Aluminát lithný - Lithium aluminate
Jména | |
---|---|
Preferovaný název IUPAC Aluminát lithný | |
Systematický název IUPAC Aluminát lithný (1+) | |
Ostatní jména Lithium metaaluminate Oxid lithno-hlinitý | |
Identifikátory | |
3D model (JSmol ) | |
ChemSpider | |
Informační karta ECHA | 100.031.291 |
Číslo ES |
|
Pletivo | Lithium + hlinitan |
PubChem CID | |
Řídicí panel CompTox (EPA) | |
| |
| |
Vlastnosti | |
AlLiÓ2 | |
Molární hmotnost | 65.92 g · mol−1 |
Vzhled | bílý krystalický prášek |
Hustota | 2,615 g / cm3, pevný |
Bod tání | 1625 ° C (2957 ° F; 1898 K) |
nerozpustný | |
Termochemie | |
Std molární entropie (S | 53,35 J / mol · K. [1] |
Std entalpie of formace (ΔFH⦵298) | -1188 670 kJ / mol [1] |
Gibbsova volná energie (ΔFG˚) | -1126,276 kJ / mol [1] |
Nebezpečí | |
Bezpečnostní list | Externí bezpečnostní list |
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
ověřit (co je ?) | |
Reference Infoboxu | |
Aluminát lithný (LiAlO
2), také zvaný oxid hlinitý lithný, je anorganická chemická sloučenina, an hlinitany z lithium. v mikroelektronika, hlinitan lithný je považován za a mřížková shoda substrát pro nitrid gália.[Citace je zapotřebí ] v jaderná technologie, hlinitan lithný je zajímavý jako pevná látka tritium šlechtitelský materiál pro přípravu tritiového paliva pro jaderná fůze.[Citace je zapotřebí ]
Aluminát lithný je a vrstvený dvojitý hydroxid (LDH) s krystalickou strukturou podobnou struktuře z hydrotalcit.[pochybný ] Rozpustnost hlinitanu lithného při vysokém pH (12,5 - 13,5) je mnohem nižší než rozpustnost oxidy hliníku. Při úpravě nízko a středně aktivního radioaktivního odpadu, dusičnan lithný se někdy používá jako přísada do cement minimalizovat hliník koroze při vysokém pH a následně vodík Výroba.[2] Po přidání dusičnanu lithného do cementu skutečně vznikla pasivní vrstva LiH (AlO
2)
2 · 5 H
2Ó se tvoří na povrchu kovového hliníkového odpadu imobilizovaného v minomet. Vrstva hlinitanu lithného je nerozpustná ve vodě pórů cementu a chrání podkladový oxid hlinitý pokrývající kov hliník z vysokého rozpuštění pH. Je to také výplň pórů.[3] To brání oxidaci hliníku protony vody a snižuje rychlost vývoje vodíku o faktor 10.[4]
Aluminát lithný také nachází své použití jako inertní látka elektrolyt nosný materiál v roztaveném stavu uhličitan palivové články, kde elektrolyt může být směsí uhličitan lithný, Uhličitan draselný, a uhličitan sodný.[5]
Dějiny
V roce 1906 Weyberg popsal svou nově syntetizovanou sloučeninu, hydrogenuhličitan lithný. Jednalo se o první známou syntézu této jedinečné sloučeniny. Tvrdil, že tato nová sloučenina má odpovídající chemický vzorec:[6]
- LiHAl
2Ó
4 + 5 H
2Ó
V roce 1915 Allen a Rogers tvrdili, že při rozpuštění hliníku v roztoku hydroxidu lithného vzniká nerozpustný hlinitan lithný. Tato látka sušená na vzduchu měla atomový poměr 2Li: 5Al a chemický vzorec:[7]
- LiH (AlO
2)
2 + 5 H
2Ó
