Фторид лития

Фторид лития, фтористый литий — бинарное химическое соединение лития и фтора с формулой LiF, литиевая соль плавиковой кислоты. При нормальных условиях — белый порошок или прозрачный бесцветный кристалл, негигроскопичный, почти не растворим в воде. Растворяется в азотной и плавиковой кислоте.

Нахождение в природе и синтез

• Используя плохую растворимость фторида лития, его легко получить обменными реакциями:

 LiCl + NH₄F  →  LiF↓ + NH₄Cl

• Его также можно получить взаимодействием гидроксида лития и плавиковой кислоты:

 LiOH + HF →  LiF↓ + H₂O

Фторид лития встречается в природе в виде крайне редкого минерала грайсита.

Физические свойства

Фторид лития при нормальных условиях представляет собой белый порошок или прозрачные бесцветные кристаллы кубической сингонии, пространственная группа F m3m, параметры ячейки a = 0,40279 нм, Z = 4.

Плохо растворяется в воде (0,120 г/100 мл при 0 °C), при повышении температуры растворимость несколько повышается (0,134 г/100 мл при 25 °C; 0,1357 г/100 мл при 35 °C). Произведение растворимости Ksp = 1,84⋅10⁻³ (при 25 °С).

Плавится при 848,2 °C; плотность расплава 1,81 г/см³, коэффициент объёмного расширения жидкого LiF составляет 4,90⋅10⁻⁴ К⁻¹·г/см³.

Теплопроводность при стандартных условиях 4,01 Вт/(м·K), при гелиевой температуре (4,2 К) 620 Вт/(м·K), при 20 К 1800 Вт/(м·K), при повышении температуры до азотной (77 К) теплопроводность снижается до 150 Вт/(м·K).

Фторид лития диамагнитен, его молярная магнитная восприимчивость равна −10,1⋅10⁻⁶ см³/моль. Относительная диэлектрическая проницаемость составляет 9,00 (при комнатной температуре, в диапазоне 10²—10⁷ Гц).

Межъядерное расстояние в молекуле LiF составляет 1,5639 нм (в газовой фазе), коэффициент упругости связи 2,50 Н/см. Электрическая поляризуемость молекулы равна 10,8⋅10⁻²⁴ см³.

Химические свойства

• Растворяется в концентрированных растворах фтористоводородной кислоты:

 LiF + HF  →  LiHF₂

• Растворяется в концентрированных сильных кислотах:

 LiF + H₂SO₄  →   LiHSO₄ + HF↑

 LiF + HNO₃   →   LiNO₃ + HF↑

• Реагирует с оксидами и гидроксидами щелочноземельных металлов:

 2 LiF + CaO  →^600oC  Li₂O + CaF₂

 2 LiF + Ca(OH)₂  →  2 LiOH + CaF₂↓

Применение

Фторид лития обладает очень высокой прозрачностью от ультрафиолетовой до инфракрасной области спектра (0,12…6 мкм), поэтому он используется в ультрафиолетовой (в том числе в области вакуумного ультрафиолета, где его прозрачность превосходит все прочие оптические материалы) и инфракрасной оптике. Кроме того, он используется для измерения доз облучения методом термолюминесцентной дозиметрии. Монокристаллы фторида лития используются для рентгеновских монохроматоров и для изготовления высокоэффективных (КПД 80 %) лазеров на центрах свободной окраски. Лазер F−
2:LiF даёт инфракрасное излучение с длиной волны 1120 нм.

Проявляет слабые сцинтилляционные свойства. Диэлектрик; характеризуется высоким удельным электрическим сопротивлением вследствие большой ширины запрещённой зоны.

Монокристалл фторида лития в стакане воды

Высокая теплота плавления (1044 кДж/кг) позволяет использовать Фторид лития как материал для хранения тепловой энергии. При плавлении увеличивает свой объём на 22 %. Жидкий Фторид лития вызывает быструю коррозию металлов.

Фторид лития-7 применяют для растворения соединений урана и тория в ядерных жидкосолевых реакторах.

Биологическая роль

• Фторид лития токсичен. Среднесуточная ПДК в воздухе 1 мг/м³. Пероральная летальная доза для морских свинок 200 мг/кг, для крыс 143 мг/кг.