Боргидрид лития
 | |
  | |
 Элементарная ячейка борогидрида лития при комнатной температуре | |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК Тетрагидридоборат лития(1–) | |
| Другие имена Гидроборат лития, тетрагидроборат лития Борат(1-), тетрагидро-, литий, борат лития | |
| Идентификаторы | |
| |
3D модель ( JSmol ) |
|
| ChemSpider |
|
| Информационная карта ECHA | 100.037.277 |
CID PubChem |
|
| Номер RTECS |
|
| УНИИ |
|
Панель инструментов CompTox ( EPA ) |
|
| |
| |
| Характеристики | |
| LiBH4 | |
| Молярная масса | 21,784 г/моль |
| Появление | Белое твердое вещество |
| Плотность | 0,666 г/см 3 [1] |
| Температура плавления | 268 °C (514 °F; 541 К) |
| Точка кипения | 380 °C (716 °F; 653 K) разлагается |
| реагирует | |
| Растворимость в эфире | 2,5 г/100 мл |
| Структура [2] | |
| орторомбический | |
| ПНМА | |
а = 7,17858(4), б = 4,43686(2), в = 6,80321(4) | |
Объем решетки ( V ) | 216.685(3) А 3 |
Формульные единицы ( Z ) | 4 |
| [4]Б | |
| Термохимия | |
Теплоемкость ( С ) | 82,6 Дж/(моль⋅К) |
Стандартная молярная энтропия ( S ⦵ 298 ) | 75,7 Дж/(моль⋅К) |
Стандартная энтальпия образования (Δ f H ⦵ 298 ) | −198,83 кДж/моль |
| Опасности | |
| > 180 °C (356 °F; 453 К) | |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Боргидрид лития (LiBH4 ) является борогидридом и известен в органическом синтезе как восстановитель для сложных эфиров . Хотя литиевая соль менее распространена, чем родственный ей боргидрид натрия , она имеет некоторые преимущества, являясь более сильным восстановителем и хорошо растворимой в эфирах, оставаясь при этом более безопасной в обращении, чем алюмогидрид лития . [3]
Подготовка
Боргидрид лития может быть получен с помощью реакции метатезиса , которая происходит при измельчении в шаровой мельнице более распространенных боргидрида натрия и бромида лития : [4]
- NaBH 4 + LiBr → NaBr + LiBH 4
Альтернативно, его можно синтезировать путем обработки трифторида бора гидридом лития в диэтиловом эфире : [5]
- BF 3 + 4 LiH → LiBH 4 + 3 LiF
Реакции
Боргидрид лития полезен как источник гидрида (H – ). Он может реагировать с рядом карбонильных субстратов и других поляризованных углеродных структур с образованием связи водород-углерод. Он также может реагировать с кислотными веществами Бренстеда-Лоури (источниками H + ) с образованием газообразного водорода .
Реакции восстановления
Как гидридный восстановитель, борогидрид лития сильнее борогидрида натрия [6] [7] , но слабее литийалюминийгидрида. [7] В отличие от натриевого аналога, он может восстанавливать сложные эфиры до спиртов, нитрилы и первичные амиды до аминов , а также может открывать эпоксиды . Повышенная реакционная способность во многих из этих случаев объясняется поляризацией карбонильного субстрата путем комплексообразования с катионом лития. [3] В отличие от алюминиевого аналога, он не реагирует с нитрогруппами , карбаминовыми кислотами , алкилгалогенидами или вторичными и третичными амидами.
Генерация водорода
Боргидрид лития реагирует с водой, образуя водород. Эту реакцию можно использовать для получения водорода. [8]
Хотя эта реакция обычно является спонтанной и бурной, относительно стабильные водные растворы борогидрида лития можно приготовить при низкой температуре, если использовать дегазированную , дистиллированную воду и тщательно избегать воздействия кислорода . [9]
Хранение энергии
Боргидрид лития известен как один из самых высокоэнергетических химических энергоносителей . Хотя в настоящее время он не имеет практического значения, твердое вещество выделяет 65 МДж / кг тепла при обработке кислородом воздуха. Поскольку его плотность составляет 0,67 г/см3 , окисление жидкого боргидрида лития дает 43 МДж/л . Для сравнения, бензин дает 44 МДж/кг (или 35 МДж/л), а жидкий водород дает 120 МДж/кг (или 8,0 МДж/л). [nb 1] Высокая удельная плотность энергии боргидрида лития сделала его привлекательным кандидатом для предложения в качестве автомобильного и ракетного топлива, но, несмотря на исследования и пропаганду, он не получил широкого распространения. Как и все химические энергоносители на основе гидридов, боргидрид лития очень сложен для переработки (т. е. перезарядки) и, следовательно, страдает от низкой эффективности преобразования энергии . В то время как такие батареи, как литий-ионные, несут плотность энергии до 0,72 МДж/кг и 2,0 МДж/л, их эффективность преобразования постоянного тока в постоянный может достигать 90%. [10] Ввиду сложности механизмов переработки для металлогидридов, [11] такая высокая эффективность преобразования энергии нецелесообразна при современных технологиях.
