«Υδροξείδιο λιθίου (LiOH) – Φυσικές και χημικές ιδιότητες, χρήσεις»

Το λίθιο προέρχεται από τη λέξη «Λίθος». Είναι μια λέξη που χρησιμοποιείται για την πέτρα στα ελληνικά. Το λίθιο (Li), ένα αλκαλιμέταλλο, είναι ένα χημικό στοιχείο από την Ομάδα 1 του περιοδικού πίνακα. Το λίθιο είναι ένα μέταλλο που χρησιμοποιείται κυρίως σε λαχανικά και δημητριακά για διαιτητικούς σκοπούς. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε πολλές μορφές σε μια ποικιλία συμπληρωμάτων. Το λίθιο ονομάζεται το ελαφρύτερο μέταλλο σε στερεά στοιχεία. Με σημείο βρασμού 1.342°C και κατάσταση οξείδωσης +1. Είναι μέλος του s-block. Οι επαναφορτιζόμενες μπαταρίες για ηλεκτρικά οχήματα, κινητά, ηλεκτρονικές συσκευές, φορητούς υπολογιστές και ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές χρησιμοποιούν όλα λίθιο. Οξείδιο του υδρογόνου, υδροξείδιο, μια χημική ένωση που περιλαμβάνει μία ή περισσότερες ομάδες. Αποτελείται από ένα άτομο οξυγόνου και ένα άτομο υδρογόνου που ενώνονται με έναν ομοιοπολικό δεσμό. Όταν ένα άτομο υδρογόνου φέρει αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο, αποτελεί συστατικό των συντηρητικών τροφίμων.

Υδροξείδιο του λιθίου

Το υδροξείδιο του λιθίου είναι μια συνθετική χημική ένωση που έχει τον χημικό τύπο LiOH. Είναι μια λευκή, υγροσκοπική, κρυσταλλική ένωση που είναι κάπως διαλυτή σε αιθανόλη και νερό. Το υδροξείδιο του λιθίου δημιουργείται σε κλινικά εργαστήρια με αντίδραση νερού με οξείδιο λιθίου ή λίθιο. Μεταξύ των υδροξειδίων αλκαλιμετάλλων, το οξείδιο του λιθίου είναι η βάση με τη χαμηλότερη σταθερότητα. Το pH του είναι κάπου μεταξύ 10 και 11. Είναι η πρώτη αλκαλική ένωση στον περιοδικό πίνακα.

Υδροξείδιο του λιθίου:ως ένωση

Ακολουθεί μια λίστα με τα βασικά χαρακτηριστικά του υδροξειδίου του λιθίου.

Σύνθεση	Τιμές
Όνομα IUPAC	Υδροξείδιο του λιθίου
Φόρμουλα υδροξειδίου λιθίου	LiOH
Μοριακή μάζα υδροξειδίου του λιθίου	24 g/mol
Θερμοκρασία τμηματοποίησης	924°C
Πίεση ατμών	Αμελητέα στους 20°C
Οσμή	Πικρή οσμή
Διαλυτότητα	12,8 g/100 ml σε νερό στους 20°C
Πυκνότητα	2,54 g/cm3
Αντοχή στη φλόγα	Μη εύφλεκτο
Στοιχεία	Ξηρή σκόνη και τα δύο, Υγρό
Χρώμα	Άχρωμο έως λευκό

Τύπος υδροξειδίου του λιθίου

Ο χημικός τύπος για το υδροξείδιο του λιθίου μπορεί να γραφτεί ως LiOH. Η μοριακή μάζα του υδροξειδίου του λιθίου είναι 23,91 g/mol. Υπάρχουν δύο τύποι LiOH:το άνυδρο και το μονοένυδρο. Η μετασταθερή μονομερής ένωση είναι γραμμική και μετρίως εύκαμπτη. Σε στερεά κατάσταση, το ένυδρο LiOH είναι άνυδρο και υπάρχει ως μονοένυδρο. Φαίνεται ότι είναι το μόνο αλκαλικό υδροξείδιο που δεν έχει πολυμορφισμό.

