Литий и азот реакция: 10. Напишите уравнение реакции азота с литием. Укажите окислитель и восстановитель.

Литий с азотом — Справочник химика 21

    Составьте формулы следующих соединении а) нитрида лития (соединения лития с азотом) б) сульфида алюминия (соединения алюминия с серой) в) фторида фосфора, в которых электроположительный элемент проявляет максимальную степень окисления. [c.47]

    Получение нитрида лития взаимодействием лития с азотом [c.125]

    Ниже рассматриваются соединения лития с азотом, фосфором, мышьяком, углеродом, кремнием и бором. [c.39]

    СОЕДИНЕНИЯ ЛИТИЯ С АЗОТОМ [c.47]

    Учитывая электроотрицательность элементов, составьте химические формулы соединений и проставьте над химическими символами степени окисления а) бария с водородом б) лития с азотом  [c.35]

    В литературе описан ряд способов синтеза нитрида лития, основанных на взаимодействии металлического лития с азотом действие тока азота на расплавленный металл [2] или на металл, тонко диспергированный в минеральном масле (3], а также длительная выдержка металла под высоким давлением азота при обычной температуре [4]. Во всех случаях указывается необходимость тщательной очистки применяемого азота от кислорода. 

[c.52]

    При повышении температуры до 250° С [38] процесс образования нитрида лития ускоряется. В токе сухого азота литий уже при комнатной температуре переходит в LI3N [21], причем реакция протекает в 10—15 раз быстрее, чем на воздухе особенно энергично )еакция идет при 450—460° С [21]. По данным В. М. Клинаева 220, 221], изучавшего кинетику реакции взаимодействия лития с азотом, эта реакция относится к числу топохимических. Скорость образования нитрида лития зависит от содержания примесей как в литии, так и в азоте. Ингибиторами реакции являются кислород и водород, присутствие которых в азоте замедляет реакцию по достижении определенной концентрации этих газов в азоте реакция образования LI3N прекращается независимо от чистоты исходного металлического лития [220, 221]. 

[c.40]

    Найденные нами условия синтеза нитрида лития путем взаимодействия металлического лития с азотом позволяют быстро получать чистый препарат без расплавления или тонкого измельчения металла и без очистки азота. [c.52]

    Реакция взаимодействия лития с азотом протекает медленно при комнатной температуре, а при нагревании выше 450° С проходит с воспламенением. Кристаллическая модификация ЫдЫ была получена при взаимодействии лития с очищенным азотом при температуре 450—760° С [95]. [c.23]

    На скорость реакции образования нитрида лития влияют различные примеси. Добавление калия ускоряет реакцию взаимодействия лития с азотом присутствие магния или алюминия, [c.47]

    Выделение металла на катоде происходит при атмосферном давлении и высокой температуре. В этих условиях образуется целый ряд соединений лития с азотом, кислородом и другими составляющими элементами воздуха. Литий, полученный таким способом, обычно загрязнен другими щелочными металлами. Дальнейшая его очистка производится методом вакуумной дистилляции [1]. 

[c.80]

    Нитрид лития образуется при непосредственном взаимодействии лития с азотом во влажном воздухе при обычной температуре одновременно с окислением металла. При этом нитрида получается примерно в 3 раза больше, чем L12O, которая переходит в L10H и далее в LI2 O3. [c.40]

    Природные соединения Ы и получаемый из них металл содержат два устойчивых его изотопа и Изотоп используется в технике ядерного синтеза для изготовления тяжелого радиоактивного изотопа водорода — трития. С серой литий образует соединения Ь123 и Ь1232. Реакция лития с азотом, приводящая к образованию нитрида происходит при комнатной темпера- [c.214]

    Образуется нитрид лития взаимодействием лития с азотом во влажном воздухе при обычной температуре [3]. Одновременно происходит и окисление металла, однако нитрида получается примерно в три раза больше, чем окиси последняя постепенно переходит в LiOH. В токе сухого азота нитридообразование протекает в 10—15 раз быстрее, чем на воздухе, и доходит до конца. Нагревание вызывает воспламенение [3]. 

[c.27]

    Нитрид лития LiзN образуется при непосредственном соединении лития с азотом. Реакция протекает уже при обычной температуре во влажном воздухе. В токе сухого азота реакция протекает в 10—15 раз быстрее, чем на воздухе, и литий полностью переходит в нитрид. При нагревании реакция протекает весьма энергично, с воспламенением. [c.47]

    Кинетические кривые для процесса образования нитрида лития аналогичны кривым автокаталитических реакций образование нитрида лития вначале идет крайне медленно, затем скорость реакции возрастает, достигая максимального значения, после чего падает до нуля. Реакция взаимодействия лития с азотом относится к типу топохимических реакций. Кинетика ее вполне удовлетворительно описывается топокинетическим уравнением Колмогорова — Ерофеева [30 ] 

[c.47]

    Однако часто повышенная агрессивность лития по от-нои. ению к конструкционным матсриалялт нежели натрия, калия н их сплавов объясняется тем, ч.то в лнтие находятся иримеси нитрата лития, гидрата окнси лития, гидрида лития и хлористого лития, продукты взаимодействия лития с азотом, кислородом, парами воды и хлором, которые чрезвычайно агрессивны. [c.233]

---

Нитрид — литий — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Нитрид — литий

Cтраница 3

Благодаря каталитическому действию влаги воздуха при влажности менее 80 % нитрид лития ( LijN) образуется значительно легче, чем кислородные соединения. Продукты коррозии лития представляют смесь нитрида ( 75 %) и кислородных соединений лития переменного состава.  [31]

Благодаря каталитическому действию влаги воздуха при влажности менее 80 % нитрид лития ( Li3N) образуется значительно легче, чем кислородные соединения. Продукты коррозии лития представляют смесь нитрида ( 75 %) и кислородных соединений лития переменного состава.  [33]

При комнатной температуре азот инертен и соединяется только с литием, образуя нитрид лития ( стр.  [34]

Кинетические кривые для процесса образования нитрида лития аналогичны кривым автокаталитических реакций: образование нитрида лития вначале идет крайне медленно, затем скорость реакции возрастает, достигая максимального значения, после чего падает до нуля. Реакция взаимодействия лития с азотом относится к типу топохимических реакций.  [35]

Скорость коррозии в литии сильно увеличивается под влиянием примесей, среди которых особой агрессивностью отличается

нитрид лития.  [36]

В качестве катализаторов Венторф называет кальций, магний, барий, литий, олово и нитрид лития.  [37]

При комнатной температуре N2 реагирует только с литием ( во влажной атмосфере), образуя нитрид лития Li3N; нитриды других элементов синтезируют при сильном нагревании, например, такие как Mg3N2 и BN. Пассивность газообразного азота используют для создания инертной атмосферы при проведении химических реакций между веществами, чувствительными к кислороду.  [38]

Литий — металл серебристо-белого цвета, быстро тускнеет на воздухе вследствие образования темно-серого налета, состоящего из окиси и нитрида лития. Вследствие малого атомного радиуса литий обладает наиболее плотной кристаллической решеткой по сравнению с другими щелочными металлами, а следовательно, наибольшей твердостью. Литий имеет аллотропические а — и р-модификации.  [40]