V roce 1929 Prociv znovu vytvořil Allenův a Rogersův experiment a prostřednictvím řady konduktometrických měření nasyceného roztoku látky dospěl k závěru, že lithium a hliník byly přítomny v poměru 0,8 Li: 2 Al, což je podle něj atomový poměr přibližně 1 Li : 2Al. Podle něj může být hlinitan lithný vysrážen přidáním roztoku hydroxidu lithného k roztoku soli hliníku nebo přidáním roztoku lithné soli k roztoku alkalického hlinitanu. Mezi Allenem / Rogersem a Procivem tedy došlo k neshodě ohledně složení hlinitanu lithného. To lze přičíst rozdílům mezi jejich srážkovými podmínkami.[8]
V roce 1932 popsal Dobbins a Sanders tvorbu hlinitanu lithného přidáním zředěného amoniaku k roztoku obsahujícímu lithnou a hliníkovou sůl v přítomnosti phelphtaleinu jako indikátoru. Při přípravě kyselého hlinitanu lithného rozpustili proužky amalgamovaného hliníku v normálním a desátém normálním roztoku hydroxidu lithného. Aluminát lithný se vysráží přidáním roztoku hydroxidu lithného k roztoku solí hliníku nebo přidáním roztoku lithné soli k roztoku alkalického hlinitanu. Ve všech případech bylo složení sloučeniny hlinitanu lithného vyjádřeno vzorcem:[9]
- Li
2Ó
2Al
2Ó
2
Tvrdili, že vytvořená sloučenina obsahovala lithium a hliník v atomovém poměru 2Li: 5Al. Jejich chemický vzorec byl zjednodušen do moderní formulace pro hlinitan lithný:
- LiAlO
2
Oblasti zájmu
Základní sloučenina hlinitanu lithného našla pozornost ve dvou různých oblastech: jaderná fyzika a chemie v pevné fázi. Bylo nalezeno nejméně pět různých fází hlinitanu lithného. [10]Krystalovou strukturu hlinitanu lithného lze nalézt buď ve fázích α, β nebo γ.[11]
Jaderní fyzici se zajímají o y-LiAlO
2 modifikace hlinitanu lithného kvůli jeho dobrému výkonu při vysokém neutronovém a elektronovém záření. Tato modifikace také vykazuje základní chemickou, termofyzikální a mechanickou stabilitu při vysoké teplotě spolu s požadovaným chováním při ozáření. Tato fáze se jeví jako slibná lithiová keramika, vhodná jako materiál na rozmnožování tritia v místě v budoucích fúzních reaktorech.[12]
Chemici v pevné fázi zkoumající přípravné cesty k hlinitanu lithnému objevili jeho zajímavou acidobazickou chemii. The α-LiAlO
2 modifikace (ale ani jedna β-LiAlO
2 nebo y-LiAlO
2) reaguje s roztavenou kyselinou benzoovou, což vede k téměř úplnému Li+
protonová výměna se tak formuje LiHAl
2Ó
4 O chemickou reaktivitu je mezi třemi modifikacemi látky velký zájem LiAlO
2. Důvody pro α-LiAlO
2 modifikace je vysoce reaktivní a β-LiAlO
2 nebo y-LiAlO
2 úpravy zcela nereaktivní je v současné době záhadou.[13]
Formace
Rané metody
Příprava práškovitého hlinitanu lithného byla založena na reakcích v pevné fázi mezi Al
2Ó
3 a sloučeniny obsahující lithium Li
2CO
3, LiOH, Li
2Ó, LiAc a reakce probíhaly při teplotách mezi 400 ° C až 1 000 ° C. Kvůli odpařování lithia při vysokých teplotách a kontaminaci z mlecích operací bylo obtížné syntetizovat čistý hlinitan lithný s kontrolovanou velikostí částic.[14]
Současné metody
Syntéza hlinitanu lithného se v zásadě provádí několika způsoby: v pevném stavu mokrou chemikálií, sol-gelem, za použití šablon, různých prekurzorů a procesů spalování. Hlavním produktem reakce v pevném stavu je α-LiAlO
2 fáze; ve vlhké chemické reakci je hlavním produktem pevný roztok α-LiAlO
2 a y-LiAlO
