получения алюмината лития, обнаружили его интересный кислотно-основной химический состав. α -LiAlO
2 (но ни β-LiAlO
2 или γ-LiAlO
2 ) реагирует с расплавленной бензойной кислотой, приводя к почти полному образованию Li +
протонный обмен с образованием LiHAl
22О
4 Существует большой интерес к химической реакционной способности трех модификаций LiAlO.
2 . Причины α-LiAlO
2 модификация обладает высокой реакционной способностью, а β-LiAlO
2 или γ-LiAlO
Полная нереактивность двух модификаций на данный момент остается загадкой. [ 13 ]
Формирование
[ редактировать ]Ранние методы
[ редактировать ]Приготовление порошка алюмината лития основано на твердофазных реакциях между Al
22О
3 и литийсодержащие соединения, такие как Li
22
3 , LiOH, Li
2 O , LiAc и реакции происходили при температурах от 400°C до 1000°C. Из-за испарения лития при высоких температурах и загрязнения в результате операций измельчения синтезировать чистый алюминат лития с контролируемым размером частиц было трудно. [ 15 ]
Текущие методы
[ редактировать ]Синтез алюмината лития осуществляется в основном несколькими методами: в твердом состоянии, мокрым химическим способом, золь-гель, с использованием темплатов, различных прекурсоров и процессами горения. Основным продуктом твердофазной реакции является α-LiAlO.
2 фаза; при влажной химической реакции основным продуктом является твердый раствор α-LiAlO.
2 и γ-LiAlO
2 фазы. [ 14 ] Модификация α-LiAlO 2 (низкотемпературная фаза) с гексагональной структурой претерпевает превращение в γ-модификацию (высокотемпературная фаза) с тетрагональной структурой примерно при 900 °С. Предполагается, что метастабильная β-модификация с моноклинной структурой преобразуется в γ-модификацию примерно при 900 °C. [ 15 ]
Естественное явление
[ редактировать ]Соединение неизвестно в природной среде. Однако родственное соединение LiAl 5 O 8 известно как совсем недавно открытый (по состоянию на 2020 год) и очень редкий минерал чукоченит. [ 16 ] [ 17 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Алюминат лития» . Американские элементы . Проверено 26 июля 2023 г.
- ^ Jump up to: а б с Р. Роби, Б. Хемингуэй и Дж. Фишер, «Термодинамические свойства минералов и родственных веществ при 298,15 К, давлении 1 бар и при более высоких температурах», Геология США. Surv., вып. 1452, 1978. [1]
- ^ Манкузо, Гордон (август 2008 г.). Поверхностные фазовые превращения в алюминате лития (БС). BYU – через CiteSeerX.
- ^ Литий-алюминатная подложка для недорогого неполярного нитрида галлия (Технический отчет). Экстрон SE.
- ^ «Разработка литий-алюминатных материалов» . Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория . Проверено 26 июля 2023 г.
- ^ , Тосиаки; Такаси НИСИ; Тацуо ИЗУМИДА (1995) МАЦУО .
3 дополнение для предотвращения образования газообразного водорода из алюминиевых отходов, отвержденных цементом» . Journal of Nuclear Science and Technology . 32 (9): 912–920. doi : 10.1080/18811248.1995.9731793 . ISSN 0022-3131 . - ^ Фудзита, М.; Танака Х.; Мурамацу Х.; Асох Х.; Оно С. (15 октября 2013 г.). Технология повышения коррозионной стойкости анодно-оксидных пленок на алюминиевом сплаве с использованием раствора гидроксида лития . Уоррендейл, Пенсильвания: SAE International . Проверено 8 ноября 2014 г.
- ^ МАЦУО, Тошиаки; Масами МАТСУДА; Мичихико ХИРОНАГА (11 ноября 1996 г.) .
3 о предотвращении коррозии алюминиевых отходов после их захоронения». Journal of Nuclear Science and Technology . 33 (11): 852–862. doi : 10.1080/18811248.1996.9732020 . ISSN 0022-3131 . - ^ Расплавленный карбонатный электролит топливных элементов. Архивировано 29 сентября 2007 г. в Wayback Machine , патент США 4079171.
- ^ Вейберг. Chemisches Zentralblatt (1906): 645. Печать.
- ^ Jump up to: а б Образование и состав алюмината лития. Гарольд А. Хоран и Джон Б. Дамиано Журнал Американского химического общества, 1935 г., 57 (12), 2434–2436.
- ^ Определение алюминия. Формирование алюмината лития Джей Ти Доббинс и Джей Пи Сандерс Журнал Американского химического общества, 1932 г., 54 (1), 178–180.
- ^ Jump up to: а б с Реакционная способность и кислотность Li в фазах литий-алюминиевого оксида (LiAlO2) Ричард Дронсковски Неорганическая химия 1993 32 (1), 1-9.
- ^ Jump up to: а б Синтез алюмината лития путем термического разложения предшественника типа даусонита лития Дж. Хименес-Бесеррил и И. Гарсиа-Соса, Журнал исследований керамической обработки. Том. 12, № 1, стр. 52-56 (2011)
- ^ Jump up to: а б Чаттерджи и Наскар «Новая технология синтеза порошков алюмината лития (LiAlO2) из золей на водной основе», Journal of Materials Science Letters, том 22, выпуск 24, стр. 1747-1749.
- ^ «Чукоченит» .
- ^ «Список минералов» . 21 марта 2011 г.