| Вещество | Удельная энергия , МДж / кг | Плотность ,, г/см 3 | Плотность энергии , МДж/л |
|---|---|---|---|
| LiBH4 | 0 65,2 0 | 0,666 0 | 43.4 |
| Обычный бензин | 0 44 .00 | 0,72 00 | 34,8 |
| Жидкий водород | 120 .00 | 0,0708 | 8 |
| Литий-ионный аккумулятор | 00 0,72 | 2.8 000 | 2 |
Смотрите также
Примечания
- ^ Большее отношение плотности энергии к удельной энергии для водорода обусловлено очень низкой плотностью массы (0,071 г/см 3 ).
Ссылки
- ^ Страница с описанием продукции Sigma-Aldrich.
- ^ J-Ph. Soulie, G. Renaudin, R. Cerny, K. Yvon (2002-11-18). "Борогидрид лития LiBH 4 : I. Кристаллическая структура". Журнал сплавов и соединений . 346 (1–2): 200–205. doi :10.1016/S0925-8388(02)00521-2.
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ ab Лука Банфи, Энрика Нарисано, Рената Рива, Эллен В. Бакстер, «Борогидрид лития» e-EROS Энциклопедия реагентов для органического синтеза, 2001, John Wiley & Sons. doi :10.1002/047084289X.rl061.pub2.
- ^ Питер Риттмайер, Ульрих Вительманн, «Гидриды» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана, 2002, Wiley-VCH, Вайнхайм. дои : 10.1002/14356007.a13_199.
- ^ Брауэр, Георг (1963). Справочник по препаративной неорганической химии. Т. 1 (2-е изд.). Нью-Йорк: Academic Press. С. 775. ISBN 978-0-12-126601-1.
- ^ Барретт, Энтони Г. М. (1991). «Восстановление производных карбоновых кислот до спиртов, эфиров и аминов». В Trost, Barry; Fleming, Ian; Schreiber, Stuart (ред.). Восстановление: селективность, стратегия и эффективность в современной органической химии (1-е изд.). Нью-Йорк: Pergamon Press. стр. 244. doi :10.1016/B978-0-08-052349-1.00226-2. ISBN 978-0-08-040599-5.
- ^ ab Ookawa, Atsuhiro; Soai, Kenso (1986). «Смешанные растворители, содержащие метанол, как полезные реакционные среды для уникальных хемоселективных восстановлений в борогидриде лития». Журнал органической химии . 51 (21): 4000–4005. doi :10.1021/jo00371a017.
- ^ Кодзима, Ёсицугу; Каваи, Ясуаки; Кимбара, Масахико; Наканиси, Харуюки; Мацумото, Шиничи (август 2004 г.). «Получение водорода реакцией гидролиза борогидрида лития». Международный журнал водородной энергетики . 29 (12): 1213–1217. doi : 10.1016/j.ijhydene.2003.12.009.
- ^ Банус, М. Дуглас; Брэгдон, Роберт В.; Гибб, Томас Р. П. Младший (1952). «Получение борогидридов четвертичного аммония из борогидридов натрия и лития». J. Am. Chem. Soc . 74 (9): 2346–2348. doi :10.1021/ja01129a048.
- ^ Вален, Ларс Оле и Шузмит, Марк И. (2007). Влияние рабочих циклов PHEV и HEV на производительность аккумулятора и аккумуляторной батареи (PDF). Конференция по подключаемым электромобилям на шоссе 2007 г.: Труды. Получено 11 июня 2010 г.
- ^ Патент США 4,002,726 (1977) на рециркуляцию борогидрида лития из бората лития через промежуточный метилборат.