Кроме L1N, известны также нитрид лития Li3N, имид лития LiNh4 амнд лития LiNh3, азид лития LiNs, нитрид лития LiNO2, нитрат лития LiNOs. Взаимодействие лития с водой происходит без плавления и самовозгорания с образованием гидроксида LiOH я выделением водорода. При непосредственном взаимодействии расплавленного лития с водородом образуется гидрид LiH. С сухнм кислородом при низкой температуре не реагирует.  [41]

Аргон обычно используется в тех случаях, когда азот нежелателен из-за его реакционной способности, например в реакциях с применением лития может образоваться нитрид лития. Аргон рекомендуется применять при реакциях активных металлов, требующих нагревания. Поскольку аргон тяжелее воздуха, он очень эффективен для заполнения систем; при подаче в систему аргон заполняет ее снизу, вытесняя воздух в верхнюю часть.  [42]

Напишите формулы следующих соединений: карбонат кальция, карбид кальция, гидрофосфат магния, гидросульфид натрия, нитрат железа ( III), нитрид лития, гидроксикарбонат меди ( II), дихромат аммония, бромид бария, гексацианоферрат ( II) калия, тетрагидроксиалюминат натрия, декагидрат сульфата натрия.  [43]

Гидрид лития весьма реакционноспособен: очень бурно реагирует с водой; с жидким аммиаком взаимодействует с образованием амида, а с газообразным — лишь при 320 С; с кислородом, хлором и азотом при обычной температуре не взаимодействует, но при нагревании с азотом образует нитрид лития, с хлором и хлористым водородом — хлорид лития. При длительном нагревании до 650 — 700 С LiH взаимодействует с серой, углеродом, кремнием и фосфором с образованием сульфида, карбида, силицида и фосфида лития соответственно. Гидрид лития образует двойные гидриды ( алюмогидрид, борогидрид и др.), которые широко используются в аналитической химии и для органического синтеза.  [44]

Соединения электроположительных элементов с элементами главных подгрупп V, IV и III групп периодической системы — азотом, фосфором, мышьяком, сурьмой, углеродом, кремнием и бором — называют по международной номенклатуре нитридами, фосфидами, арендами ( арсенидами), стибидами ( антимо-нидами), карбидами, силидами ( силицидами), боридами: Li3N — нитрид лития, MgsAs2 — аренд магния.  [45]

Страницы:      1    2    3    4

Нитрид лития

Нитрид лития — соединение щелочного металла лития и азота, зеленовато-чёрные или тёмно-красные кристаллы.

Единственный устойчивый нитрид щелочных металлов.

Применяется в пиротехнике.

Получение

Синтезом из элементов — при комнатной температуре влажный азот медленно взаимодействует с литием, увеличение температуры и давления ускоряет реакцию:

 6 Li + N₂ →^300oC 2 Li₃N

Взаимодействием гидрида лития с азотом:

 3 LiH + N₂ →^500oC Li₃N + NH₃

При хранении металлического лития в воздушной атмосфере при нормальных условиях наряду с карбонатом лития и гидроксидом лития в поверхностной плёнке образуется также нитрид лития.

Физические свойства

Кристаллическая структура нитрида лития

Нитрид лития образует в зависимости от отклонения от стехиометрического состава зеленовато-чёрные или тёмно-красные кристаллы.

Нитрид лития эндотермическое соединение, энтальпия его образования из элементов −207 Нитрид лития кДж/моль.

В нормальных условиях устойчива кристаллическая структура гексагональной сингонии, называемая  α − Li₃N, имеющая пространственная группу P 6/mmm, параметры кристаллической ячейки a = 0,3655 нм, c = 0,3876, Z = 1.

При давлении свыше 4200 бар (4 100 атм)  α − Li₃N переходит в  β − Li₃N, имеющий структуру арсенида натрия ( Na₃As ). Пр повышении давления свыше 360 кбар  β − Li₃N переходит в  γ − Li₃N  со структурой типа  Li₃Bi.

В кристалле  α − Li₃N атомы лития образуют гексагональную графитоподобную кристаллическую структуру, в одной из кристаллических плоскостей каждый атом азота окружён шестью атомами лития. Два дополнительных атома лития расположены в других соседних плоскостях над и под атомом азота и каждый атом азота в результате оказывается окружённым восемью атомами лития, расположенных в вершинах гексагональной бипирамиды.

Нитрид лития является твёрдым электролитом — обладает ионной электропроводимостью по ионам  Li⁺ с удельной проводимостью 2·10^-4 1/(Ом·см) и энергией активации освобождения ионов лития из узлов кристаллической решётки 0,26 эВ (~24 кДж/моль). Допирование кристалла водородом увеличивает проводимость, в то время как легирование ионами металлов (Al, Cu, Mg) уменьшает его. Установлено, что энергия активации межкристаллического переноса ионов лития выше чем внутрикристаллическая (~68,5 кДж/моль).

 α − Li₃N  является полупроводником с шириной запрещенной зоны ~2,1 эВ.

Нитрид лития изучался как вещество для компактного хранения газообразного водорода, абсорбция и десорбция водорода обратимы и происходят при сравнительно низкой температуре ~270 °C. В опытах было достигнуто поглощение водорода веществом до 11,5 % по массе.

Химические свойства

Реакция образования нитрида лития обратима и при повышении температуры в вакууме идёт процесс разложения на элементы:

 2 Li₃N →^400oC 6 Li + N₂

Нитрид лития энергично взаимодействует с водой с образованием гидроксида лития и аммиака:

 Li₃N + 3 H₂O ⟶ 3 LiOH + NH₃

Нитрид лития при повышенной температуре взаимодействует с водородом с образованием гидрида лития и аммиака:

 Li₃N + 3 H₂ ⟶ 3 LiH + NH₃

При взаимодействии нитрида лития с водородом при 300 °C и повышенном давлении (более 0,5 МПа) образуется смесь гидрида лития и амида лития:

 Li₃N + 2 H₂ →^{300oC, 0.5 MPa} LiNH₂ + 2 LiH

Разлагается кислотами с образованием соответствующих кислоте солей лития и аммония:

 Li₃N + 4 HCl ⟶ 3 LiCl + NH₄Cl

Известно также много смешанных нитридов лития, некоторые из них:  LiMgN ,  LiZnN ,  Li₃AlN₂,  Li₅SiN₃,  Li₅TiN₃,   Li₅GeN₃

Расплавленный нитрид лития агрессивен по отношению ко многим металлам (Fe, Cu, Ni, Pt и др.).

Применение

• Нитрид лития иногда используется как компонент при изготовлении пиротехнических смесей.
• Возможно применение вещества для компактного хранения водорода.