2 fáze.[15] Α-LiAlO2 modifikace (nízkoteplotní fáze), s hexagonální strukturou, prochází transformací na γ-modifikaci (vysokoteplotní fáze), s tetragonální strukturou, při asi 900 ° C. Předpokládá se, že metastabilní β-modifikace s monoklinickou strukturou se transformuje na γ-modifikaci při přibližně 900 ° C. [16]
Přirozený výskyt
Sloučenina není v přirozeném prostředí známa. Avšak příbuzná sloučenina, LiAl5Ó8, je známý jako velmi nedávno objevený (od roku 2020) a velmi vzácný minerál chukochenit.[17][18]
Reference
- ^ A b C R. Robie, B. Hemingway a J. Fisher, „Termodynamické vlastnosti minerálů a příbuzných látek při tlaku 298,15 K a 1 bar a při vyšších teplotách,“ US Geol. Surv., Sv. 1452, 1978.[1]
- ^ MATSUO, Toshiaki; Takashi NISHI; Masami MATSUDA; Tatsuo IZUMIDA (1995). "Linoleum
3 doplněk, aby se zabránilo tvorbě plynného vodíku z cementem zpevněných hliníkových odpadů “. Journal of Nuclear Science and Technology. 32 (9): 912–920. doi:10.1080/18811248.1995.9731793. ISSN 0022-3131. - ^ Fujita, M .; Tanaka H .; Muramatsu H .; Asoh H .; Ono S. (2013-10-15). Technologie zlepšování odolnosti proti korozi u filmů z anodického oxidu na hliníkové slitině, která používá roztok hydroxidu lithného. Warrendale, PA: SAE International. Citováno 2014-11-08.
- ^ MATSUO, Toshiaki; Masami MATSUDA; Michihiko HIRONAGA; Yoshihiko HORIKAWA (01.11.1996). "Účinek Linoleum
3 o prevenci koroze hliníkových odpadů po jejich uložení do půdy “. Journal of Nuclear Science and Technology. 33 (11): 852–862. doi:10.1080/18811248.1996.9732020. ISSN 0022-3131. - ^ Roztavený karbonátový elektrolyt palivového článku, Patent USA 4079171
- ^ Weyberg. Chemisches Zentralblatt (1906): 645. Tisk.
- ^ Vznik a složení hlinitanu lithného Harold A. Horan a John B. Damiano Journal of the American Chemical Society 1935 57 (12), 2434-2436
- ^ Vznik a složení hlinitanu lithného Harold A. Horan a John B. Damiano Journal of the American Chemical Society 1935 57 (12), 2434-2436
- ^ Stanovení hliníku. Aluminát lithný J. T. Dobbins a J. P. Sanders, Journal of the American Chemical Society 1932 54 (1), 178-180
- ^ Reaktivita a kyselost Li ve fázích oxidu lithno-hlinitého (LiAlO2) Richard Dronskowski Anorganic Chemistry 1993 32 (1), 1-9
- ^ Syntéza hlinitanu lithného tepelným rozkladem prekurzoru lithium dawsonitového typu J. Jimenez-Becerril a I. Garcia-Sosa, Journal of Ceramic Processing Research. Sv. 12, No. 1, pp. 52-56 (2011)
- ^ Reaktivita a kyselost Li ve fázích oxidu lithno-hlinitého (LiAlO2) Richard Dronskowski Anorganic Chemistry 1993 32 (1), 1-9
- ^ Reaktivita a kyselost Li ve fázích oxidu lithno-hlinitého (LiAlO2) Richard Dronskowski Anorganic Chemistry 1993 32 (1), 1-9
- ^ Chatterjee a Naskar „Nová technika pro syntézu prášků hlinitanu lithného (LiAlO2) z solů na bázi vody“ Journal of Materials Science Letters, sv. 22, číslo 24, str. 1747-1749
- ^ Syntéza hlinitanu lithného tepelným rozkladem prekurzoru lithium dawsonitového typu J. Jimenez-Becerril a I. Garcia-Sosa, Journal of Ceramic Processing Research. Sv. 12, No. 1, pp. 52-56 (2011)
- ^ Chatterjee a Naskar „Nová technika pro syntézu prášků hlinitanu lithného (LiAlO2) z solů na bázi vody“ Journal of Materials Science Letters, sv. 22, číslo 24, str. 1747-1749
- ^ https://www.mindat.org/min-54350.html
- ^ https://www.ima-mineralogy.org/Minlist.htm