Buka menu utama

Litium hidrida adalah suatu senyawa organik dengan rumus LiH. hidrida logam alkali ini merupakan padatan tak berwarna, walau sampel komersilnya berwarna abu-abu. Memiliki ciri seperti-garam, atau ionik, hidrida, memiliki titik lebur yang tinggi dan tidak mudah larut tetapi reaktif dengan semua pelarut organik dan protik; senyawa ini dapat larut dan tidak reaktif dengan garam cair tertentu seperti litium fluorida, litium borohidrida, dan natrium hidrida. Dengan massa molekul sedikit di bawah 8, ia merupakan senyawa ionik ringan.

Litium hidrida
Model ruang terisi pada bagian struktur kristal litium hidrida
Penanda
Model 3D (JSmol)
ChemSpider
Nomor RTECS OJ6300000
Sifat
LiH
Massa molar 7.95 g/mol
Penampilan padatan tak berwarna hingga abu-abu[1]
Densitas 0.78 g/cm3[1]
Titik lebur 688.7 °C [1]
Titik didih terdekomposisi pada suhu 900–1000 °C[2]
bereaksi
Kelarutan agak larut dalam dimetilformamida
bereaksi dengan amonia, dietil eter, etanol
−4.6·10−6 cm3/mol
Indeks bias (nD) 1.9847[3]:43
Struktur
fcc (tipe-NaCl)
a = 0.40834 nm[3]:56
6.0 D[3]:35
Termokimia
Kapasitas kalor (C) 3.51 J/(g·K)
Entropi molar standar (So) 170.8 J/mol K
Entalpi pembentukan standarfHo) -90.65 kJ/mol
Energi bebas GibbsfG) -68.48 kJ/mol
Bahaya
Lembar data keselamatan ICSC 0813
200 °C (392 °F; 473 K)
Dosis atau konsentrasi letal (LD, LC):
77.5 mg/kg (oral, tikus)[5]
22 mg/m3 (tikus, 4 jam)[6]
Batas imbas kesehatan AS (NIOSH):
PEL (yang diperbolehkan)
TWA 0.025 mg/m3[4]
REL (yang direkomendasikan)
TWA 0.025 mg/m3[4]
IDLH (langsung berbahaya)
0.5 mg/m3[4]
Senyawa terkait
Kation lainnya
Natrium hidrida
Kalium hidrida
Rubidium hidrida
Cesium hidrida
Senyawa terkait
Litium borohidrida
Litium aluminium hidrida
Kecuali dinyatakan lain, data di atas berlaku pada temperatur dan tekanan standar (25 °C [77 °F], 100 kPa).
N verifikasi (apa ini YaYN ?)
Sangkalan dan referensi

Daftar isi

Sifat fisikSunting

LiH bersifat diamagnetik dan merupakan konduktor ionik dengan konduktivitas yang secara bertahap meningkat dari 2×10−5 Ω−1cm−1 pada 443 °C hingga 0.18 Ω−1cm−1 pada 754 °C; tidak ada diskontinuitas dalam peningkatan ini melalui titik leleh.[3]:36 Konstanta dielektrik LiH berkurang dari 13.0 (statik, frekuensi rendah) hingga 3.6 (frekuensi cahaya tampak).[3]:35 LiH adalah material lembut dengan kekerasan Mohs sebesar 3.5.[3]:42 Rayap tekannya (per 100 jam) meningkat dengan cepat < 1% pada 350 °C hingga > 100% at 475 °C berarti bahwa LiH tidak dapat memberikan dukungan mekanik bila dipanaskan.[3]:39

Konduktivitas termal LiH menurun terhadap suhu dan bergantung pada morfologinya: nilai tersebut adalah 0.125 W/(cm·K) pada kristal dan 0.0695 W/(cm·K) untuk padat pada 50 °C, dan 0.036 W/(cm·K) untuk kristal 0.0432 W/(cm·K) untuk padat pada 500 °C.[3]:60 koefisien ekspansi termal liniernya adalah 4.2×10-5/°C pada suhu kamar.[3]:49

Sintesis dan pemrosesanSunting

 
Retak pada LiH hasil pencetakan setelah diperlakukan dengan fly cutter. Skala dalam inci.