Литий, химические свойства, получение

1

H

1,008

1s¹

2,1

Бесцветный газ

t°_пл=-259°C

t°_кип=-253°C

2

He

4,0026

1s²

4,5

Бесцветный газ

t°_кип=-269°C

3

Li

6,941

2s¹

0,99

Мягкий серебристо-белый металл

t°_пл=180°C

t°_кип=1317°C

4

Be

9,0122

2s²

1,57

Светло-серый металл

t°_пл=1278°C

t°_кип=2970°C

5

B

10,811

2s² 2p¹

2,04

Темно-коричневое аморфное вещество

t°_пл=2300°C

t°_кип=2550°C

6

C

12,011

2s² 2p²

2,55

Прозрачный (алмаз) / черный (графит) минерал

t°_пл=3550°C

t°_кип=4830°C

7

N

14,007

2s² 2p³

3,04

Бесцветный газ

t°_пл=-210°C

t°_кип=-196°C

8

O

15,999

2s² 2p⁴

3,44

Бесцветный газ

t°_пл=-218°C

t°_кип=-183°C

9

F

18,998

2s² 2p⁵

3,98

Бледно-желтый газ

t°_пл=-220°C

t°_кип=-188°C

10

Ne

20,180

2s² 2p⁶

4,4

Бесцветный газ

t°_пл=-249°C

t°_кип=-246°C

11

Na

22,990

3s¹

0,98

Мягкий серебристо-белый металл

t°_пл=98°C

t°_кип=892°C

12

Mg

24,305

3s²

1,31

Серебристо-белый металл

t°_пл=649°C

t°_кип=1107°C

13

Al

26,982

3s² 3p¹

1,61

Серебристо-белый металл

t°_пл=660°C

t°_кип=2467°C

14

Si

28,086

3s² 3p²

1,9

Коричневый порошок / минерал

t°_пл=1410°C

t°_кип=2355°C

15

P

30,974

3s² 3p³

2,2

Белый минерал / красный порошок

t°_пл=44°C

t°_кип=280°C

16

S

32,065

3s² 3p⁴

2,58

Светло-желтый порошок

t°_пл=113°C

t°_кип=445°C

17

Cl

35,453

3s² 3p⁵

3,16

Желтовато-зеленый газ

t°_пл=-101°C

t°_кип=-35°C

18

Ar

39,948

3s² 3p⁶

4,3

Бесцветный газ

t°_пл=-189°C

t°_кип=-186°C

19

K

39,098

4s¹

0,82

Мягкий серебристо-белый металл

t°_пл=64°C

t°_кип=774°C

20

Ca

40,078

4s²

1,0

Серебристо-белый металл

t°_пл=839°C

t°_кип=1487°C

21

Sc

44,956

3d¹ 4s²

1,36

Серебристый металл с желтым отливом

t°_пл=1539°C

t°_кип=2832°C

22

Ti

47,867

3d² 4s²

1,54

Серебристо-белый металл

t°_пл=1660°C

t°_кип=3260°C

23

V

50,942

3d³ 4s²

1,63

Серебристо-белый металл

t°_пл=1890°C

t°_кип=3380°C

24

Cr

51,996

3d⁵ 4s¹

1,66

Голубовато-белый металл

t°_пл=1857°C

t°_кип=2482°C

25

Mn

54,938

3d⁵ 4s²

1,55

Хрупкий серебристо-белый металл

t°_пл=1244°C

t°_кип=2097°C

26

Fe

55,845

3d⁶ 4s²

1,83

Серебристо-белый металл

t°_пл=1535°C

t°_кип=2750°C

27

Co

58,933

3d⁷ 4s²

1,88

Серебристо-белый металл

t°_пл=1495°C

t°_кип=2870°C

28

Ni

58,693

3d⁸ 4s²

1,91

Серебристо-белый металл

t°_пл=1453°C

t°_кип=2732°C

29

Cu

63,546

3d¹⁰ 4s¹

1,9

Золотисто-розовый металл

t°_пл=1084°C

t°_кип=2595°C

30

Zn

65,409

3d¹⁰ 4s²

1,65

Голубовато-белый металл

t°_пл=420°C

t°_кип=907°C

31

Ga

69,723

4s² 4p¹

1,81

Белый металл с голубоватым оттенком

t°_пл=30°C

t°_кип=2403°C

32

Ge

72,64

4s² 4p²

2,0

Светло-серый полуметалл

t°_пл=937°C

t°_кип=2830°C

33

As

74,922

4s² 4p³

2,18

Зеленоватый полуметалл

t°_субл=613°C

(сублимация)

