LITIUM HIDRIDA: STRUKTUR, SIFAT, PEROLEHAN, KEGUNAAN - KIMIA - 2025

The lithium hidrida adalah anorganik padat memiliki kristal yang rumus kimia LiH. Ini adalah garam anorganik paling ringan, berat molekulnya hanya 8 g / mol. Ini dibentuk oleh penyatuan ion litium Li ⁺ dan ion hidrida H ^- . Keduanya dihubungkan oleh ikatan ionik.

LiH memiliki titik leleh yang tinggi. Bereaksi mudah dengan air dan gas hidrogen dihasilkan dalam reaksi. Ini dapat diperoleh dengan reaksi antara logam litium cair dan gas hidrogen. Ini banyak digunakan dalam reaksi kimia untuk mendapatkan hidrida lain.

Litium hidrida, LiH. Tidak ada penulis yang dapat dibaca mesin. JTiago diasumsikan (berdasarkan klaim hak cipta). . Sumber: Wikimedia Commons.

LiH telah digunakan untuk melindungi dari radiasi berbahaya seperti yang terdapat pada reaktor nuklir yaitu ALPHA, BETA, radiasi GAMMA, proton, sinar-X dan neutron.

Itu juga telah diusulkan untuk perlindungan bahan dalam roket luar angkasa yang didukung oleh penggerak termal nuklir. Studi bahkan sedang dilakukan untuk digunakan sebagai perlindungan manusia terhadap radiasi kosmik selama perjalanan masa depan ke planet Mars.

Struktur

Dalam litium hidrida, hidrogen memiliki muatan negatif H ^- , karena ia telah mengurangkan elektron dari logam, yang berbentuk ion Li ⁺ .

Konfigurasi elektron kation Li ⁺ adalah: 1s ² yang sangat stabil. Dan struktur elektronik dari anion hidrida H ^- adalah: 1s ² , yang juga sangat stabil.

Kation dan anion bergabung dengan gaya elektrostatis.

Kristal litium hidrida memiliki struktur yang sama dengan natrium klorida NaCl, yaitu struktur kristal kubik.

Struktur kristal kubik lithium hidrida. Penulis: Benjah-bmm27. Sumber: Wikimedia Commons.

Tata nama

- Litium hidrida

- LiH

Properti

Keadaan fisik

Padatan kristal putih atau tidak berwarna. LiH komersial dapat berwarna biru-abu-abu karena adanya sejumlah kecil logam litium.

Berat molekul

8 g / mol

Titik lebur

688 ºC

Titik didih

Ini terurai pada 850 ºC.

Suhu nyala otomatis

200 ºC

Massa jenis

0,78 g / cm ³

Kelarutan

Bereaksi dengan air. Ini tidak larut dalam eter dan hidrokarbon.

Sifat lainnya

Litium hidrida jauh lebih stabil daripada hidrida logam alkali lainnya dan dapat dilebur tanpa dekomposisi.

Itu tidak terpengaruh oleh oksigen jika dipanaskan sampai suhu di bawah merah. Itu juga tidak terpengaruh oleh klorin Cl ₂ dan asam klorida HCl.

Kontak LiH dengan panas dan kelembaban menyebabkan reaksi eksotermik (menghasilkan panas) dan evolusi hidrogen H ₂ dan lithium hidroksida LiOH.

Ia dapat membentuk debu halus yang dapat meledak jika terkena api, panas, atau bahan pengoksidasi. Ini tidak boleh bersentuhan dengan nitrous oxide atau oksigen cair, karena dapat meledak atau menyala.

Ini menjadi gelap saat terkena cahaya.

Memperoleh

Litium hidrida telah diperoleh di laboratorium melalui reaksi antara logam litium cair dan gas hidrogen pada suhu 973 K (700 ºC).

2 Li + H ₂ → 2 LiH

Hasil yang baik diperoleh jika permukaan litium cair yang terpapar meningkat dan waktu sedimentasi LiH berkurang. Ini adalah reaksi eksotermik.