Υδροξείδιο του λιθίου:Δομή

Η δομή (ή το πλαίσιο) του υδροξειδίου του λιθίου αποτελείται από ένα άτομο οξυγόνου, ένα άτομο υδρογόνου και ένα ιόν λιθίου. Έχει υψηλό βαθμό αντιδραστικότητας και μπορεί να συνδυαστεί με πολλές άλλες ενώσεις για να δημιουργήσει νέες ενώσεις. Κρυσταλλώνεται σε τετραγωνική δομή με διαμόρφωση P4/mm με δύο τύπους ανά μονάδα κυψέλης σε θερμοκρασία και πίεση περιβάλλοντος. Τα άτομα λιθίου είναι διατεταγμένα σε στρώματα σε τετράγωνα πλέγματα, με κάθε τετράγωνο να καλύπτεται από ένα εναλλασσόμενο στρώμα ιόντος υδροξειδίου πάνω και κάτω από το στρώμα λιθίου. Ένα παραμορφωμένο τετραεδρικό περιβάλλον ατόμων οξυγόνου περιβάλλει κάθε άτομο λιθίου και κάθε ιόν οξυγόνου συσχετίζεται τετραπλά με τα άτομα λιθίου.

Πληροφοριακές λεπτομέρειες

Το ανθρακικό λίθιο και το υδροξείδιο του λιθίου (LiOH) συνήθως αντιδρούν για να δημιουργήσουν υδροξείδιο του λιθίου (LiOH) (με ασβέστη). Απαιτείται σε μεγάλο βαθμό για την παραγωγή ιόντων λιθίου (σαπούνια) στεατικού και ορισμένων άλλων βασικών λιπαρών οξέων. Αυτά τα σαπούνια χρησιμοποιούνται ευρέως σε λιπαντικά γράσα ως πηκτικό.

Επιπλέον, το υδροξείδιο του λιθίου χρησιμοποιείται ως απορροφητής διοξειδίου του άνθρακα και ως προσθήκη στον ηλεκτρολύτη των αλκαλικών μπαταριών αποθήκευσης. Υπάρχουν επίσης οι βιομηχανικά σημαντικές ουσίες βρωμιούχο λίθιο και χλωριούχο λίθιο (LiBr). Συνδυάζονται για να δημιουργήσουν συμπυκνωμένη άλμη που χρησιμοποιούνται σε μεγάλα συστήματα ψύξης και κλιματισμού, επειδή μπορούν να απορροφήσουν την υγρασία του αέρα σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών.

Το φθοριούχο λίθιο (LiF) χρησιμοποιείται κυρίως σε γυαλιά και σμάλτα ως παράγοντας ροής.

Υδροξείδιο του λιθίου:Παρασκευή

Το υδροξείδιο του λιθίου παρασκευάζεται όταν το ανθρακικό λίθιο αντιδρά χημικά με το υδροξείδιο του ασβεστίου.

Li2CO₃ + Ca(OH)₂ → 2LiOH + CaCO₃

Σε αυτή τη διαδικασία ή αντίδραση, το ανθρακικό ασβέστιο απομακρύνεται από το διάλυμα, εξατμίζεται και κρυσταλλώνεται. LiOH•,H₂ O ένα μονοένυδρο, είναι το προκύπτον προϊόν. Το ένυδρο θερμαίνεται πέρα από τους 100°C σε κενό ή χωρίς διοξείδιο του άνθρακα για να παραχθεί το άνυδρο χημικό. Επιπλέον, η αντίδραση του οξειδίου του λιθίου και του νερού δημιουργεί υδροξείδιο.

Υδροξείδιο του λιθίου:Φυσικές ιδιότητες

Το υδροξείδιο του λιθίου είναι μια άοσμη φυσική ουσία.
Βελτιώνει την ποιότητα της βαφής.
Έχει υγροσκοπική, συμπαγή λευκή εμφάνιση.
Το υδροξείδιο του λιθίου έχει πυκνότητα 1,46 g/cm3.
Το LiOH έχει θερμοκρασίες τήξης και βρασμού 462 °C και 924 °C, αντίστοιχα.
Διαλύεται όμορφα στο νερό αλλά όχι καλά στο αλκοόλ.

Υδροξείδιο του λιθίου:Χημικές ιδιότητες

Σε βιομηχανικό περιβάλλον, το υδροξείδιο του λιθίου παράγεται με συνδυασμό ασβέστη με μετάλλευμα λιθίου ή άλατος που παράγεται από το μετάλλευμα.
Μοιάζει περισσότερο με τα υδροξείδια της ομάδας 2 παρά με τα υδροξείδια της ομάδας 1.
Είναι βασικό. Αλλά σε σύγκριση με το υδροξείδιο του νατρίου ή του καλίου, είναι λιγότερο βασικό.
Περνάει διαδικασίες εξουδετέρωσης με οξέα, όπως το υδροχλωρικό οξύ:

LiOH + HCl → LiCl + H₂ O

Το οξείδιο του λιθίου παράγεται όταν το υδροξείδιο του λιθίου θερμαίνεται σε θερμοκρασία 800 °C σε κενό.