34

Se

78,96

4s² 4p⁴

2,55

Хрупкий черный минерал

t°_пл=217°C

t°_кип=685°C

35

Br

79,904

4s² 4p⁵

2,96

Красно-бурая едкая жидкость

t°_пл=-7°C

t°_кип=59°C

36

Kr

83,798

4s² 4p⁶

3,0

Бесцветный газ

t°_пл=-157°C

t°_кип=-152°C

37

Rb

85,468

5s¹

0,82

Серебристо-белый металл

t°_пл=39°C

t°_кип=688°C

38

Sr

87,62

5s²

0,95

Серебристо-белый металл

t°_пл=769°C

t°_кип=1384°C

39

Y

88,906

4d¹ 5s²

1,22

Серебристо-белый металл

t°_пл=1523°C

t°_кип=3337°C

40

Zr

91,224

4d² 5s²

1,33

Серебристо-белый металл

t°_пл=1852°C

t°_кип=4377°C

41

Nb

92,906

4d⁴ 5s¹

1,6

Блестящий серебристый металл

t°_пл=2468°C

t°_кип=4927°C

42

Mo

95,94

4d⁵ 5s¹

2,16

Блестящий серебристый металл

t°_пл=2617°C

t°_кип=5560°C

43

Tc

98,906

4d⁶ 5s¹

1,9

Синтетический радиоактивный металл

t°_пл=2172°C

t°_кип=5030°C

44

Ru

101,07

4d⁷ 5s¹

2,2

Серебристо-белый металл

t°_пл=2310°C

t°_кип=3900°C

45

Rh

102,91

4d⁸ 5s¹

2,28

Серебристо-белый металл

t°_пл=1966°C

t°_кип=3727°C

46

Pd

106,42

4d¹⁰

2,2

Мягкий серебристо-белый металл

t°_пл=1552°C

t°_кип=3140°C

47

Ag

107,87

4d¹⁰ 5s¹

1,93

Серебристо-белый металл

t°_пл=962°C

t°_кип=2212°C

48

Cd

112,41

4d¹⁰ 5s²

1,69

Серебристо-серый металл

t°_пл=321°C

t°_кип=765°C

49

In

114,82

5s² 5p¹

1,78

Мягкий серебристо-белый металл

t°_пл=156°C

t°_кип=2080°C

50

Sn

118,71

5s² 5p²

1,96

Мягкий серебристо-белый металл

t°_пл=232°C

t°_кип=2270°C

51

Sb

121,76

5s² 5p³

2,05

Серебристо-белый полуметалл

t°_пл=631°C

t°_кип=1750°C

52

Te

127,60

5s² 5p⁴

2,1

Серебристый блестящий полуметалл

t°_пл=450°C

t°_кип=990°C

53

I

126,90

5s² 5p⁵

2,66

Черно-серые кристаллы

t°_пл=114°C

t°_кип=184°C

54

Xe

131,29

5s² 5p⁶

2,6

Бесцветный газ

t°_пл=-112°C

t°_кип=-107°C

55

Cs

132,91

6s¹

0,79

Мягкий серебристо-желтый металл

t°_пл=28°C

t°_кип=690°C

56

Ba

137,33

6s²

0,89

Серебристо-белый металл

t°_пл=725°C

t°_кип=1640°C

57

La

138,91

5d¹ 6s²

1,1

Серебристый металл

t°_пл=920°C

t°_кип=3454°C

58

Ce

140,12

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=798°C

t°_кип=3257°C

59

Pr

140,91

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=931°C

t°_кип=3212°C

60

Nd

144,24

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=1010°C

t°_кип=3127°C

61

Pm

146,92

f-элемент

Светло-серый радиоактивный металл

t°_пл=1080°C

t°_кип=2730°C

62

Sm

150,36

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=1072°C

t°_кип=1778°C

63

Eu

151,96

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=822°C

t°_кип=1597°C

64

Gd

157,25

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=1311°C

t°_кип=3233°C

65

Tb

158,93

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=1360°C

t°_кип=3041°C

66

Dy

162,50

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=1409°C

t°_кип=2335°C

67

Ho

164,93

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=1470°C

t°_кип=2720°C

68

Er

167,26

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=1522°C

t°_кип=2510°C

69

Tm

168,93

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=1545°C

t°_кип=1727°C

70

Yb

173,04

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=824°C

t°_кип=1193°C

71

Lu

174,96

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=1656°C

t°_кип=3315°C

72

Hf

178,49

5d² 6s²

Серебристый металл

t°_пл=2150°C

t°_кип=5400°C

73

Ta

180,95

5d³ 6s²

Серый металл

t°_пл=2996°C

t°_кип=5425°C

74

W

183,84

5d⁴ 6s²

2,36

Серый металл

t°_пл=3407°C

t°_кип=5927°C

75

Re

186,21

5d⁵ 6s²

Серебристо-белый металл

t°_пл=3180°C

t°_кип=5873°C

76

Os

190,23

5d⁶ 6s²

Серебристый металл с голубоватым оттенком

t°_пл=3045°C

t°_кип=5027°C

77

Ir

192,22

5d⁷ 6s²

Серебристый металл

t°_пл=2410°C

t°_кип=4130°C

78

Pt

195,08

5d⁹ 6s¹

2,28

Мягкий серебристо-белый металл

t°_пл=1772°C

t°_кип=3827°C

79

Au

196,97

5d¹⁰ 6s¹

2,54

Мягкий блестящий желтый металл

t°_пл=1064°C

t°_кип=2940°C

80

Hg

200,59

5d¹⁰ 6s²

2,0

Жидкий серебристо-белый металл

t°_пл=-39°C

t°_кип=357°C

81

Tl

204,38

6s² 6p¹

Серебристый металл

t°_пл=304°C

t°_кип=1457°C

82

Pb

207,2

6s² 6p²

2,33

Серый металл с синеватым оттенком

t°_пл=328°C

t°_кип=1740°C

83

Bi

208,98

6s² 6p³

Блестящий серебристый металл

t°_пл=271°C

t°_кип=1560°C

84

Po

208,98

6s² 6p⁴

Мягкий серебристо-белый металл

t°_пл=254°C

t°_кип=962°C

85

At

209,98

6s² 6p⁵

2,2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

t°_пл=302°C

t°_кип=337°C

86

Rn

222,02

6s² 6p⁶

2,2

Радиоактивный газ

t°_пл=-71°C

t°_кип=-62°C

87

Fr

223,02

7s¹

0,7

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

t°_пл=27°C

t°_кип=677°C

88

Ra

226,03

7s²

0,9

Серебристо-белый радиоактивный металл

t°_пл=700°C

t°_кип=1140°C

89

Ac

227,03

6d¹ 7s²

1,1

Серебристо-белый радиоактивный металл

t°_пл=1047°C

t°_кип=3197°C

90

Th

232,04

f-элемент

Серый мягкий металл

91

Pa

231,04

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

92

U

238,03

f-элемент

1,38

Серебристо-белый металл

t°_пл=1132°C

t°_кип=3818°C

93

Np

237,05

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

94

Pu

244,06

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

95

Am

243,06

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

96

Cm

247,07

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

97

Bk

247,07

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

98

Cf

251,08

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

99

Es

252,08

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

100

Fm

257,10

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

101

Md

258,10

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

102

No

259,10

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

103

Lr

266

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

104

Rf

267

6d² 7s²

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

105

Db

268

6d³ 7s²

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

106

Sg

269

6d⁴ 7s²

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

107

Bh

270

6d⁵ 7s²

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

108

Hs

277

6d⁶ 7s²

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

109

Mt

278

6d⁷ 7s²

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

110

Ds

281

6d⁹ 7s¹

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

Металлы

Неметаллы

Щелочные

Щелоч-зем

Благородные

Галогены

Халькогены

Полуметаллы

s-элементы

p-элементы

d-элементы

f-элементы

Наведите курсор на ячейку элемента, чтобы получить его краткое описание.

Чтобы получить подробное описание элемента, кликните по его названию.

Нитрид лития — свойства, получение и применение

Нитрид лития — соединение щелочного металла лития и азота, зеленовато-чёрные или тёмно-красные кристаллы.

Нитрид лития
Систематическое наименование	Нитрид лития
Традиционные названия	Азотистый литий
Хим. формула	Li3N
Состояние	зеленовато-чёрные или тёмно-красные кристаллы
Молярная масса	34,82 г/моль
Плотность	1,28 г/см³
Температура
• плавления	813, 845 °C
• кипения	разлагается °C
Мол. теплоёмк.	75,2 Дж/(моль·К)
Энтальпия
• образования	-164,0 кДж/моль
Рег. номер CAS	26134-62-3
PubChem	520242
Рег. номер EINECS	247-475-2
SMILES
InChI	1S/3Li.h3N/h;;;1h3/q3*+1;-1 BHZCMUVGYXEBMY-UHFFFAOYSA-N
ChEBI	30525
ChemSpider	453793
NFPA 704

Единственный устойчивый нитрид щелочных металлов.

Применяется в пиротехнике.

Получение

Синтезом из элементов — при комнатной температуре влажный азот медленно взаимодействует с литием, увеличение температуры и давления ускоряет реакцию:

Взаимодействием гидрида лития с азотом:

При хранении металлического лития в воздушной атмосфере при нормальных условиях наряду с карбонатом лития и гидроксидом лития в поверхностной плёнке образуется также нитрид лития.

Физические свойства

Кристаллическая структура нитрида лития

Нитрид лития образует в зависимости от отклонения от стехиометрического состава зеленовато-чёрные или тёмно-красные кристаллы.

Нитрид лития эндотермическое соединение, энтальпия его образования из элементов −207  кДж/моль.

В нормальных условиях устойчива кристаллическая структура гексагональной сингонии, называемая , имеющая пространственная группу P 6/mmm, параметры кристаллической ячейки a = 0,3655 нм, c = 0,3876, Z = 1.

При давлении свыше 4200 бар (4 100 атм) переходит в , имеющий структуру арсенида натрия (). Пр повышении давления свыше 360 кбар переходит в со структурой типа .

В кристалле атомы лития образуют гексагональную графитоподобную кристаллическую структуру, в одной из кристаллических плоскостей каждый атом азота окружён шестью атомами лития. Два дополнительных атома лития расположены в других соседних плоскостях над и под атомом азота и каждый атом азота в результате оказывается окружённым восемью атомами лития, расположенных в вершинах гексагональной бипирамиды.

Нитрид лития является твёрдым электролитом — обладает ионной электропроводимостью по ионам с удельной проводимостью 2·10^-4 1/(Ом·см) и энергией активации освобождения ионов лития из узлов кристаллической решётки 0,26 эВ (~24 кДж/моль). Допирование кристалла водородом увеличивает проводимость, в то время как легирование ионами металлов (Al, Cu, Mg) уменьшает его. Установлено, что энергия активации межкристаллического переноса ионов лития выше чем внутрикристаллическая (~68,5 кДж/моль).

