stringtranslate.com

Сульфат лития

Сульфат лития — белая неорганическая соль с формулой Li 2 SO 4. Это литиевая соль серной кислоты .

Характеристики

Лабораторное получение сульфата лития

Физические свойства

Сульфат лития растворим в воде, хотя он не следует обычной тенденции увеличения растворимости большинства солей с температурой. Напротив, его растворимость в воде уменьшается с ростом температуры, так как его растворение является экзотермическим процессом. Это относительно необычное свойство, также называемое ретроградной растворимостью , свойственно нескольким неорганическим соединениям , таким как гидроксид кальция ( портландит , важная минеральная фаза гидратированного цементного теста), сульфаты кальция ( гипс , бассанит и ангидрит ) и сульфаты лантаноидов , реакции растворения которых также являются экзотермическими. Ретроградная растворимость обычна для растворения газов в воде, но реже встречается для растворения твердых веществ. Карбонат кальция также проявляет ретроградную растворимость, но она также зависит от поведения растворения CO2 в равновесиях калько-карбоната.

Кристаллы сульфата лития, будучи пьезоэлектриками , также используются в неразрушающем контроле ультразвукового типа, поскольку они являются очень эффективными приемниками звука. Однако в этом применении они страдают из-за своей растворимости в воде.

Поскольку он обладает гигроскопическими свойствами , наиболее распространенной формой сульфата лития является моногидрат сульфата лития. Безводный сульфат лития имеет плотность 2,22 г/см 3 , но взвешивание безводного сульфата лития может стать обременительным, поскольку это должно быть сделано в атмосфере с недостатком воды.

Сульфат лития обладает пироэлектрическими свойствами . При нагревании водного сульфата лития электропроводность также увеличивается. Молярность сульфата лития также играет роль в электропроводности; оптимальная проводимость достигается при 2 М, а затем уменьшается. [4]

Когда твердый сульфат лития растворяется в воде, он имеет эндотермическую диссоциацию . Это отличается от сульфата натрия , который имеет экзотермическую диссоциацию. Однако точную энергию диссоциации трудно определить количественно, поскольку она, по-видимому, также зависит от количества (числа молей) соли, добавленной в воду. Небольшие количества растворенного сульфата лития вызывают гораздо большее изменение температуры на моль, чем большие количества. [5]

Свойства кристаллов

Сульфат лития имеет две различные кристаллические фазы . В общей форме фазы II сульфат лития имеет клиновидную моноклинную кристаллическую систему с длинами ребер a = 8,23Å b = 4,95Å c = 8,47Å β = 107,98°. Когда сульфат лития нагревается свыше 130 °C, он переходит в состояние без воды, но сохраняет свою кристаллическую структуру. Только при 575 °C происходит превращение из фазы II в фазу I. Кристаллическая структура изменяется на гранецентрированную кубическую кристаллическую систему с длиной ребра 7,07Å. [6] Во время этого фазового перехода плотность сульфата лития изменяется с 2,22 до 2,07 г/см3 . [ 7]

Использует

Сульфат лития используется для лечения биполярного расстройства (см. фармакологию лития ).

Сульфат лития исследуется как потенциальный компонент ионнопроводящих стекол. Прозрачная проводящая пленка является предметом тщательного изучения, поскольку она используется в таких приложениях, как солнечные панели и потенциал для нового класса батарей. В этих приложениях важно иметь высокое содержание лития; более известный бинарный борат лития (Li₂O · B₂O₃) трудно получить с высокими концентрациями лития и трудно хранить, поскольку он гигроскопичен. При добавлении сульфата лития в систему можно сформировать легко производимое, стабильное стекло с высокой концентрацией лития. Большинство современных прозрачных ионнопроводящих пленок изготавливаются из органических пластиков, и было бы идеально, если бы можно было разработать недорогое стабильное неорганическое стекло. [8]

Сульфат лития был испытан в качестве добавки к портландцементу для ускорения отверждения с положительными результатами. Сульфат лития служит для ускорения реакции гидратации (см. Цемент ), что сокращает время отверждения. Проблема с сокращением времени отверждения заключается в прочности конечного продукта, но при испытании портландцемент с добавлением сульфата лития не показал наблюдаемого снижения прочности. [9]

Литий-ионные аккумуляторы

Моногидрат сульфата лития ( Li
2ТАК
4· Н
2O ), содержащий около 10% лития, является полезным химикатом для производства гидроксида лития для цепочки поставок материалов для литий-ионных аккумуляторов. Это менее реактивный материал, чем LiOH, и, следовательно, его легче хранить и транспортировать. [10] [11]

Исходное сырье из концентрата сподумена твердых пород обрабатывается кислотным обжигом с последующим выщелачиванием водой, достигая извлечения лития 84-88%. Затем к очищенному выщелачивающему раствору применяется выпаривание, в результате чего получается твердый продукт первичного сульфата лития, состоящий в основном из моногидрата сульфата лития ( Li
2ТАК
4· Н
2О ).

