Hidruro de Litio

Hidruro de Litio, es un compuesto químico inorgánico de formulación LiH. Este compuesto de apariencia blanca o grisácea e inodoro se utiliza principalmente para el almacenamiento del hidrógeno, entre otras cosas.

¿Qué es el Hidruro de litio?

El hidruro de litio es un compuesto inorgánico con la fórmula LiH. Este hidruro de metal alcalino es un sólido incoloro, aunque las muestras comerciales son grises.Característico de un hidruro salino (iónico), tiene un alto punto de fusión, y no es soluble sino reactivo con todos los solventes orgánicos y proticos.

beneficios de hidruro de litio

Es soluble y no reactivo con ciertas sales fundidas como el fluoruro de litio, el borohidruro de litio y el hidruro de sodio. Con una masa molecular ligeramente inferior a 8,0, es el compuesto iónico más ligero.

Peligrosidad del Hidruro de Litio

El hidruro de litio presenta numerosos peligros, a continuación te citamos los más importantes:

Peligro de incendio

En un incendio, pueden formarse vapores alcalinos irritantes. El hidruro de litio puede formar nubes de polvo en el aire que pueden explotar al entrar en contacto con la llama, el calor o los materiales oxidantes.

Además, la ignición espontánea ocurre cuando el óxido nitroso y el hidruro de litio se mezclan. El hidruro de litio también forma mezclas explosivas con el oxígeno líquido.

El contacto con el calor, la humedad o el ácido provoca una reacción exotérmica y la evolución del hidrógeno, así como del hidróxido de litio.

Incompatible con el aire y la humedad, óxido nitroso, oxidantes fuertes y oxígeno líquido. El hidruro de litio puede inflamarse espontáneamente en el aire y debe mantenerse y manipularse fuera del contacto con el aire y la humedad.

Cualquier contacto con óxido nitroso; los polvos en el aire pueden inflamarse al alcanzar la humedad.

Peligro para la salud del hidruro de litio

Este material es relativamente tóxico para las personas. Es más probable que cause irritación de la piel y de los tejidos de las membranas mucosas que la muerte. Sus efectos son principalmente agudos.

Una exposición masiva a los ojos y por inhalación puede ser letal. Aquellos que experimentan cualquier enfermedad del tracto respiratorio superior (por ejemplo, bronquitis o neumonía) tienen un riesgo mayor.

Peligros físicos

Es posible que se produzca una explosión de polvo si se trata de polvo o granulado, mezclado con aire.

Peligros químicos

Se descompone en contacto con superficies calientes o llamas. Esto produce vapores alcalinos irritantes.

La sustancia puede inflamarse espontáneamente al entrar en contacto con aire húmedo. La sustancia es un fuerte agente reductor.

Reacciona violentamente con oxidantes, hidrocarburos halogenados y ácidos. Esto produce gas inflamable/explosivo (hidrógeno – véase ICSC 0001). Reacciona violentamente con el agua. Esto produce vapores corrosivos de hidróxido de litio.

Propiedades químicas

Formula: LiH
Punto de inflamación: datos no disponibles
Límite inferior de explosividad (LEL): Sólido inflamable.
Límite superior de explosividad (UEL): Sólido inflamable.
Temperatura de autoignición: 392 ° F
Punto de fusión: 1256 ° F
Presión de vapor: 0 mm Hg a 68 ° F
Densidad de Vapor (Relativa al Aire): datos no disponibles
Gravedad específica: 0,76 a 0,77
Punto de ebullición: Descomposición
Peso molecular: 7,95
Solubilidad en agua: Reacciona con el agua
Potencial de ionización: datos no disponibles
HDI: 0,5 mg/m3

Otras propiedades químicas del hidruro de litio

  • Se descompone a 850°C
  • Punto de fusión: 680°C
  • Densidad: 0.8 g/cm³
  • Solubilidad en agua: reacción
  • Presión de vapor a 20°C: insignificante
  • Temperatura de auto-ignición: 200°C

Propiedades fisicas del Hidruro de Litio

LiH es un conductor diamagnético e iónico con una conductividad que aumenta gradualmente de 2×10-5 Ω-1cm-1 a 443 °C a 0,18 Ω-1cm-1 a 754 °C.

No hay discontinuidad en este aumento a través del punto de fusión. La constante dieléctrica de LiH es pequeña. El LiH es un material blando con una dureza Mohs de 3,5.

