लिथियम हाइड्राइड: संरचना, गुण, प्राप्त करना, उपयोग करता है - रसायन विज्ञान - 2025

लिथियम हाइड्राइड एक क्रिस्टलीय अकार्बनिक ठोस होने है रासायनिक सूत्र Lih। यह सबसे हल्का अकार्बनिक नमक है, इसका आणविक भार केवल 8 ग्राम / मोल है। यह एक लिथियम आयन ली ⁺ और एक हाइड्राइड आयन एच ^- के मिलन से बनता है । दोनों एक आयनिक बंधन द्वारा जुड़े हुए हैं।

LiH में एक उच्च गलनांक होता है। प्रतिक्रिया में पानी और हाइड्रोजन गैस के साथ आसानी से प्रतिक्रिया होती है। यह पिघली हुई लिथियम धातु और हाइड्रोजन गैस के बीच प्रतिक्रिया द्वारा प्राप्त किया जा सकता है। यह अन्य हाइड्राइड प्राप्त करने के लिए रासायनिक प्रतिक्रियाओं में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

लिथियम हाइड्राइड, LiH। मशीन-पठनीय लेखक उपलब्ध नहीं कराया गया। जेटीओ ने मान लिया (कॉपीराइट दावों के आधार पर)। । स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स

परमाणु रिएक्टरों, अर्थात् अल्फा, बीटा, गामा विकिरण, प्रोटॉन, एक्स-रे और न्यूट्रॉन में पाए जाने वाले खतरनाक विकिरण से बचाने के लिए LiH का उपयोग किया गया है।

यह परमाणु तापीय प्रणोदन द्वारा संचालित अंतरिक्ष रॉकेटों में सामग्रियों के संरक्षण के लिए भी प्रस्तावित किया गया है। मंगल ग्रह की भविष्य की यात्राओं के दौरान ब्रह्मांडीय विकिरण के खिलाफ मानव के संरक्षण के रूप में अध्ययन करने के लिए भी अध्ययन किया जा रहा है।

संरचना

लिथियम हाइड्राइड में, हाइड्रोजन का ऋणात्मक आवेश H ^{- होता है}, क्योंकि इसने धातु से एक इलेक्ट्रॉन घटाया है, जो ली ⁺ आयन के रूप में होता है ।

Li ⁺ cation का इलेक्ट्रॉन विन्यास है: 1 s ² जो बहुत स्थिर है। और हाइड्राइड आयनों एच ^- 1s ² की इलेक्ट्रॉनिक संरचना है, जो बहुत स्थिर भी है।

इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों द्वारा धनायन और आयनों को जोड़ा जाता है।

लिथियम हाइड्राइड क्रिस्टल में सोडियम क्लोराइड NaCl, यानी क्यूबिक क्रिस्टल संरचना जैसी ही संरचना होती है।

लिथियम हाइड्राइड की घन क्रिस्टल संरचना। लेखक: बेनजाह- bmm27 स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स

शब्दावली

- लिथियम हाइड्राइड

- लिह

गुण

भौतिक अवस्था

सफेद या रंगहीन क्रिस्टलीय ठोस। लिथियम धातु की थोड़ी मात्रा की उपस्थिति के कारण वाणिज्यिक LiH नीला-ग्रे हो सकता है।

आणविक वजन

8 ग्राम / मोल

गलनांक

688 º सी

क्वथनांक

यह 850.C पर विघटित होता है।

स्वयं जलने का तापमान

200 ºC है

घनत्व

0.78 जी / सेमी ³

घुलनशीलता

पानी के साथ प्रतिक्रिया करता है। यह ईथर और हाइड्रोकार्बन में अघुलनशील है।

अन्य गुण

लिथियम हाइड्राइड अन्य क्षार धातुओं के हाइड्राइड्स की तुलना में बहुत अधिक स्थिर है और विघटन के बिना पिघलाया जा सकता है।

यदि यह लाल से नीचे के तापमान पर गर्म होता है तो यह ऑक्सीजन से प्रभावित नहीं होता है। यह क्लोरीन क्ल ₂ और हाइड्रोक्लोरिक एसिड एचसीएल द्वारा अप्रभावित है ।