является полупроводником с шириной запрещенной зоны ~2,1 эВ.

Нитрид лития изучался как вещество для компактного хранения газообразного водорода, абсорбция и десорбция водорода обратимы и происходят при сравнительно низкой температуре ~270 °C. В опытах было достигнуто поглощение водорода веществом до 11,5 % по массе.

Химические свойства

Реакция образования нитрида лития обратима и при повышении температуры в вакууме идёт процесс разложения на элементы:

Нитрид лития энергично взаимодействует с водой с образованием гидроксида лития и аммиака:

Нитрид лития при повышенной температуре взаимодействует с водородом с образованием гидрида лития и аммиака:

При взаимодействии нитрида лития с водородом при 300 °C и повышенном давлении (более 0,5 МПа) образуется смесь гидрида лития и амида лития:

Разлагается кислотами с образованием соответствующих кислоте солей лития и аммония:

Известно также много смешанных нитридов лития, некоторые из них:

Расплавленный нитрид лития агрессивен по отношению ко многим металлам (Fe, Cu, Ni, Pt и др.).

Применение

• Нитрид лития иногда используется как компонент при изготовлении пиротехнических смесей.
• Возможно применение вещества для компактного хранения водорода.

РАКЕТНОЕ ТОПЛИВО СТАРОВЕРОВА — 20 /ВАРИАНТЫ/

Изобретение относится к ракетным топливам (далее РТ), хотя бы один из компонентов которых (горючее, окислитель или однокомпонентное топливо) содержит связанный азот. Известны РТ, содержащие бор или некоторые соединения бора, см. пат. №US 2328519. Однако в них бор используется только как горючее.

Скорость истечения газов зависит от скорости звука в сжатом газе, который образуется в объеме камеры сгорания (у твердотопливных двигателей таковой является весь объем двигателя). В той смеси газов, которая образуется при горении большинства РТ, и при той температуре и давлении скорость звука обычно не превышает 1300 м/сек, и для ее повышения требуется расширяющееся реактивное сопло.

Между тем скорость звука в водороде даже при нормальных температуре и давлении равна 1330 м/сек. А если еще и немного повысить температуру водорода, скорость звука резко возрастет. Например, водород с температурой всего 650°С (это ниже температуры его воспламенения) будет иметь скорость звука 2360 м/сек и сможет разогнать струю до скорости 2200 м/сек. То есть получится «холодный двигатель», в результате которого после адиабатического расширения газ может иметь приблизительно температуру окружающей среды.

Кроме того, большинство РТ содержат связанный азот, который при горении выделяется и в свободном виде. Его можно заставить экзотермически реагировать с целью повышения тепловыделения реакции с мелкодисперсным (желательно, наноразмеров) бором или его горючими соединениями.

На этом и основана идея данного изобретения. Задача и технический результат изобретения — повышение скорости реактивной струи. Не только за счет повышения энергетики реакции, но и за счет получения выделяющегося газа с малым молекулярным весом — водорода. Свободный азот, вода и, особенно, «тяжелый» CO2 нежелательны.

Если в любое РТ добавляются бораны и/или боргидриды, то при температуре 800-1200°С происходит реакция образования нитрида бора:

То есть на единицу добавленного бора получается добавочное тепловыделение 23,37 кДж/г. Такая добавка улучшит тепловыделение любого РТ.

Понятно, что количество атомов бора и азота должно относиться как 1:1±20% (не считая тех случаев, когда бор используется и в качестве основного горючего).

Однако возможна реакция образования не только нитрида бора, но и нитридов металлов. По теплотворной способности реакции с бором может состязаться только бериллий — удельная энтальпия образования нитрида бора — 10,18 кДж/г, а нитрида бериллия — 10,54 кДж/г.

Реакция образования нитридов лучше идет в присутствии восстановителей — угля, сажи, графита, графена, водорода. В некоторых реакциях происходит выделение углерода, поэтому в добавочных количествах восстановителя они не нуждается, в других случаях рекомендуется добавлять мелкодисперсного угля, графита, сажи или графена в количестве 0,0001-1% (оптимально 0,01-0,1%). Присутствие водорода в продуктах реакции уменьшает или даже исключает потребность в углероде.

ВАРИАНТ 1. Высокая энергетика реакции и достаточно большое выделение водорода будет у топлив, реализующих тройные (три компонента) двуэнергетические реакции (две тепловыделяющих реакции) боргидрида бериллия, и/или боргидрида лития, и/или боргидрида алюминия, и/или боргидрида лития-алюминия, и/или боргидрида кремния с окислителем, содержащим связанный азот, и с третьим компонентом — гидридом бериллия, и/или гидридом лития, и/или гидридом алюминия, и/или гидридом лития-алюминия, и/или гидридом кремния, и/или гидридом бора, где соотношение первых двух компонентов берется исходя из баланса «бор — азот», а затем количество третьего компонента берется исходя из баланса «кислород — металл и, если он есть в третьем компоненте, бор», а водород не окисляется и выделяется в результате реакции.

Наиболее логично использовать одинаковые металлы в первом и в третьем компонентах, но возможно сочетание разных металлов или металла и бора, например боргидрид бериллия, окислитель и гидрид лития-алюминия или боргидрид бериллия, окислитель и тетраборан.

Логичным будет также использование боранов в топливах, где первым компонентом является боргидрид алюминия или кремния, так как горение бора дает большее тепловыделение, нежели горение алюминия или кремния (по убыванию тепловыделения реально применимые элементы расположены так: бериллий, литий, бор, алюминий кремний, магний).

ПРИМЕР 1

При герметизации полости ракетного двигателя во время хранения (пат. №RU 2505700) возможна следующая реакция с пятиокисью азота:

Соотношение компонентов: боргидрид бериллия — 20,88%±15%, пятиокись азота -56,6%±15%, гидрид бериллия — 23,12%±10% (здесь и далее — масс. %). Тепловыделение достаточно высокое — 17,76 кДж/г.

Может пойти побочная реакция образования воды из водорода, но при таких температурах гидрид бериллия или сам бериллий будут реагировать с водяными парами и разлагать воду обратно до водорода.

Может пойти побочная реакция образования оксида бора, но в присутствии вышеназванных восстановителей он будет реагировать с азотом с образованием нитрида бора.

ВАРИАНТ 2. Однако в качестве третьего компонента в предыдущем случае может быть взят первый компонент, и бор при этом будет не только связывать азот, а и являться горючим. То есть такое топливо реализует двухкомпонентную двуэнергетическую реакцию боргидрида бериллия, и/или боргидрида лития, и/или боргидрида алюминия, и/или боргидрида лития-алюминия, и/или боргидрида кремния с окислителем, содержащим связанный азот, где соотношение компонентов берется исходя из двух балансов: «азот-бор» и «кислород — металл плюс бор», а водород не окисляется и выделяется в результате реакции.

ПРИМЕР 2а

Соотношение компонентов: боргидрид кремния — 46,84%±15%, динитрамид аммония — 53,16%±15% (здесь и далее — масс. %).