LiH diproduksi dengan memperlakukan logam litium dengan gas hidrogen:

2 Li + H2 → 2 LiH

Reaksi ini khususnya cepat pada suhu di atas 600 °C. Penambahan 0.001–0.003% karbon, atau/dan peningkatan suhu atau/dan tekanan, menambah rendemen hingga 98% pada waktu tinggal 2-jam.[3]:147 Namun, reaksi berlangsung pada suhu serendah 29 °C. Rendemennya sebesar 60% pada 99 °C dan 85% pada 125 °C, dan lajunya bergantung pada kondisi permukaan LiH.[3]:5

Cara yang kurang umum untuk sintesis LiH meliputi dekomposisi termal litium aluminium hidrida (200 °C), litium borohidrida (300 °C), n-butillitium (150 °C), atau etillitium (120 °C), serta beberapa reaksi yang melibatkan senyawa litium dengan stabilitas rendah dan kandungan hidrogen yang tersedia.[3]:144–145

Reaksi kimia menghasilkan LiH dalam bentuk bubuk tak rata, yang dapat dikompres menjadi pelet tanpa pengikat. Bentuk yang lebih kompleks bisa diproduksi dengan pencetakan dari lelehan.[3]:160 ff. Kristal tunggal besar (panjang sekitar 80 mm dan diameter 16 mm) dapat kemudian tumbuh dari bubuk LiH cair di atmosfer hidrogen oleh teknik Bridgman–Stockbarger. Mereka sering memiliki warna kebiruan karena adanya koloid Li. Warna ini dapat dihilangkan dengan annealing pasca pertumbuhan pada suhu yang lebih rendah (~ 550 °C) dan gradien termal yang lebih rendah.[3]:154 Pengotor utama kristal ini adalah Na (20–200 bagian per juta, ppm), O (10–100 ppm), Mg (0.5–6 ppm), Fe (0.5-2 ppm) dan Cu (0.5-2 ppm).[3]:155

Bagian LiH dengan tekanan dingin dapat dengan mudah digerakkan dengan menggunakan teknik dan alat standar untuk presisi mikrometer. Namun, cetak LiH bersifat rapuh dan mudah retak saat diproses.[3]:171

ReaksiSunting

Bubuk LiH bereaksi cepat dengan udara kelembaban rendah, membentuk LiOH, Li2O dan Li2CO3. Di udara lembap serbuk menyala secara spontan, membentuk campuran produk termasuk beberapa senyawa nitrogen. Bahan benjolan bereaksi dengan udara lembap yang membentuk lapisan superfisial yang merupakan cairan kental. Hal ini menghambat reaksi lebih lanjut, meski tampilan film 'tarnish' cukup jelas. Sedikit atau tidak ada nitrida terbentuk pada paparan udara lembap. Bahan benjolan, yang terkandung dalam piring logam, dapat dipanaskan di udara sedikit di bawah 200 °C, tanpa dipicu, meskipun menyala mudah ketika disentuh oleh api terbuka. Kondisi permukaan LiH, adanya oksida pada piring logam, dan lain-lain, memiliki efek yang cukup besar pada suhu pengapian. Oksigen kering tidak bereaksi dengan LiH kristal kecuali jika dipanaskan dengan kuat, saat pembakaran hampir meledak terjadi.[3]:6

LiH sangat reaktif terhadap air dan pereaksi protik lainnya:[3]:7

LiH + H2O → Li+ + H2 + OH

LiH kurang reaktif dengan air daripada Li dan dengan demikian adalah agen pereduksi yang sangat kurang kuat untuk air, alkohol, dan media lainnya yang mengandung zat terlarut yang dapat direduksi. Hal ini berlaku untuk semua hidrida garam biner.[3]:22

Pelet LiH secara lambat mengalami ekspansi dalam udara lembap membentuk LiOH; namun, laju ekspansinya di bawah 10% dalam 24 jam dalam tekanan 2 mm uap air.[3]:7 Jika udara lembap mengandung karbon dioksida maka produk adalah litium karbonat.[3]:8 LiH bereaksi dengan amonia, perlahan pada suhu kamar, namun reaksinya meningkat secara signifikan di atas 300 °C.[3]:10 LiH bereaksi perlahan dengan alkohol dan fenol yang lebih tinggi tetapi bereaksi cepat dengan alkohol rendah.[3]:14

LiH bereaksi dengan belerang dioksida:

2 LiH + 2 SO2 → Li2S2O4 + H2

walau di atas 50 °C produknya adalah litium sulfida.[3]:9

LiH bereaksi dengan asetilena untuk membentuk litium karbida dan hidrogen. Dengan asam organik anhidrat, fenol dan anhidrida asam LiH bereaksi perlahan menghasilkan gas hidrogen dan garam litium dari asam. Dengan asam yang mengandung air, LiH bereaksi lebih cepat dibandingkan dengan air.[3]:8 Banyak reaksi LiH dengan spesi yang mengandung oksigen menghasilkan LiOH yang pada gilirannya secara ireversibel bereaksi dengan LiH pada suhu di atas 300 °C:[3]:10

LiH + LiOH → Li2O + H2

AplikasiSunting

Bahan bakar dan penyimpanan hidrogenSunting

Dengan kandungan hidrogen tiga kali NaH, LiH memiliki kandungan hidrogen tertinggi dari setiap hidrida. LiH secara periodik menarik untuk penyimpanan hidrogen, namun aplikasi telah digagalkan oleh kestabilannya terhadap dekomposisi. Dengan demikian penghilangan H2 memerlukan suhu di atas 700 °C digunakan untuk sintesisnya, suhu seperti itu mahal untuk dibuat dan dipelihara. Senyawa ini pernah diuji sebagai komponen bahan bakar dalam model roket.[7][8]