Медикамент

Ион лития (Li + ) используется в психиатрии для лечения мании , эндогенной депрессии и психоза, а также для лечения шизофрении . Обычно карбонат лития ( Li
2КО
3) применяется, но иногда применяется цитрат лития ( Li
3С
6ЧАС
5О
7), сульфат лития или оксибутират лития используются в качестве альтернатив. [12] Li + не метаболизируется. Из-за химического сходства Li + с катионами натрия (Na + ) и калия (K + ) он может взаимодействовать или мешать биохимическим путям этих веществ и вытеснять эти катионы из внутри- или внеклеточных отсеков организма. Li +, по-видимому, транспортируется из нервных и мышечных клеток активным натриевым насосом , хотя и менее эффективно.

Сульфат лития имеет быструю скорость всасывания в желудочно-кишечном тракте (в течение нескольких минут) и полностью после перорального приема таблеток или жидкой формы. [12] Он быстро диффундирует в печень и почки , но для достижения равновесия в организме требуется 8–10 дней. Li + вызывает множество метаболических и нейроэндокринных изменений, но нет убедительных доказательств в пользу одного конкретного способа действия. [12] Например, Li + взаимодействует с нейрогормонами , в частности с биогенными аминами , серотонином (5- гидрокситриптамином ) и норадреналином , что обеспечивает вероятный механизм благотворного воздействия при психических расстройствах , например, маниях . В центральной нервной системе (ЦНС) Li + влияет на нервное возбуждение, синаптическую передачу и нейронный метаболизм . [13] Li + стабилизирует серотонинергическую нейротрансмиссию .

Органический химический синтез

Сульфат лития используется в качестве катализатора для реакции элиминирования для преобразования н-бутилбромида в 1-бутен с выходом, близким к 100%, в диапазоне от 320 °C до 370 °C. Выходы этой реакции резко изменяются при нагревании за пределами этого диапазона, поскольку образуются более высокие выходы 2-бутена. [14]

Ссылки

  1. ^ Патнаик, Прадьот (2002). Справочник по неорганическим химикатам . McGraw-Hill . ISBN 0-07-049439-8.
  2. ^ ab Nord, AG (1976). "Кристаллическая структура β-Li2SO4". Acta Crystallographica Раздел B: Структурная кристаллография и кристаллохимия . 32 (3): 982–983. doi :10.1107/S0567740876004433.
  3. ^ Чемберс, Майкл. "ChemIDplus - 10377-48-7 - INHCSSUBVCNVSK-UHFFFAOYSA-L - Сульфат лития - Поиск похожих структур, синонимы, формулы, ссылки на ресурсы и другая химическая информация". chem.sis.nlm.nih.gov . Получено 12 октября 2018 г.
  4. ^ Angel C.; Sobron F.; Jose I. (1995). Плотность, вязкость и электропроводность водных растворов сульфата лития. J. Chem. Eng., 40, 987–991.
  5. ^ Томсон ТП ; Смит ДЭ; Вуд РХ (1974). Энтальпия разбавления водных растворов Na2SO4 и Li2SO4 . J. Chem . Eng., 19, 386–388.
  6. ^ Рао CNR; Пракаш Б. Преобразования кристаллической структуры в неорганических сульфатах, фосфатах, перхлоратах и ​​хроматах. NSRDS. 1975, 56, 2-12
  7. ^ Фордланд, Т.; Кеог, М.Дж. Структура высокотемпературной модификации сульфата лития. 1957, 565-567
  8. ^ EI Chemists; MA Karakassides; GD Chryssikos. Вибрационное исследование быстропроводящих ионных боратных стекол на основе сульфата лития. J. Phys. Chem. 1986, 90 4528-4533
  9. ^ Юхай Д.; Чингинг З.; Сяошэн В. Влияние добавки сульфата лития на свойства портландцементного теста. Строительство и строительство 2014, 50, 457-462
  10. ^ «Металлургические испытания подтверждают пригодность первичного сульфата лития Manono в качестве сырья для производства аккумуляторов» (PDF) . AVZ Minerals Limited . 13 января 2021 г. . Получено 25 марта 2021 г. . {{cite web}}: Внешняя ссылка в |author-link=( помощь )
  11. ^ "AVZ Minerals Limited". AVZ Minerals . Получено 25 марта 2021 г. .
  12. ^ abc Хаддад, Л.М., Винчестер, Дж.Ф. Клиническое лечение отравлений и передозировок лекарствами. 1990 2-е изд., 656-665
  13. ^ Пуазиндекс, Thomson Micromedex 2005
  14. ^ Ноллер, Х., Роза-Брусин, М. и Андре, П. (1967), Стереоселективный синтез 1-бутена с сульфатом лития в качестве катализатора элиминирования. Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 6: 170–171. doi:10.1002/anie.196701702