HIDRETO DE LÍTIO: ESTRUTURA, PROPRIEDADES, OBTENÇÃO, USOS - QUÍMICA - 2024

O hidreto de lítio é um sólido inorgânico cristalino com a fórmula química LiH. É o sal inorgânico mais leve, seu peso molecular é de apenas 8 g / mol. É formado pela união de um íon de lítio Li ⁺ e um íon hidreto H ^-. Ambos estão ligados por uma ligação iônica.

LiH tem um alto ponto de fusão. Reage facilmente com água e o gás hidrogênio é produzido na reação. Pode ser obtido pela reação entre o metal de lítio fundido e o gás hidrogênio. É amplamente utilizado em reações químicas para a obtenção de outros hidretos.

Hidreto de lítio, LiH. Nenhum autor legível por máquina fornecido. JTiago assumiu (com base em reivindicações de direitos autorais).. Fonte: Wikimedia Commons.

LiH tem sido usado para proteger contra radiações perigosas, como as encontradas em reatores nucleares, ou seja, radiação ALPHA, BETA, GAMA, prótons, raios X e nêutrons.

Também foi proposto para a proteção de materiais em foguetes espaciais movidos por propulsão térmica nuclear. Estudos estão até sendo realizados para serem usados ​​como proteção do ser humano contra a radiação cósmica em futuras viagens ao planeta Marte.

Estrutura

No hidreto de lítio, o hidrogênio tem carga negativa H ^-, pois subtraiu um elétron do metal, que está na forma de íon Li ⁺.

A configuração eletrônica do cátion Li ⁺ é: 1s ² que é muito estável. E a estrutura eletrônica do ânion H hidreto ^- é: 1s ², que também é muito estável.

O cátion e o ânion são unidos por forças eletrostáticas.

O cristal de hidreto de lítio possui a mesma estrutura do cloreto de sódio NaCl, ou seja, uma estrutura cristalina cúbica.

Estrutura cristalina cúbica de hidreto de lítio. Autor: Benjah-bmm27. Fonte: Wikimedia Commons.

Nomenclatura

- hidreto de lítio

- LiH

Propriedades

Estado físico

Sólido cristalino branco ou incolor. O LiH comercial pode ser cinza-azulado devido à presença de pequenas quantidades de metal de lítio.

Peso molecular

8 g / mol

Ponto de fusão

688 ºC

Ponto de ebulição

Ele se decompõe a 850 ºC.

Temperatura de autoignição

200 ºC

Densidade

0,78 g / cm ³

Solubilidade

Reage com água. É insolúvel em éteres e hidrocarbonetos.

Outras propriedades

O hidreto de lítio é muito mais estável do que os hidretos de outros metais alcalinos e pode ser derretido sem decomposição.

Não é afetado pelo oxigênio se for aquecido a temperaturas abaixo do vermelho. Também não é afetado pelo cloro Cl ₂ e pelo ácido clorídrico HCl.

O contato do LiH com o calor e a umidade causa uma reação exotérmica (gera calor) e a evolução do hidrogênio H ₂ e do hidróxido de lítio LiOH.

Pode formar uma poeira fina que pode explodir em contato com chamas, calor ou materiais oxidantes. Não deve entrar em contato com óxido nitroso ou oxigênio líquido, pois pode explodir ou pegar fogo.

Ele escurece quando exposto à luz.

Obtendo

O hidreto de lítio foi obtido em laboratório pela reação entre o metal de lítio fundido e o gás hidrogênio a uma temperatura de 973 K (700 ºC).

2 Li + H ₂ → 2 LiH

Bons resultados são obtidos quando a superfície exposta do lítio fundido é aumentada e quando o tempo de sedimentação do LiH é reduzido. É uma reação exotérmica.

Use como um escudo protetor contra radiação perigosa

O LiH possui uma série de características que o tornam atraente para uso como proteção para humanos em reatores nucleares e sistemas espaciais. Aqui estão algumas dessas características:

- Possui alto teor de hidrogênio (12,68% em peso de H) e alto número de átomos de hidrogênio por unidade de volume (5,85 x 10 ²² átomos de H / cm ³).

- Seu alto ponto de fusão permite que seja usado em ambientes de alta temperatura sem derreter.

- Possui baixa pressão de dissociação (~ 20 torr em seu ponto de fusão) que permite que o material seja derretido e congelado sem se degradar sob baixa pressão de hidrogênio.

- Possui baixa densidade o que o torna atraente para uso em sistemas espaciais.

- No entanto, suas desvantagens são sua baixa condutividade térmica e propriedades mecânicas pobres. Mas isso não diminuiu sua aplicabilidade.