ПРИМЕР 2б

Соотношение компонентов: боргидрид алюминия — 48,99%±15%, динитрамид аммония — 51,01%±15%.

Как сказано выше, такое топливо целесообразно в основном для боргидридов алюминия и кремния. Для лития оно нецелесообразно. Но так как литий плохо разделяется от алюминия, то с экономической точки зрения целесообразно использовать комплексное соединение — боргидрид лития-алюминия. В этом случае использование связанного диборана, находящегося в боргидриде, целесообразно.

ПРИМЕР 2в

Соотношение компонентов: боргидрид лития — 46,75%±15%, динитрамид аммония — 53,25%±15%.

Реакция боргидрида лития-алюминия представляет собой сумму реакций \4\ и \5\.

ВАРИАНТ 3. Как сказано выше, еще большей удельной энтальпией образования, чем нитрид бора, обладает нитрид бериллия. То есть такое топливо реализует двухкомпонентную двуэнергетическую реакцию гидрида бериллия с окислителем, содержащим связанный азот, где соотношение компонентов берется исходя из баланса «бериллий — азот плюс кислород», а водород не окисляется и выделяется в результате реакции. То есть на единицу добавленного бериллия тепловыделение составит 21,47 кДж/г (это несколько хуже, чем у бора — 23,37 кДж/г).

ПРИМЕР 3

Соотношение компонентов: гидрид бериллия — 44,96%±15%, пятиокись азота — 55,04%±15%. Тепловыделение несколько меньше, чем в реакции \2\ — 17,14 кДж/г (против 17,76 кДж/г).

ВАРИАНТ 4. Несколько большее тепловыделение можно получить в трехкомпонентном топливе, реализующем реакцию боргидрида бериллия, и/или боргидрида лития, и/или боргидрида алюминия, и/или боргидрида лития-алюминия, и/или боргидрида кремния с окислителем, содержащим связанный азот, и с третьим компонентом — бериллием, и/или литием, и/или алюминием, и/или кремнием, и/или бором, и/или магнием, где соотношение первых двух компонентов берется исходя из баланса «бор — азот», а затем количество третьего компонента берется исходя из баланса «кислород — металл и, если он есть в третьем компоненте, бор», а водород не окисляется и выделяется в результате реакции. Однако водорода в такой реакции выделится значительно меньше, чем в варианте 1.

ПРИМЕР 4

Соотношение компонентов: боргидрид кремния — 10,05%±5%, пятиокись азота — 45,25%±15%, магний — 44,70%±15%. Разумеется, если бы вместо магния использовать бериллий, тепловыделение было бы значительно больше. Но применение дешевых и нетоксичных кремния, алюминия, магния целесообразно в ракетных устройствах, где удельные показатели не очень существенны — в ракетных системах залпового огня, в ракетных глубинных бомбах, в стартовых ракетных ускорителях самолетов и ракет.

Как и в варианте 1, экономически целесообразно использовать одинаковые металлы в первом и в третьем компонентах. Рассмотрим некоторые варианты таких реакций.

СОЕДИНЕНИЯ БЕРИЛЛИЯ

Применение гидридов бериллия и алюминия известно в ракетной технике, но они применяются в других комбинациях и с другим количеством окислителя. Рассмотрим реакции наиболее энергетичных бериллия и боргидрида бериллия с другими окислителями (кроме нитрата аммония в прототипе, см. реакция \6\ в прототипе). При горении в кислороде бериллий дает наибольшую теплоту реакции — 23,91 кДж/г смеси.

Соотношение компонентов: боргидрид бериллия — 35,27%±10%, динитрамид аммония (далее ДНА) — 56,52%±15%, бериллий — 8,21%±5%.

При герметизации полости ракетного двигателя возможна следующая реакция с пятиокисью азота:

Соотношение компонентов: боргидрид бериллия — 21,18%±10%, пятиокись азота — 59,10%±15%, бериллия — 19,72%±10%. Возможна реакция боргидрида бериллия с нитратом бора и бериллием:

Соотношение компонентов: боргидрид бериллия — 18,00%±15%, нитрат бора — 61,04%±20%, бериллий — 20,96%±10%.

Возможна реакция боргидрида бериллия и гидрида бериллия с нитратом бериллия:

Соотношение компонентов: боргидрид бериллия — 18,63%±15%, нитрат бериллия — 64,02%±20%, бериллий — 17,35%±10%.

Возможна реакция с нитратом аммония:

Соотношение компонентов: боргидрид бериллия — 28,30%±15%, нитрат аммония 58,53%±20%, бериллий — 13,17%±10%.

В гибридном двигателе возможна реакция с азотной кислотой:

Соотношение компонентов: боргидрид бериллия — 18,45%±10%, азотная кислота — 60,08%±15%, бериллий — 21,47%±10%.

С недавно открытым веществом N3O6 возможна реакция:

Соотношение компонентов: боргидрид бериллия — 24,53%±10%, шестиокись азота -58,33%±15%, бериллий — 17,14%±10%.

СОЕДИНЕНИЯ ЛИТИЯ-АЛЮМИНИЯ

Более дешевой химической реакцией может быть также тройная (участвуют три компонента) двуэнергетическая (идут две энергетических реакции: кислород-металл и азот-бор) реакция лития или алюминия и их соединений с участием бора. Литий обладает вторым после бериллия тепловыделением на единицу смеси — 19,93 кДж/г, а алюминий — на четвертом месте — 16,43 кДж/г смеси. Но алюминий обладает другими достоинствами — он недефицитен и нетоксичен. Литий трудно разделяется с алюминием, и поэтому наиболее распространено их комплексное соединение.

Соотношение компонентов: боргидрид лития — 36,46%±10%, динитрамид аммония — 51,92%±15%, литий — 11,62%±5% (здесь и далее — масс. %).

Или возможна такая же реакция с алюминием:

Соотношение компонентов: боргидрид алюминия — 37,33%±10%, динитрамид аммония — 48,58%±15%, алюминий — 14,09%±5%.

Реакция с боргидридом и гидридом лития-алюминия является сумой этих двух реакций (и далее также следует иметь в виду, что реакция с литием-алюминием эквивалентна двум реакциям — с литием и с алюминием):

Соотношение компонентов: боргидрид лития-алюминия — 37,12%±10%, динитрамид аммония — 49,38%±15%, литий и алюминий (здесь и далее — сплав в соотношении атомов 1:1) — 13,50%±5%.

Возможна реакция с более доступным нитратом аммония безводным:

Соотношение компонентов: боргидрид лития-алюминия — 29,04%±10%, нитрат аммония — 49,84%±15%, литий и алюминий — 21,12%±10%. Высокоэнергетична реакция с пятиокисью азота:

Соотношение компонентов: боргидрид лития-алюминия — 20,96%±10%, пятиокись азота — 48,54%±15%, литий и алюминий — 30,50%±10%.

Соотношение компонентов: боргидрид лития-алюминия — 12,30%±10%, нитрат бора — 51,91%±15%, литий и алюминий — 35,79%±10%.

Соотношение компонентов: боргидрид лития-алюминия — 17,64%±10%, нитрат бериллия — 50,30%±15%, литий и алюминий — 32,06%±10%.