गर्मी और आर्द्रता के साथ LiH के संपर्क से एक एक्सओथर्मिक प्रतिक्रिया (गर्मी उत्पन्न होती है) और हाइड्रोजन H ₂ और लिथियम हाइड्रॉक्साइड LiOH का विकास होता है।

यह एक अच्छी धूल का निर्माण कर सकता है जो आग की लपटों, गर्मी या ऑक्सीकरण सामग्री के संपर्क में आ सकता है। यह नाइट्रस ऑक्साइड या तरल ऑक्सीजन के संपर्क में नहीं आना चाहिए, क्योंकि यह विस्फोट या प्रज्वलित हो सकता है।

प्रकाश के संपर्क में आने पर यह गहरा हो जाता है।

प्राप्त

लिथियम हाइड्राइड को 973 K (700 (C) के तापमान पर पिघली हुई लिथियम धातु और हाइड्रोजन गैस के बीच प्रतिक्रिया द्वारा प्रयोगशाला में प्राप्त किया गया है।

2 ली + एच ₂ → 2 लीएच

अच्छे परिणाम तब प्राप्त होते हैं जब पिघली हुई लिथियम की उजागर सतह बढ़ जाती है और जब LiH का अवसादन समय कम हो जाता है। यह एक एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया है।

खतरनाक विकिरण के खिलाफ एक सुरक्षा कवच के रूप में उपयोग करें

LiH में कई विशेषताएं हैं जो इसे परमाणु रिएक्टरों और अंतरिक्ष प्रणालियों में मनुष्यों के लिए सुरक्षा के रूप में उपयोग के लिए आकर्षक बनाती हैं। यहाँ इन विशेषताओं में से कुछ हैं:

- इसमें उच्च हाइड्रोजन सामग्री (एच के वजन से 12.68%) और प्रति इकाई मात्रा में हाइड्रोजन परमाणुओं की उच्च संख्या (5.85 x 10 ²² एच परमाणु / सेमी ³) है।

- इसका उच्च गलनांक इसे पिघलने के बिना उच्च तापमान वातावरण में उपयोग करने की अनुमति देता है।

- इसमें कम विघटन दबाव (इसके गलनांक पर ~ 20 टॉर) होता है, जो कम हाइड्रोजन के दबाव के बिना सामग्री को पिघलाने और जमे हुए होने की अनुमति देता है।

- इसमें कम घनत्व होता है जो इसे अंतरिक्ष प्रणालियों में उपयोग करने के लिए आकर्षक बनाता है।

- हालांकि, इसके नुकसान इसकी कम तापीय चालकता और खराब यांत्रिक गुण हैं। लेकिन इससे इसकी प्रयोज्यता कम नहीं हुई है।

- ढाल के रूप में काम करने वाले LiH भागों का निर्माण गर्म या ठंडे दबाने और पिघलने और सांचों में डालने से होता है। हालांकि यह अंतिम रूप पसंद किया जाता है।

- कमरे के तापमान पर भागों को पानी और जल वाष्प से और उच्च तापमान पर एक सीलबंद कंटेनर में हाइड्रोजन के एक छोटे से अधिक तापमान से बचाया जाता है।

- परमाणु रिएक्टरों में

परमाणु रिएक्टरों में दो प्रकार के विकिरण होते हैं:

सीधे आयनीकृत विकिरण

वे अत्यधिक ऊर्जावान कण होते हैं जो विद्युत आवेश जैसे अल्फा (α) और बीटा (β) कणों और प्रोटॉन को ले जाते हैं। इस प्रकार का विकिरण ढालों की सामग्रियों के साथ बहुत दृढ़ता से संपर्क करता है, जिससे उन पदार्थों के परमाणुओं के इलेक्ट्रॉनों के साथ बातचीत करके आयनीकरण होता है जिससे वे गुजरते हैं।

अप्रत्यक्ष रूप से आयनीकरण विकिरण

वे न्यूट्रॉन, गामा किरणें (X) और एक्स किरणें हैं, जो मर्मज्ञ हैं और बड़े पैमाने पर सुरक्षा की आवश्यकता होती है, क्योंकि वे माध्यमिक चार्ज कणों के उत्सर्जन को शामिल करते हैं, जो कि आयनीकरण का कारण होते हैं।

खतरनाक विकिरण के खतरे से आगाह करने का प्रतीक। आईएईए और आईएसओ। स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स