- As peças LiH que servem como blindagens são fabricadas por prensagem a quente ou a frio e por fusão e vazamento em moldes. Embora esta última forma seja preferida.

- À temperatura ambiente as peças são protegidas da água e do vapor de água e a altas temperaturas por uma pequena sobrepressão de hidrogênio em um recipiente selado.

- Em reatores nucleares

Em reatores nucleares, existem dois tipos de radiação:

Radiação ionizante direta

Eles são partículas altamente energéticas que carregam carga elétrica, como partículas alfa (α) e beta (β) e prótons. Esse tipo de radiação interage fortemente com os materiais dos escudos, causando ionização ao interagir com os elétrons dos átomos dos materiais por onde passam.

Radiação ionizante indireta

São nêutrons, raios gama (γ) e raios X, que são penetrantes e exigem proteção maciça, pois envolvem a emissão de partículas carregadas secundárias, que causam a ionização.

Símbolo para alertar sobre o perigo de radiação perigosa. IAEA e ISO. Fonte: Wikimedia Commons.

De acordo com algumas fontes, o LiH é eficaz na proteção de materiais e pessoas contra esses tipos de radiação.

- Em sistemas espaciais de propulsão térmica nuclear

LiH foi recentemente escolhido como um potencial material de proteção contra radiação nuclear e moderador para sistemas de propulsão térmica nuclear de naves espaciais de viagens muito longas.

Representação artística de um veículo espacial movido a energia nuclear orbitando Marte. NASA / SAIC / Pat Rawlings. Fonte: Wikimedia Commons.

Sua baixa densidade e alto teor de hidrogênio tornam possível reduzir efetivamente a massa e o volume do reator movido a energia nuclear.

- Na proteção contra radiação cósmica

A exposição à radiação espacial é o risco mais significativo para a saúde humana em futuras missões de exploração interplanetária.

No espaço profundo, os astronautas serão expostos a todo o espectro de raios cósmicos galácticos (íons de alta energia) e eventos de ejeção de partículas solares (prótons).

O perigo da exposição à radiação é agravado pela duração das missões. Além disso, a proteção dos locais que os exploradores irão habitar também deve ser considerada.

Simulação do futuro habitat no planeta Marte. NASA. Fonte: Wikimedia Commons.

Nesse sentido, estudo realizado em 2018 indicou que, entre os materiais testados, o LiH é o que proporciona a maior redução da radiação por grama por cm ², sendo, portanto, um dos melhores candidatos para uso na proteção contra a radiação cósmica. No entanto, esses estudos devem ser aprofundados.

Use como um meio de armazenamento e transporte seguro de hidrogênio

A obtenção de energia do H ₂ é algo que vem sendo estudado há várias dezenas de anos e já encontrou aplicação para substituir os combustíveis fósseis em veículos de transporte.

O H ₂ pode ser utilizado em células a combustível e contribuir para a redução da produção de CO ₂ e NO _x, evitando o efeito estufa e a poluição. No entanto, um sistema eficaz para armazenar e transportar H ₂ com segurança, leve, compacto ou de tamanho pequeno, que o armazena rapidamente e libera H _{2 com} a mesma rapidez, ainda não foi encontrado.

O hidreto de lítio LiH é um dos hidretos alcalinos que possui a maior capacidade de armazenamento de H ₂ (12,7% em peso de H). Libera H ₂ por hidrólise de acordo com a seguinte reação:

LiH + H ₂ O → LiOH + H ₂

LiH fornece 0,254 Kg de hidrogênio para cada Kg de LiH. Além disso, possui uma alta capacidade de armazenamento por unidade de volume, o que significa que é leve e é um meio compacto para armazenamento de H ₂.

Motocicleta cujo combustível é o hidrogênio armazenado na forma de um hidreto metálico como o LiH. Eficiência energética e energia renovável do US DOE (EERE). Fonte: Wikimedia Commons.

Além disso, o LiH se forma mais facilmente do que outros hidretos de metal alcalino e é quimicamente estável em temperaturas e pressões ambientes. O LiH pode ser transportado do fabricante ou fornecedor até o usuário. Então, por hidrólise de LiH, H ₂ é gerado e este é usado com segurança.

O hidróxido de lítio LiOH formado pode ser devolvido ao fornecedor, que regenera o lítio por eletrólise e, em seguida, produz LiH novamente.

LiH também foi estudado com sucesso para ser usado em conjunto com hidrazina borada para o mesmo propósito.

Uso em reações químicas

LiH permite a síntese de hidretos complexos.

Serve, por exemplo, para preparar trietilboro-hidreto de lítio, que é um poderoso nucleófilo em reações de deslocamento de haleto orgânico.

Referências

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