Соотношение компонентов: боргидрид лития-алюминия — 18,12%±10%, азотная кислота — 48,95%±15%, литий и алюминий — 32,93%±10%. С недавно открытым веществом N3O6 возможна реакция:

Соотношение компонентов: боргидрид лития-алюминия — 24,61%±10%, шестиокись азота — 48,55%±15%, литий и алюминий — 26,84%±10%.

СОЕДИНЕНИЯ КРЕМНИЯ

Кремний находится на пятом месте по тепловыделению реакции с кислородом — 15,06 кДж/г смеси. Но он обладает другим достоинством — это один из наиболее широко распространенных в природе элементов и его оксид совершенно не токсичен.

Могут использоваться боргидрид кремния и кремний с разными окислителями.

Соотношение компонентов: боргидрид кремния — 28,79%±10%, нитрат аммония безводного — 52,71%±15%, кремний — 18,50%±10%.

Соотношение компонентов: боргидрид кремния — 36,50%±10%, динитрамид аммония — 51,78%±15%, кремний — 11,72±10%.

Соотношение компонентов: боргидрид кремния — 21,03%±10%, пятиокись азота — 51,95%±15%, кремний — 27,02±10%.

Соотношение компонентов: боргидрид кремния — 12,39%±10%, нитрат бора — 55,78%±15%, кремний — 31,83%±10%.

Соотношение компонентов: боргидрид кремния — 17,70%±10%, нитрат бериллия — 53,87%±15%, кремний — 28,43±10%.

Соотношение компонентов: боргидрид кремния — 18,22%±10%, азотная кислота — 52,52%±15%, кремний — 29,26±10%. С недавно открытым веществом N3O6 возможна реакция:

Соотношение компонентов: боргидрид кремния — 24,58%±10%, шестиокись азота — 51,73%±15%, кремний — 23,69±10%.

Все перечисленные водородовыделяющие РТ значительно повысят обороноспособность нашей страны.

Комбинируя различные компоненты, можно в некоторых пределах управлять скоростью реакции.

Измерение сплавов лития с помощью элементного анализатора NanoLIBS-Q

МАЯ252017

Такие сплавы лития, как Li-Al и Li-Mg, широко используются во многих отраслях промышленности. Для производителей различных сплавов измерение концентраций алюминия (в Li-Al) и магния (в Li-Mg) является неотъемлемым шагом этапа производства и контроля качества. Портативный анализатор элементного состава NanoLIBS-Q от компании B&WTek представляет собой простое решение для анализа состава вещества. Его компактные размеры и легкий вес позволяют использовать его прямо на линиях производства.

Введение в LIBS (ЛИЭС) технологию и NanoLIBS-Q

Лазерная искровая эмиссионная спектроскопия (спектроскопия возбуждения лазерным пробоем; LIBS; ЛИЭС) – это вид атомной эмиссионной спектроскопии, использующей в качестве источника возбуждения лазерные импульсы высокой энергии [1,2]. Лазер фокусируется специальным образом на поверхности образца для образования плазмы. Формирование плазмы начинается только тогда, когда сфокусированное лазерное излучение достигает определенного уровня для оптического пробоя. Данный аспект сильно зависит от условия окружающей среды и материала исследуемой поверхности [3].

Анализатор элементного состава NanoLIBS-Q может быть запрограммирован под количественное определение химических элементов различных материалов. Данный прибор способен определять большое количество элементов, в частности такие легкие элементы, как литий, бериллий, бор и углерод. NanoLIBS-Q отличается портативностью, легким весом и имеет встроенный сенсорный экран, значительно упрощающий работу оператора.

Метод измерения «Point-and-Shoot» («Наведи-и-Измерь») позволяет исследовать образцы при прямом контакте, а результаты измерения выводятся на экран в течение нескольких секунд. Еще одной особенностью спектрометра является малый диаметр лазерного пятна (300 – 400 мкм), формируемый на поверхности образца – такое пятно практически не оставляет никаких видимых повреждений на поверхности. Это дает возможность использовать данный прибор не только на промышленных предприятиях, но и, например, при контроле ювелирной продукции, внешний вид которой должен оставаться без изменений.

Сплав лития

Литий (Li, атомный номер 3) представляет собой чрезвычайно легкий, довольно мягкий щелочной металл серебристо-белого цвета, принадлежащий первой группе второго периода периодической системы химических элементов. Как и другие элементы данной группы, литий настолько химически активен, что в природе он никогда не встречается в чистом виде, но всегда присутствует в минералах и солях. Обычно литий хранят в минеральных маслах для предотвращения его вступления в химическую реакцию с водой, кислородом, углекислым газом или даже азотом.

Литий широко используется в таких областях промышленности, как атомная энергетика, авиакосмическая промышленность, производство литиевых батарей, реакторы с промышленным синтезом, военная сфера, производство синтетических резин, фармацевтика.

Литий также можно классифицировать по классовому применению в качестве катализатора, элемента сплава, части аккумуляторных батарей. В качестве катализатора литий может использоваться при синтезе различных фармацевтических компонентов и в процессах полимеризации. В качестве элемента сплава литий используется для изготовления легких сплавов различны металлов (алюминиевый сплав, магниевый сплав). При производстве аккумуляторных батарей на основе лития, они более чем на 99.8% состоят из данного металла; оставшуюся часть могут составлять натрий (не более 200 ppm), калий (не более 100 ppm), кальций (не более 200 ppm), азот (не более 300 ppm).

На заводах литиевые сплавы обычно выпускаются в виде готовых слитков или партий промежуточных сплавов, хранятся в минеральных маслах и обрабатываются в сухих помещениях с целью предотвращения быстропротекающей реакции с парами воды воздуха (в отличие от кислорода и азота, реакция с которыми слабая и медленно протекающая).

Эксперимент и результаты

Как известно готовые литиевые слитки необходимо измерять в сухих помещениях или в аргоновых камерах с низким содержанием влаги. В эксперименте, описываемом в данной статье, использовалась камера с относительной влажностью менее 2%.

Портативный элементный анализатор NanoLIBS-Q может использоваться в таких условиях. Во время анализа оператор был в перчатках для исключения прямого контакта кожи со сплавом. Литиевые слитки были заранее подготовлены и очищены от минерального масла, а также расположены гладкой плоской поверхностью вверх для обеспечения хорошего физического контакта между измерительным адаптером спектрометра и поверхностью образца.

Для предотвращения опасных происшествий применялись комплексные меры предосторожности при обращении с металлическим литием.

Целью эксперимента было эффективное определение концентраций алюминия и магния в сплавах Li-Al и Li-Mg соответственно. Обычно концентрация составляет порядка 2000 ppm для алюминия и около 15 – 20% для магния. Чтобы провести более точный анализ, необходимо разбить результаты измерения для алюминия по трем группам на основе того, как близко его содержание к 2000 ppm, а результаты измерения для магния разбить по трем группам, исходя из высокого, среднего и низкого уровня содержания в сплаве. Классификация будет производиться в соответствии с таблицами, представленными ниже.