कुछ स्रोतों के अनुसार, LiH सामग्री और लोगों को इन प्रकार के विकिरण से बचाने में प्रभावी है।

- परमाणु तापीय प्रणोदन के अंतरिक्ष प्रणालियों में

LiH को हाल ही में एक संभावित परमाणु विकिरण परिरक्षण और बहुत लंबे समय तक अंतरिक्ष यान नाभिकीय थर्मल प्रणोदन प्रणालियों के लिए मॉडरेटर के रूप में चुना गया है।

एक कलाकार द्वारा परमाणु संचालित अंतरिक्ष यान मंगल की परिक्रमा का प्रतिपादन। NASA / SAIC / Pat Rawlings। स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स

इसकी कम घनत्व और उच्च हाइड्रोजन सामग्री परमाणु संचालित रिएक्टर के द्रव्यमान और मात्रा को प्रभावी ढंग से कम करना संभव बनाती है।

- कॉस्मिक रेडिएशन से बचाव में

अंतरिक्ष विकिरण का एक्सपोजर भविष्य के इंटरप्लेनेटरी एक्सप्लोरेशन मिशनों में मानव स्वास्थ्य के लिए सबसे महत्वपूर्ण जोखिम है।

गहरे अंतरिक्ष में अंतरिक्ष यात्रियों को गैलेक्टिक कॉस्मिक किरणों (उच्च ऊर्जा आयनों) और सौर कण इजेक्शन घटनाओं (प्रोटॉन) के पूर्ण स्पेक्ट्रम के संपर्क में लाया जाएगा।

विकिरण के जोखिम का खतरा मिशनों की लंबाई से कम हो जाता है। इसके अलावा, खोज करने वाले स्थानों के संरक्षण पर भी विचार किया जाना चाहिए।

मंगल ग्रह पर भविष्य के निवास का अनुकरण। नासा। स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स

विचारों के इस क्रम में, 2018 में किए गए एक अध्ययन ने संकेत दिया कि परीक्षण की गई सामग्री में LiH प्रति ग्राम ² सेमी प्रति विकिरण में सबसे बड़ी कमी प्रदान करता है, इस प्रकार ब्रह्मांडीय विकिरण के खिलाफ सुरक्षा में उपयोग किए जाने वाले सर्वश्रेष्ठ उम्मीदवारों में से एक है। हालाँकि, इन अध्ययनों को और गहरा किया जाना चाहिए।

हाइड्रोजन के सुरक्षित भंडारण और परिवहन के साधन के रूप में उपयोग करें

एच ₂ से ऊर्जा प्राप्त करना कुछ ऐसा है जो कई दर्जन वर्षों से अध्ययन कर रहा है और परिवहन वाहनों में जीवाश्म ईंधन को बदलने के लिए पहले ही आवेदन कर चुका है।

H ₂ का उपयोग ईंधन कोशिकाओं में किया जा सकता है और CO ₂ और NO _x के उत्पादन को कम करने में योगदान देता है, इस प्रकार ग्रीनहाउस प्रभाव और प्रदूषण से बचा जाता है। हालांकि, हल्के वजन, कॉम्पैक्ट या छोटे आकार के साथ एच _{2 को} सुरक्षित रूप से स्टोर और परिवहन करने के लिए एक प्रभावी प्रणाली, जो इसे जल्दी से स्टोर करती है और एच ₂ को जल्दी से जारी करती है, अभी तक नहीं मिली है ।

लिथियम हाइड्राइड LiH क्षार हाइड्राइड्स में से एक है जिसमें H ₂ (H के वजन से 12.7%) के लिए उच्चतम भंडारण क्षमता है । निम्नलिखित प्रतिक्रिया के अनुसार हाइड्रोलिसिस द्वारा एच _{2 जारी करता} है:

LiH + H ₂ O → लीओह + एच ₂

LiH प्रत्येक Kg LiH के लिए 0.254 किलोग्राम हाइड्रोजन की आपूर्ति करता है। इसके अलावा, इसकी प्रति यूनिट वॉल्यूम में उच्च भंडारण क्षमता है, जिसका अर्थ है कि यह हल्का है और एच ₂ भंडारण के लिए एक कॉम्पैक्ट माध्यम है ।