Su fluencia compresiva (por 100 horas) aumenta rápidamente de < 1% a 350 °C a > 100% a 475 °C, lo que significa que el LiH no puede proporcionar soporte mecánico cuando se calienta.

La conductividad térmica del LiH disminuye con la temperatura y depende de la morfología:

los valores correspondientes son 0,125 W/(cm-K) para cristales y 0,0695 W/(cm-K) para compactos a 50 °C, y 0,036 W/(cm-K) para cristales y 0,0432 W/(cm-K) para compactos a 500 °C.

El coeficiente de dilatación térmica lineal es de 4,2×10-5/°C a temperatura ambiente.

Otras propiedades físicas del hidruro de litio

  • Hidruro de litio: consta de sólidos inflamables, blancos y translúcidos;
  • se descompone a 850 C;
  • reacciona violentamente con el agua para producir hidrógeno e hidróxido de litio;
  • se utiliza como fuente de hidrógeno o agente reductor para preparar otros hidruros amidas y compuestos isotópicos 2H, como material de blindaje para neutrones térmicos.

Disponibilidad del hidruro de litio

El hidruro de litio generalmente está disponible inmediatamente en la mayoría de los volúmenes. Los compuestos de hidruro se utilizan a menudo como fuentes portátiles de gas hidrógeno.

Actualmente, el hidrógeno puede almacenarse en estas tres formas:

Hidrógeno Comprimido, Hidrógeno Líquido y Almacenamiento Químico. Pueden considerarse formas de alta pureza, submicrónicas y nanopolvo.

Los compuestos de hidruro se utilizan a menudo como fuentes portátiles de gas hidrógeno.

Usos del Hidruro de Litio

El hidruro de litio se utiliza ampliamente en la preparación de LiAlH4, un potente agente reductor utilizado en la síntesis orgánica (más fuerte que el NaBH4 y mucho más violento – incluso reacciona con el agua para producir LiOH).

También se puede utilizar para generar H2 (gas) y SiH4 (silano) – dejándolo reaccionar con SiCl4. Tenga cuidado con LiH ya que la reacción puede terminar en violencia. Los hidruros son a veces tan peligrosos.

El hidruro de litio parece ser usado en la síntesis de ligandos complejos también, pero no he estudiado lo suficiente como para escribir sobre ello. Parece que tiene un papel importante en ello.

Tal vez algún experto en química orgánica (especialmente organometálica) pueda aclararlo y responder a esa parte.

LiH4 no es muy diferente de sus hidruros hermanos en otros usos normales en química inorgánica (como NaH, KH).

No suelen estar disponibles en los laboratorios escolares debido a que no se organizan para formar grandes cristales, por lo que el polvo puede reaccionar incluso con aire húmedo

Es más peligrosos que el sodio, ya que puede ser suspendido de forma segura en queroseno/parafina.

Riesgos del Hidruro de Litio

Vías de exposición

Serios efectos locales por todas las vías de exposición.

Efectos de la exposición a corto plazo

La sustancia es corrosiva para los ojos, la piel y las vías respiratorias. Corrosivo al ser ingerido. La inhalación puede causar hinchazón severa de la garganta.

La inhalación de altas concentraciones puede causar edema pulmonar, pero sólo después de que se hayan manifestado los efectos corrosivos iniciales sobre los ojos y el tracto respiratorio superior.

Riesgo de inhalación

Una concentración dañina de partículas en el aire puede ser alcanzada rápidamente cuando se dispersan, especialmente si son en polvo.

Efectos de la exposición prolongada o repetida

Límites de exposición profesional
TLV: (fracción inhalable): 0,05 mg/m3 (valor límite).
EU-OEL: 0,02 mg/m3 como STEL

Consideraciones del hidruro de litio

  • Se debe considerar la administración inmediata de una terapia de inhalación apropiada por parte de un médico o de una persona autorizada.
  • No lleve ropa de trabajo a casa.
  • Reacciona violentamente con agentes extintores como agua, dióxido de carbono y espuma.

Almacenamiento del Hidruro de litio

  • Separado de materiales incompatibles.
  • Seco.
  • Mantener bajo aceite mineral o gas inerte.
  • Almacene en un área sin desagüe ni acceso a alcantarillado.

Embalaje

  • Hermético.
  • Embalaje irrompible.
  • Ponga el embalaje rompible en un recipiente cerrado e irrompible.