Gunakan sebagai perisai pelindung terhadap radiasi berbahaya

LiH memiliki sejumlah karakteristik yang membuatnya menarik untuk digunakan sebagai perlindungan bagi manusia di reaktor nuklir dan sistem luar angkasa. Berikut ini beberapa karakteristiknya:

- Memiliki kandungan hidrogen yang tinggi (12,68% berat H) dan sejumlah besar atom hidrogen per satuan volume (5,85 x 10 ²² atom H / cm ³ ).

- Titik lelehnya yang tinggi memungkinkannya digunakan di lingkungan bersuhu tinggi tanpa meleleh.

- Ini memiliki tekanan disosiasi rendah (~ 20 torr pada titik lelehnya) yang memungkinkan material meleleh dan membeku tanpa menurunkan tekanan hidrogen rendah.

- Memiliki kepadatan rendah yang membuatnya menarik untuk digunakan dalam sistem luar angkasa.

- Namun, kerugiannya adalah konduktivitas termal yang rendah dan sifat mekanik yang buruk. Tapi ini tidak mengurangi penerapannya.

- Bagian LiH yang berfungsi sebagai pelindung diproduksi dengan pengepresan panas atau dingin dan dengan meleleh dan menuangkan ke dalam cetakan. Meskipun bentuk terakhir ini lebih disukai.

- Pada suhu kamar, komponen dilindungi dari air dan uap air dan pada suhu tinggi oleh sedikit tekanan hidrogen dalam wadah tertutup.

- Di reaktor nuklir

Di reaktor nuklir ada dua jenis radiasi:

Radiasi pengion langsung

Mereka adalah partikel yang sangat energik yang membawa muatan listrik, seperti partikel alfa (α) dan beta (β) dan proton. Jenis radiasi ini berinteraksi sangat kuat dengan bahan perisai, menyebabkan ionisasi dengan berinteraksi dengan elektron dari atom bahan yang dilaluinya.

Radiasi pengion tidak langsung

Mereka adalah neutron, sinar gamma (γ) dan sinar X, yang menembus dan membutuhkan perlindungan masif, karena melibatkan emisi partikel bermuatan sekunder, yang menyebabkan ionisasi.

Simbol untuk memperingatkan bahaya radiasi berbahaya. IAEA & ISO. Sumber: Wikimedia Commons.

Menurut beberapa sumber, LiH efektif dalam melindungi material dan manusia dari jenis radiasi ini.

- Dalam sistem ruang angkasa penggerak termal nuklir

LiH baru-baru ini telah dipilih sebagai bahan pelindung radiasi nuklir potensial dan moderator untuk sistem propulsi termal nuklir pesawat ruang angkasa pelayaran yang sangat panjang.

Karya seniman tentang kendaraan luar angkasa bertenaga nuklir yang mengorbit Mars. NASA / SAIC / Pat Rawlings. Sumber: Wikimedia Commons.

Kepadatan rendah dan kandungan hidrogennya yang tinggi memungkinkan pengurangan massa dan volume reaktor bertenaga nuklir secara efektif.

- Dalam perlindungan terhadap radiasi kosmik

Paparan radiasi luar angkasa adalah risiko paling signifikan bagi kesehatan manusia dalam misi eksplorasi antarplanet di masa depan.

Di luar angkasa, astronot akan dihadapkan pada spektrum penuh sinar kosmik galaksi (ion energi tinggi) dan peristiwa ejeksi partikel surya (proton).

Bahaya paparan radiasi diperparah dengan lamanya misi. Selain itu, perlindungan tempat yang akan dihuni penjelajah juga harus diperhatikan.

Simulasi habitat masa depan di planet Mars. NASA. Sumber: Wikimedia Commons.

Dalam rangka ini ide, sebuah penelitian yang dilakukan pada 2018 menunjukkan bahwa di antara bahan yang diuji LiH memberikan pengurangan terbesar dalam radiasi per gram per cm ² , sehingga menjadi salah satu kandidat terbaik untuk digunakan dalam perlindungan terhadap radiasi kosmik. Namun, studi tersebut harus diperdalam.

Gunakan sebagai sarana penyimpanan dan pengangkutan hidrogen yang aman

Memperoleh energi dari H ₂ adalah sesuatu yang telah dipelajari selama beberapa lusin tahun dan telah menemukan aplikasi untuk menggantikan bahan bakar fosil di kendaraan transportasi.