2LiOH → Li₂ O + H₂ O

Παράγει ανθρακικό λίθιο και απορροφά εύκολα το διοξείδιο του άνθρακα.

2LiOH + CO₂ → Li2CO₃ + H₂ O

Το υποχλωριώδες λίθιο παράγεται όταν προστίθεται χλώριο στο υδροξείδιο του λιθίου.

LiOH + Cl2→ LiOCl + HCl

Η διαδικασία σαπωνοποίησης περιλαμβάνει τη χρήση υδροξειδίου του λιθίου.

LiOH + CH₃ (CH₂ )16COOH→ CH₃ (CH₂ )16COOLi + H₂ O

Υδροξείδιο του λιθίου:Πυρηνικές ιδιότητες

Το λίθιο περιέχει δύο ισότοπα μάζας αριθμού 6 (92,5 τοις εκατό) και 7, αλλά δεν εκπέμπει φυσικά ακτινοβολία (7,5 τοις εκατό). Η αναλογία λιθίου-7 προς λίθιο-6 κυμαίνεται από 12 έως 13.

Στην πρωτοποριακή έρευνά τους, ο Ιρλανδός φυσικός Ernest Walton και ο Βρετανός φυσικός John Cockcroft χρησιμοποίησαν το λίθιο ως μέταλλο στόχο το 1932. Κάθε πυρήνας λιθίου που απορρόφησε ένα πρωτόνιο μεταμορφώθηκε σε δύο πυρήνες ηλίου. Ο αργός βομβαρδισμός νετρονίων του λιθίου-6 έχει ως αποτέλεσμα τη σύνθεση ηλίου και τριτίου (3Η). αυτή η αντίδραση συμβάλλει σημαντικά στην παραγωγή τριτίου. Το τρίτιο που δημιουργείται με αυτόν τον τρόπο χρησιμοποιείται για την παραγωγή βομβών υδρογόνου και άλλες εφαρμογές, όπως η παραγωγή ενός ισοτόπου ραδιενεργού υδρογόνου για επιστημονική έρευνα και μελέτη.

Χρήσεις υδροξειδίου του λιθίου

Το υδροξείδιο του λιθίου χρησιμοποιείται συχνά για την πρόληψη της διάβρωσης.
Τα υποβρύχια χρησιμοποιούν LiOH ως καθαριστή διοξειδίου του άνθρακα.
Η βιομηχανία κεραμικών και χρωμάτων χρησιμοποιούν υδροξείδιο λιθίου.
Δεδομένου ότι το οξείδιο του λιθίου είναι ως επί το πλείστον υδατοδιαλυτό, χρησιμοποιείται συχνά για τη δημιουργία σαπουνιών λιθίου, τα οποία στη συνέχεια χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία πολυλειτουργικών γράσων.
Το ανθρακικό λίθιο και το υδροξείδιο του λιθίου συνδυάζονται και χρησιμοποιούνται ως βαφή. Η αντίδραση και των δύο αυξάνει την ποιότητα της βαφής.
Επιπλέον, χρησιμοποιείται για την παραγωγή πολλών αλάτων λιθίου.
Ενσωματώνεται ως συμπλήρωμα στον ηλεκτρολύτη των αλκαλικών μπαταριών αποθήκευσης.
Λειτουργεί ως αποτελεσματικός και φορητός απορροφητής διοξειδίου του άνθρακα για περιβαλλοντικούς σκοπούς.
Χρησιμοποιείται σε σπίτια για τη δημιουργία διαλυμάτων καθαρισμού, απορρυπαντικών πλυντηρίων ρούχων και μαλακτικών για υφάσματα.
Οι σημερινοί κορυφαίοι κατασκευαστές μπαταριών το χρησιμοποιούν επειδή οι κάθοδοι του έχουν πλεονεκτήματα έναντι άλλων ενώσεων όσον αφορά την καλύτερη πυκνότητα ισχύος, τη μεγαλύτερη χωρητικότητα ισχύος, τον εκτεταμένο κύκλο ζωής και τα βελτιωμένα χαρακτηριστικά ασφαλείας.
Το υδροξείδιο του λιθίου παράγεται με χαμηλότερο κόστος από την άλμη και χρησιμοποιείται συχνά στην παραγωγή κεραμικών, πλαστικών, μεταλλουργικών σκονών και επαναφορτιζόμενων μπαταριών.
Χρησιμοποιείται επίσης συχνά για την παραγωγή ανθρακικού λιθίου και νερού σε συσκευές καθαρισμού αναπνευστικών αερίων για υποβρύχια, διαστημόπλοια και αναπνευστήρες για την εξάλειψη του διοξειδίου του άνθρακα από το αναπνευστικό αέριο.

