Гідроксид літію. Приклади хімічних реакцій, а також фізичні властивості лужа та її особливості

Гідроксид літію. Приклади хімічних реакцій, а також фізичні властивості лужа та її особливості

Що таке гідроксид літію? Це з 'єднання є одним з найважливіших термостійких сполук, що використовуються у виробництві для отримання різних солей літію. Іони цього елемента мають низку характерних особливостей, які знайшли своє широке застосування в хімічному виробництві.

Особливості будови атома літію

Літій (Li) є елементом I групи основної підгрупи 2-го періоду, і відноситься до групи лужних металів. Його часто називають перехідним до лужноземельних елементів, оскільки він має трохи меншу активність, ніж наступні представники цієї групи, наприклад, натрій (Na) або калій (K).

Атом літію володіє найменшим радіусом серед усіх лужних металів, що обумовлює його хімічну активність. Також особливу роль відіграє попередня валентному електрону 2s1 стійка електронна оболонка 1s2 типу гелію, яка створює високу поляризуваність частинки.

Ця властивість літію характеризує виникнення електромагнітних або дипольних полів навколо атома, що дозволяє створювати міцні комплексні іони на зразок [Li (NH3) n] +. Варто відзначити, що при таких властивостях сам атом не схильний до поляризації, що пояснює термічну нестійкість деяких його солей, особливо з комплексними аніонами.

Всі перераховані вище факти пояснюють деякі особливості у фізичних і хімічних властивостях гідроксиду літію (LiOH).

Фізичні властивості

Чистий LiOH - дуже їдка речовина, здатна зруйнувати скло і фарфор, тому його зберігають у парафінованих судинах. У розплавленому стані його можна отримати тільки в нікелевих або срібних судинах, оскільки він окисляє більшість металів і сплавів. Золото є однією з небагатьох речовин, стійких до впливу подібної сполуки.

Сама підстава, порівняно з окисом Li2O, хімічно нестійка і вже ближча до 1000 ° C в атмосфері водню H2 розкладається на складові (приклад 1).

Оксид літію і гідроксид літію в хімічно чистому стані є твердими речовинами, відносно розчинними у воді, але менш (майже в 5 разів), ніж аналогічні сполуки наступних представників групи. Вища точка розчинення у описуваної підстави припадає при 100 ° C - 17,5 г/100 г розчинника, тоді як, наприклад, у гідроксиду натрію (NaOH) - 337 г/100 г і продовжує зростати з підвищенням температури. У той же час розчинність гідроксиду літію практично в 100 разів більше розчинності гашеного вапна (Ca (OH) 2), у якої така здатність знижується з підвищенням температури.

Цікаво, що експериментально вдалося отримати газоподібний LiOH у присутності парів води. Його отримують шляхом нагрівання оксиду Li до 2000 ° C, коли після кордону в 1000 ° C тиск пара цієї сполуки збільшується за рахунок утворення стійкої спорідненої підстави (приклад 2).

Хімічні властивості

Гідроксид літію кислотою не вважається, оскільки не є амфотерним елементом і не проявляє здатності до розпаду за типом MeOH ↔ MeO- + H + (де, Me - будь-який метал I або II групи основної підгрупи), як і інші представники лужних металів. Про такі з 'єднання говорять, що вони є дуже сильними підставами, оскільки константа їх дисоціації за принципом MeOH ↔ Me++ OH- дуже висока (Kb, LiOH = 6,75 · 10-1).

Оскільки подібна сполука виявляє сильні основні властивості, вона може вступати в реакції нейтралізації з кислотами, кислотними оксидами та обміну з різними солями (приклад 3).

Також характерною реакцією є взаємодія холодних і гарячих концентрованих розчинів гідроксиду літію з газоподібним хлором з утворенням гіпохлоритів і хлоратів літію (приклад 4).

Особливістю даної підстави є взаємодія з гарячим розчином перекису водню H2O2 з утворенням кристалогідрату перекисного літію Li2O2 в середовищі етанолу, що розділяється у вакуумі (приклад 5).

Отримання

LiOH отримують різними способами, одним з яких є безпосередня взаємодія металу або його оксиду з водою за схемою літій.

Також застосовується гідроліз сульфіду, нітриду, фосфідів та інших сполук (приклад 3).

Реакції обміну розчинів солей літію можливі практично з будь-якими підставами, наприклад гідроксидом калію (KOH), кальцію (Ca (OH) 2) і барію (Ba (OH) 2), причому з останнім реагентом хімічна взаємодія йде практично до кінця з сульфатом Li. У першому і другому випадку реакція буде виправдана за рахунок поганої розчинності одержуваних солей в розчині LiOH (приклад 4), а в третьому - до цього додасться нерозчинне у воді BaSO4 (приклад 4). Варто зазначити, що останній варіант не використовується на виробництві з економічних міркувань.

Ще одним примітним методом отримання даного з 'єднання є електроліз розчину хлориду літію LiCl на ртутному катоді. При цьому утворюється амальгама HgLi, цікава тим, що температура її плавлення набагато вище (609 ° C), ніж будь-якого її компонента. У процесі розкладання водою отриманого з 'єднання утворюється необхідна підстава (приклад 5).

Особливе промислове значення має реакція розкладання карбонату літію гашеною звісткою, в ході якого хімічна рівновага штучно зсувається в праву сторону для більш високого виходу основного продукту (приклад 6).

Застосування

Гідроксид літію використовується при отриманні стеаратів цього металу для виробництва водоупорних морозо- і термостійких мастильних матеріалів. Також застосовується як каталізатор при виготовленні полімерних матеріалів і як компонент електроліту в різних акумуляторах.

У пожежній і військовій практиці гідроксид літію використовується як поглинач вуглекислого газу (CO2) в протигазах.