H ₂ dapat digunakan dalam sel bahan bakar dan berkontribusi terhadap pengurangan produksi CO ₂ dan NO _x , sehingga menghindari efek rumah kaca dan polusi. Namun, sistem yang efektif untuk menyimpan dan mengangkut H ₂ dengan aman, dengan bobot yang ringan, kompak atau ukuran kecil, yang menyimpannya dengan cepat dan melepaskan H ₂ dengan cepat , belum ditemukan .

Litium hidrida LiH merupakan salah satu alkali hidrida yang memiliki kapasitas penyimpanan tertinggi untuk H ₂ (12,7% berat H). Melepaskan H ₂ dengan hidrolisis sesuai dengan reaksi berikut:

LiH + H ₂ O → LiOH + H ₂

LiH memasok 0,254 Kg hidrogen untuk setiap Kg LiH. Selain itu, ia memiliki kapasitas penyimpanan per unit volume yang tinggi, yang berarti ringan dan merupakan media yang ringkas untuk penyimpanan H ₂ .

Sepeda motor yang bahan bakarnya berupa hidrogen disimpan dalam bentuk logam hidrida seperti LiH. US DOE Energy Efficiency and Renewable Energy (EERE). Sumber: Wikimedia Commons.

Selain itu, LiH terbentuk lebih mudah daripada hidrida logam alkali lainnya dan secara kimiawi stabil pada suhu dan tekanan sekitar. LiH dapat diangkut dari pabrikan atau pemasok ke pengguna. Kemudian, dengan hidrolisis LiH, H ₂ dihasilkan dan ini digunakan dengan aman.

Litium hidroksida LiOH yang terbentuk dapat dikembalikan ke pemasok, yang meregenerasi litium dengan elektrolisis, dan kemudian menghasilkan LiH lagi.

LiH juga telah berhasil dipelajari untuk digunakan bersama dengan hidrazin borasi untuk tujuan yang sama.

Gunakan dalam reaksi kimia

LiH memungkinkan sintesis hidrida kompleks.

Ini berfungsi, misalnya, untuk menyiapkan litium trietilborohidrida, yang merupakan nukleofil kuat dalam reaksi perpindahan halida organik.

Referensi

1. Sato, Y. dan Takeda, O. (2013). Sistem Penyimpanan dan Transportasi Hidrogen melalui Litium Hidrida Menggunakan Teknologi Garam Cair. Dalam Kimia Garam Cair. Bab 22, halaman 451-470. Dipulihkan dari sciencedirect.com.
2. Perpustakaan Kedokteran Nasional AS. (2019). Litium Hidrida. Diperoleh dari: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. Wang, L. et al. (2019). Investigasi tentang dampak efek kernel termal litium hidrida pada reaktivitas reaktor unggun partikel penggerak nuklir. Annals of Nuclear Energy 128 (2019) 24-32. Dipulihkan dari sciencedirect.com.
4. Cotton, F. Albert dan Wilkinson, Geoffrey. (1980). Kimia Anorganik Lanjut. Edisi keempat. John Wiley & Sons.
5. Giraudo, M. et al. (2018). Pengujian Efektivitas Perlindungan Berbasis Akselerator dari Material Berbeda dan Multilayer menggunakan Ion Ringan dan Berat Berenergi Tinggi. Penelitian Radiasi 190; 526-537 (2018). Dipulihkan dari ncbi.nlm.nih.gov.
6. Welch, FH (1974). Lithium hydride: Bahan pelindung usia ruang angkasa. Rekayasa dan Desain Nuklir 26, 3, Februari 1974, halaman 444-460. Dipulihkan dari sciencedirect.com.
7. Simnad, MT (2001). Reaktor Nuklir: Bahan Pelindung. Dalam Ensiklopedia Bahan: Sains dan Teknologi (Edisi Kedua). Halaman 6377-6384. Dipulihkan dari sciencedirect.com.
8. Hügle, T. dkk. (2009). Hydrazine Borane: Bahan Penyimpanan Hidrogen Yang Menjanjikan. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 7444-7446. Dipulihkan dari pubs.acs.org.