Σημείωση: Η έκθεση στο οξείδιο του λιθίου μπορεί να προκαλέσει σημαντικό ερεθισμό στα μάτια, το δέρμα και τους βλεννογόνους

Συμπέρασμα

Το υδροξείδιο του λιθίου είναι μια ανόργανη ουσία που έχει τον χημικό τύπο LiOH. Είναι μια λευκή, υγροσκοπική, κρυσταλλική ουσία που είναι κάπως διαλυτή στην αιθανόλη και διαλυτή στο νερό.
Δημιουργείται σε εργαστήρια αντιδρώντας νερό με λίθιο ή οξείδιο του λιθίου.
Το οξείδιο του λιθίου είναι η βάση με τη χαμηλότερη σταθερότητα σε όλα τα υδροξείδια αλκαλιμετάλλων. Το pH του είναι κάπου μεταξύ 10 και 11. Είναι το πρώτο αλκάλιο στον περιοδικό πίνακα.
Λόγω της μεγάλης αντοχής στο νερό και της προσαρμοστικότητας σε χαμηλές και υψηλές θερμοκρασίες, το στεατικό λίθιο χρησιμοποιείται συχνότερα σε λιπαντικά.
Οι σημερινοί κορυφαίοι κατασκευαστές μπαταριών το χρησιμοποιούν επειδή οι κάθοδοι του έχουν πλεονεκτήματα σε σχέση με άλλα συνθετικά χημικά όσον αφορά την καλύτερη πυκνότητα ισχύος, τη μεγαλύτερη χωρητικότητα ισχύος, τους παρατεταμένους κύκλους ζωής και τα βελτιωμένα χαρακτηριστικά ασφαλείας.
Σε βιομηχανικό περιβάλλον, το υδροξείδιο του λιθίου δημιουργείται συνδυάζοντας ασβέστη με μετάλλευμα λιθίου ή ένα άλας που παράγεται από το μετάλλευμα.

Συχνές ερωτήσεις σχετικά με το υδροξείδιο του λιθίου

Ε1. Είναι το υδροξείδιο του λιθίου όξινο ή βασικό;

Α: Είναι βασικό. Δεδομένου ότι απελευθερώνει δύο θετικά ιόντα λιθίου και ένα αρνητικό ιόν ΟΗ όταν διαλύεται σε ένα διάλυμα, μπορεί να διαλυθεί πλήρως στο νερό καθώς είναι μια ισχυρή βάση.

LiOH + (aq) → Li+(aq) + OH-(aq)

Ε2. Ποιες είναι οι τιμές pH και βασικότητας του υδροξειδίου του λιθίου;

Α: Απ. Η τιμή pH του υδροξειδίου του λιθίου είναι μεγαλύτερη από 7. Επειδή κάθε μόριο με τιμή pH μεγαλύτερη από 7 θεωρείται βασικό καθώς παράγει ΟΗ- μετά τη διάλυσή του στο νερό. Η βασικότητά του, ωστόσο, είναι -0,04.

Ε3. Τι είδους αντίδραση έχουν το νερό και το λίθιο;

Α: Όταν το λίθιο αντιδρά με το νερό, οδηγεί σε εξώθερμη αντίδραση. Όπου τόσο το λίθιο όσο και το νερό παράγουν αέριο υδρογόνο και υδροξείδιο του λιθίου ως τελικά προϊόντα τους.

2Li (στερεό) + 2H₂ O (υγρό) → 2LiOH (υδατ.) + H₂ (αέριο)

Ως διαλυτό άλας, το υδροξείδιο του λιθίου διαχωρίζεται σε κατιόντα λιθίου και ανιόντα υδροξειδίου σε ένα υδατικό διάλυμα.

Ε4. Τι συμβαίνει όταν η αιθανόλη και το υδροξείδιο του λιθίου αλληλεπιδρούν;

Α: Η ακόλουθη αντίδραση μπορεί να συμβεί όταν αλληλεπιδρούν αιθανοϊκό οξύ και υδροξείδιο του λιθίου. Ακολουθεί η ισορροπημένη χημική εξίσωση:

LiOH (υδατ.) + CH₃ COOH(aq) → LiCH₃ COO(aq) + H₂ O (l)