Seguridad ante el hidruro de litio

El LiH reacciona violentamente con el agua para dar gas hidrógeno y el LiOH, que es cáustico. Por consiguiente, el polvo de LiH puede explotar en el aire húmedo, o incluso en el aire seco debido a la electricidad estática.

En concentraciones de 5-55 mg/m3 en el aire el polvo es extremadamente irritante para las membranas mucosas y la piel y puede causar una reacción alérgica.

Debido a la irritación, la LiH es normalmente rechazada en lugar de acumulada por el cuerpo.

Algunas sales de litio, que se pueden producir en reacciones de LiH, son tóxicas.

Otras consideraciones

El fuego de LiH no debe extinguirse con extintores de dióxido de carbono, tetracloruro de carbono o extintores acuosos, sino que debe cubrirse con un objeto metálico o con polvo de grafito o dolomita.

La arena es menos adecuada, ya que puede explotar cuando se mezcla con LiH ardiente, especialmente si no está seca.

El LiH se transporta normalmente en aceite, utilizando contenedores de cerámica, ciertos plásticos o acero, y se manipula en una atmósfera de argón o helio secos.

Se puede utilizar nitrógeno, pero no a temperaturas elevadas, ya que reacciona con el litio. El LiH normalmente contiene algo de litio metálico, que corroe los contenedores de acero o sílice a temperaturas elevadas.

Síntesis y procesamiento del hidruro de litio

El LiH se produce tratando el litio metal con gas hidrógeno:

2 Li + H2 → 2 LiH

Esta reacción es especialmente rápida a temperaturas superiores a 600 °C. La adición de 0.001-0.003% de carbono, o/y el aumento de la temperatura o/y la presión, aumenta el rendimiento hasta un 98% en el tiempo de residencia de 2 horas.

Sin embargo, la reacción procede a temperaturas tan bajas como 29 °C. El rendimiento es del 60% a 99 °C y del 85% a 125 °C, y la tasa depende en gran medida de las condiciones de la superficie de LiH.

Las formas menos comunes de síntesis de LiH incluyen la descomposición térmica de hidruro de litio y aluminio (200 °C), borohidruro de litio (300 °C), n-butil-litio (150 °C) o etilithium (120 °C), así como varias reacciones que involucran compuestos de litio de baja estabilidad y contenido de hidrógeno disponible.

Las reacciones químicas producen LiH en forma de polvo en trozos, que puede comprimirse en gránulos sin aglutinante.

Otros métodos

Se pueden producir formas más complejas mediante fundición a partir de la masa fundida.

Grandes cristales individuales (de unos 80 mm de largo y 16 mm de diámetro) pueden ser cultivados a partir de polvo fundido de LiH en atmósfera de hidrógeno mediante la técnica de Bridgman-Stockbarger.

A menudo tienen un color azulado debido a la presencia de Li coloidal. Las principales impurezas en estos cristales son Na (20-200 partes por millón, ppm), O (10-100 ppm), Mg (0.5-6 ppm), Fe (0.5-2 ppm) y Cu (0.5-2 ppm).

Fisuración en LiH fundido después del mecanizado con una fresa. La escala está en pulgadas.

Las piezas de LiH prensadas en frío a granel se pueden mecanizar fácilmente utilizando técnicas y herramientas estándar con precisión micrométrica.

Sin embargo, el LiH fundido es frágil y se agrieta fácilmente durante el proceso.

Aplicaciones del hidruro de litio

El hidruro de litio presenta numerosas aplicaciones:

Almacenamiento de hidrógeno y combustible

Con un contenido de hidrógeno en proporción a su masa tres veces mayor que la de NaH, el LiH tiene el mayor contenido de hidrógeno de todos los hidruros.

El LiH es periódicamente de interés para el almacenamiento de hidrógeno, pero las aplicaciones se han visto frustradas por su estabilidad a la descomposición.

Por lo tanto, la eliminación del H2 requiere temperaturas superiores a los 700 °C utilizados para su síntesis, y su creación y mantenimiento son costosos.

El compuesto fue probado una vez como componente de combustible en un cohete modelo.

Precursor de hidruros metálicos complejos

El LiH no suele ser un agente reductor de hidruros, excepto en la síntesis de hidruros de ciertos metaloides. Por ejemplo, el silano se produce en la reacción de hidruro de litio y tetracloruro de silicio por el proceso Sundermeyer:

  • 4 LiH + SiCl4 → 4 LiCl + SiH4

El hidruro de litio se utiliza en la producción de una variedad de reactivos para la síntesis orgánica, como el hidruro de aluminio y litio (LiAlH4) y el borohidruro de litio (LiBH4). El trietilborano reacciona para dar superhidruro (LiBHEt3).