मोटरसाइकिल जिसका ईंधन हाइड्रोजन के रूप में संग्रहीत होता है जैसे कि LiH जैसे धातु हाइड्राइड। यूएस डो ऊर्जा दक्षता और नवीकरणीय ऊर्जा (ईईआर)। स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स

इसके अतिरिक्त, LiH अन्य क्षार धातु हाइड्राइड्स की तुलना में अधिक आसानी से बनता है और रासायनिक रूप से परिवेश के तापमान और दबावों पर स्थिर होता है। LiH को निर्माता या आपूर्तिकर्ता से उपयोगकर्ता के लिए ले जाया जा सकता है। फिर, LiH के हाइड्रोलिसिस द्वारा, एच ₂ उत्पन्न होता है और यह सुरक्षित रूप से उपयोग किया जाता है।

लिथियम हाइड्रॉक्साइड LiOH का गठन आपूर्तिकर्ता को लौटाया जा सकता है जो इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा लिथियम को पुन: उत्पन्न करता है, और फिर फिर से LiH का उत्पादन करता है।

LiH भी सफलतापूर्वक एक ही उद्देश्य के लिए बोरियत हाइड्रोजिन के साथ संयोजन में इस्तेमाल किया जा करने के लिए अध्ययन किया गया है।

रासायनिक प्रतिक्रियाओं में उपयोग करें

LiH जटिल हाइड्राइड्स के संश्लेषण की अनुमति देता है।

यह, उदाहरण के लिए, लिथियम ट्राइथिलबोरोहाईड्राइड तैयार करने के लिए कार्य करता है, जो कार्बनिक हलाइड विस्थापन प्रतिक्रियाओं में एक शक्तिशाली न्यूक्लियोफाइल है।

संदर्भ

1. सातो, वाई। और टेकेडा, ओ। (2013)। पिघला हुआ नमक प्रौद्योगिकी का उपयोग लिथियम हाइड्रोजन के माध्यम से हाइड्रोजन भंडारण और परिवहन प्रणाली। पिघला हुआ साल्ट रसायन विज्ञान में। अध्याय 22, पृष्ठ 451-470। Scirectirect.com से पुनर्प्राप्त।
2. यूएस नेशनल लाइब्रेरी ऑफ मेडिसीन। (2019)। लिथियम हाइड्राइड। से पुनर्प्राप्त: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov।
3. वांग, एल एट अल। (2019)। परमाणु प्रणोदन कण बिस्तर रिएक्टर की प्रतिक्रियाशीलता पर लिथियम हाइड्राइड के थर्मल-कर्नेल प्रभाव के प्रभाव पर जांच। एनल्स ऑफ न्यूक्लियर एनर्जी 128 (2019) 24-32। Scirectirect.com से पुनर्प्राप्त।
4. कॉटन, एफ अल्बर्ट और विल्किंसन, जेफ्री। (1980)। उन्नत अकार्बनिक रसायन विज्ञान। चौथा संस्करण। जॉन विले एंड संस।
5. जिराडो, एम। एट अल। (2018)। उच्च-ऊर्जा प्रकाश और भारी आयनों का उपयोग करके विभिन्न सामग्रियों और मल्टीलेयर्स के परिरक्षण प्रभाव के त्वरक-आधारित परीक्षण। विकिरण अनुसंधान 190; 526-537 (2018)। Ncbi.nlm.nih.gov से पुनर्प्राप्त किया गया।
6. वेल्च, एफएच (1974)। लिथियम हाइड्राइड: एक अंतरिक्ष युग परिरक्षण सामग्री। परमाणु इंजीनियरिंग और डिजाइन 26, 3, फरवरी 1974, पृष्ठ 444-460। Scirectirect.com से पुनर्प्राप्त।
7. सिमनाड, एमटी (2001)। परमाणु रिएक्टर: परिरक्षण सामग्री। इनसाइक्लोपीडिया ऑफ़ मटिरियल्स: साइंस एंड टेक्नोलॉजी (दूसरा संस्करण)। पेज 6377-6384। Scirectirect.com से पुनर्प्राप्त।
8. हुगल, टी। एट अल। (2009)। हाइड्रेंजाइन बोरेन: एक होनहार हाइड्रोजन भंडारण सामग्री। जे। एम। केम। सो। 2009, 131, 7444-7446। Pubs.acs.org से पुनर्प्राप्त किया गया।