Групповое распределение Al		Групповое распределение Mg
Группа	Концентрация Al	Группа	Концентрация Mg
A	1500 – 2000 ppm	Высокий Mg	> 20%
B	1000 – 15000 ppm / 2500 – 3000 ppm	Средний Mg	15 – 20%
C	< 1000 ppm / > 3000 ppm	Низкий Mg	< 15%

Компания BWTek разработала калибровочные модели для сплавов Li-Al и Li-Mg и загрузила их в спектрометр NanoLIBS-Q для проведения экспериментов. Калибровочные модели также могут дополняться конечными пользователями путем измерения эталонных образцов. Результаты измерений выводятся на экран прибора в течение нескольких секунд (см. рис. 1). Измерение каждого из образцов производилось в пяти точках с целью устранения неравномерности распределения концентраций исследуемых металлов в литиевых сплавах. Крайняя граница определения концентрации прибором составляет 200 ppm. Характерный эмиссионный спектр сплава магния с литием представлен на рис. 2.

       

Рис.1 Результат измерения магния      Рис.2 Эмиссионный спектр сплава Mg-Li

Перед началом измерений было сравнено два дополнительных спектра: спектр азотной пленки, образовавшейся на поверхности образца и спектр чистой поверхности без азотной пленки. Никаких заметных отличий в спектрах не наблюдалось. Предположительно, это возникает вследствие высокой энергии импульса лазера, который с легкостью прожигает пленку и проникает сквозь нее. Таким образом, анализ образцов проводился без предварительного удаления азотной пленки с поверхности слитков.

Результаты измерений концентрации алюминия в Li-Al сплаве представлены в таблице ниже:

Обр.	Результаты по ICP (ppm)	Результаты по NanoLIBS-Q (ppm)						Разница по методам, ppm	Точность, %	СКО,ppm	Погрешн., %
		точ. 1	точ. 2	точ. 3	точ. 4	точ. 5	Средн.
1	1812	2005	1751	1827	2067	2000	1930	118	6.51	134	7.40
2	1903	1834	1948	1996	2010	1999	1957.4	54.4	2.86	73	3.83
3	3465	3449	3628	3084	3246	2828	3247	-218	-6.29	311	8.99

Для задания опорных калибровочных значений образцы сначала были измерены в лаборатории методом ICP-MS (масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой). Результаты измерений по пяти точкам с помощью NanoLIBS-Q оказались очень близки к результатам, полученным с помощью ICP – точность определения концентрации составила ± 7%. Воспроизводимость данного метода измерений по пяти точкам является очень хорошей – погрешность составила не более 9% в целом.

Результаты измерений концентрации магния в Li-Mg сплаве представлены в таблице ниже:

Обр.	Результаты по ICP (%)	Результаты по NanoLIBS-Q (%)						Разница по методам, %	Точность, %	СКО, %	Погрешн., %
		точ. 1	точ. 2	точ. 3	точ. 4	точ. 5	Средн.
1	9.90	10.12	9.28	9.67	9.72	10.72	9.90	0.00	0.02	0.55	5.51
2	10.80	11.44	10.70	11.39	11.05	11.69	11.25	0.45	4.20	0.38	3.56
3	23.60	20.73	22.72	22.30	23.75	24.57	22.81	-0.79	-3.33	1.46	6.20
4	24.60	26.55	24.43	28.57	25.81	24.90	26.05	1.45	5.90	1.63	6.62

Так же, как и в случае с Li-Al сплавами, образцы с магнием были предварительно измерены в лаборатории методом ICP-MS. Результаты измерений по пяти точкам с помощью NanoLIBS-Q оказались очень близки к результатам, полученным с помощью ICP – точность определения концентрации составила ± 6%. Воспроизводимость данного метода измерений по пяти точкам является очень хорошей – погрешность составила не более 7% в целом.

Заключение

Эксперимент показал, что лазерный элементный анализатор NanoLIBS-Q от компании B&WTek обеспечивает превосходную производительность при определении концентрации различных веществ. Результаты измерений демонстрируют возможность проведения точного количественного анализа по определению алюминия и магния в сплавах лития прямо на линиях производства – без необходимости передачи контрольных образцов на анализ в лабораторию.

Подробные характеристики портативного анализатора элементного состава NanoLIBS-Q

ЛИТЕРАТУРА

1. Radziemski, Leon J.; Cremers, David A. (2006). Handbook of laser-induced breakdown spectroscopy. New York: John Wiley. ISBN 0-470-09299-8.
2. Schechter, Israel; Miziolek, Andrzej W.; Vincenzo Palleschi (2006). Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS): fundamentals and applications. Cambridge, UK: Cambridge University Press. ISBN 0-521-85274-9.
3. J. P. Singh and S. N. Thakur (2007), Laser-Induced Breakdown Spectroscopy, 1st ed. Elsevier.

Общие сведения о непрерывном электрохимическом восстановлении азота с участием лития

Основные моменты

•

Изучен литий-металлический подход к электровосстановлению азота до аммиака

•

Скорость образования аммиака (10,9 ± 1,6) ⁻⁹ моль см ⁻² с ^{−1 Достигнуто}

•

Получено значение фарадеевской эффективности 18,5% ± 2,9%

•

Модель кинетического переноса с учетом наблюдаемых диффузионных ограничений

Контекст и масштаб

Аммиак является важным товарным химическим продуктом, который производится преимущественно с помощью процесса Габера-Боша, который выделяет CO ₂ и имеет высокую степень централизации.Электрохимическое восстановление азота предлагается в качестве возобновляемой и распределенной альтернативы Haber-Bosch, которая может обеспечить доступ к аммиаку в отдаленных регионах мира. Здесь представлен подход к восстановлению азота с помощью лития. Совместная кинетико-транспортная модель разработана для определения факторов, ограничивающих скорость в системе. Было обнаружено, что низкая скорость диффузии азота является важной особенностью системы, которая ограничивает теоретические и практические выходы. Было обнаружено, что металлический литий подвергается процессу активации, только после которого он может восстанавливать азот до аммиака.Эти результаты свидетельствуют о том, что будущие исследования активации металлического лития и архитектурных изменений для смягчения ограничений транспорта азота являются обязательными для того, чтобы сделать этот процесс жизнеспособным на практике.

Резюме

Аммиак — это крупномасштабный товарный химикат, который имеет решающее значение для производства азотсодержащих удобрений. Электрохимические методы были предложены в качестве возобновляемых и распределенных альтернатив существующему процессу Хабера-Боша, который использует ископаемое топливо для производства аммиака.Здесь мы сообщаем о механистическом исследовании опосредованного литием электрохимического восстановления азота до аммиака в неводной системе. Определены законы скорости основных реакций в системе. При высоких плотностях тока ограничения транспорта азота начинают влиять на процесс восстановления азота. На основе этих наблюдений мы разработали комбинированную кинетико-транспортную модель процесса, которую использовали для оптимизации рабочих условий производства аммиака. Наибольшая наблюдаемая эффективность по Фарадею была 18.5% ± 2,9%, в то время как самая высокая полученная производительность составила (7,9 ± 1,6) × 10 ⁻⁹ моль см ⁻² с ⁻¹ . Наше понимание реакционной сети и влияния транспорта дает фундаментальные знания для будущих улучшений в непрерывном литиевом синтезе аммиака.

Ключевые слова

электрохимическое производство аммиака

восстановление азота

аммиак

электрохимия

литий-опосредованный

механистические исследования

кинетическое моделирование

Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)

9v0008

Рекомендуемые статьи

Цитирование статей

Произошла ошибка при настройке вашего пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie.Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie.Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файлах cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файлах cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файлах cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файлах cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файлах cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файлах cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

.