En química y física nuclear

El hidruro de litio (LiH) es a veces un material deseable para el blindaje de reactores nucleares, con el isótopo litio-7 (Li-7), y puede ser fabricado por fundición.

Deuteruro de litio

El deuteruro de litio, en forma de deuteruro de litio 7, es un buen moderador para los reactores nucleares, porque el deuterio (H-2) tiene una sección transversal de absorción de neutrones más baja que el hidrógeno ordinario (H-1).

La sección transversal para el Li-7 también es baja, disminuyendo la absorción de neutrones en un reactor.

El litio-7 es preferido para un moderador porque tiene una sección transversal de captura de neutrones más baja, y también forma menos tritio (H-3) bajo bombardeo con neutrones.

El correspondiente deuteruro de litio 6, 6LiH, o 6LiD, es el combustible de fusión primario en las armas termonucleares.

En las ojivas de hidrógeno de diseño Teller-Ulam, un detonador de fisión nuclear explota para calentar y comprimir el deuteruro de litio 6, y para bombardear el 6LiD con neutrones para producir tritio en una reacción exotérmica:

Reacciones del Hidruro de litio

El polvo LiH reacciona rápidamente con aire de baja humedad, formando LiOH, Li2O y Li2CO3. En aire húmedo el polvo se enciende espontáneamente, formando una mezcla de productos que incluye algunos compuestos nitrogenados.

El material en trozos reacciona con el aire húmedo, formando una capa superficial, que es un fluido viscoso. Esto inhibe la reacción posterior, aunque la aparición de una película de “deslustre” es bastante evidente.

Al exponerse al aire húmedo se forma poco o nada de nitruro.

El material en trozos, contenido en una cápsula metálica, puede calentarse en el aire a una temperatura ligeramente inferior a 200 °C sin que se encienda, aunque se enciende fácilmente cuando se toca con una llama abierta.

El estado de la superficie de LiH, la presencia de óxidos en el disco metálico, etc., tienen un efecto considerable en la temperatura de ignición.

El oxígeno seco no reacciona con el LiH cristalino a menos que se caliente fuertemente, cuando ocurre una combustión casi explosiva.

Reacciones con el agua

El LiH es altamente reactivo hacia el agua y otros reactivos proticos:

  • LiH + H2O → Li+ + H2 + OH-

El LiH es menos reactivo con el agua que el Li y por lo tanto es un agente reductor mucho menos potente para el agua, los alcoholes y otros medios que contienen solutos reducibles.

Esto es cierto para todos los hidruros salinos binarios.

Reacciones con el aire húmedo

Los gránulos de LiH se expanden lentamente en el aire húmedo, formando LiOH; sin embargo, la tasa de expansión está por debajo del 10% en 24 horas a una presión de 2 Torr de vapor de agua.

Si el aire húmedo contiene dióxido de carbono, entonces el producto es carbonato de litio.

LiH reacciona con el amoníaco, lentamente a temperatura ambiente, pero la reacción se acelera significativamente por encima de los 300 °C.

LiH reacciona lentamente con los alcoholes y fenoles más altos, pero vigorosamente con los alcoholes más bajos:

El LiH reacciona con el dióxido de azufre:

  • 2 LiH + 2 SO2 → Li2S2O4 + H2

aunque por encima de los 50 °C el producto es ditionita de litio.

El LiH reacciona con el acetileno para formar carburo de litio e hidrógeno. Con los ácidos orgánicos anhidros, los fenoles y los anhídridos ácidos LiH reaccionan lentamente, produciendo gas hidrógeno y la sal de litio del ácido.

Reacciones del Hidruro de Litio con aire y agua

Se quema fácilmente en el aire, particularmente si es en polvo. Puede inflamarse espontáneamente en el aire húmedo. Reacciona rápidamente con el agua para formar hidróxido de litio e hidrógeno cáustico

Perfil de reactividad

El hidruro de litio es un fuerte agente reductor. El sólido puede descomponerse violentamente en contacto con la mayoría de los materiales oxidantes.

Reacciona exotérmicamente con el agua para formar hidróxido de litio cáustico y gas hidrógeno; el hidrógeno puede inflamarse. Puede inflamarse espontáneamente en el aire húmedo. Las mezclas con oxígeno líquido son explosivas.

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