Prekursor bagi hidrida logam kompleksSunting

LiH biasanya bukan agen pereduksi hidrida kecuali dalam sintesis hidrida metaloida tertentu. Misalnya, silana dihasilkan oleh reaksi litium hidrida dan silikon tetraklorida melalui proses Sundermeyer:

4 LiH + SiCl4 → 4 LiCl + SiH4

Litium hidrida digunakan dalam produksi berbagai pereaksi untuk sintesis organik, seperti litium aluminium hidrida (LiAlH4) dan litium borohidrida (LiBH4). Trietilborana bereaksi untuk menghasilkan superhidrida (LiBHEt3).[9]

Dalam kimia dan fisika intiSunting

LiH adalah bahan yang diinginkan untuk melindungi reaktor nuklir dan dapat dibuat dengan pencetakan.[10][11]

Litium deuteridaSunting

LiH, khususnya litium-7 deuterida, adalah moderator yang baik untuk reaktor nuklir, karena deuterium memiliki lebih rendah penyerapan neutron penampang daripada hidrogen aneutronik, penurunan penyerapan neutron dalam reaktor. Lithium-7 lebih disukai untuk moderator karena memiliki penampang neutron lebih rendah dan juga membentuk tritium kurang di bawah pemboman neutron.[12]

Litium-6 deuterida terkait, rumus 6Li2H atau 6LiD, adalah bahan bakar fusi nuklir dalam senjata termonuklir. Dalam hulu ledak desain Teller-Ulam, ledakan fisi pemicu memanas, mengompres dan membombardir 6LiD dengan neutron menghasilkan tritium dalam reaksi eksotermik. Deuterium dan tritium (dua isotop hidrogen) kemudian menyatu untuk menghasilkan energi helium-4, neutron dan 17.59nbsp;MeV.

Sebelum uji coba Castle Bravo, diperkirakan bahwa hanya isotop litium-6 yang kurang umum yang akan menghasilkan tritium saat dipukul dengan neutron cepat. Tes tersebut menunjukkan bahwa litium-7 yang lebih banyak juga melakukannya, walaupun dengan reaksi endotermik.

KeamananSunting

Seperti dibahas di atas, LiH bereaksi secara eksplosif dengan air untuk menghasilkan gas hidrogen dan LiOH, yang bersifat kaustik. Akibatnya, debu LiH bisa meledak di udara lembap, atau bahkan di udara kering akibat listrik statis. Pada konsentrasi 5–55 mg/m3 di udara debu sangat mengganggu selaput lendir dan kulit serta dapat menyebabkan reaksi alergi. Karena iritasi, LiH biasanya ditolak daripada diakumulasikan oleh tubuh.[3]:182[3]:157

Beberapa garam litium, yang dapat diproduksi dalam reaksi LiH, bersifat toksik. Api LiH tidak boleh padam dengan menggunakan karbon dioksida, karbon tetraklorida, atau alat pemadam api berair; Mereka harus disiram dengan penutup dengan benda logam atau bubuk grafit atau dolomit. Pasir kurang cocok karena bisa meledak bila dicampur dengan LiH terbakar, terutama jika tidak kering. LiH biasanya diangkut dengan minyak, menggunakan wadah yang terbuat dari keramik, plastik atau baja tertentu, dan ditangani dalam suasana argon kering atau helium.[3]:156 Nitrogen dapat digunakan, namun tidak pada suhu tinggi karena bereaksi dengan litium.[3]:157 LiH biasanya mengandung beberapa litium metalik, yang mengangkut korosi baja atau silika pada suhu tinggi.[3]:173–174, 179

ReferensiSunting

  1. ^ a b c Lide, D. R., ed. (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (edisi ke-ke-86). Boca Raton (FL): CRC Press. hlm. 4.70. ISBN 0-8493-0486-5. 
  2. ^ David Arthur Johnson; Open University (12 August 2002). Metals and chemical change. Royal Society of Chemistry. hlm. 167–. ISBN 978-0-85404-665-2. Diakses tanggal 1 November 2011. 
  3. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z aa ab ac ad ae Smith, R. L.; Miser, J. W. (1963). Compilation of the properties of lithium hydride. NASA. 
  4. ^ a b c "NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards #0371". National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH). 
  5. ^ http://chem.sis.nlm.nih.gov/chemidplus/rn/7580-67-8
  6. ^ "Lithium hydride". Immediately Dangerous to Life and Health. National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH). 
  7. ^ Lex. Astronautix.com (1964-04-25). Retrieved on 2011-11-01.
  8. ^ Empirical laws for hybrid combustion of lithium hydride with fluorine in small rocket engines. Ntrs.nasa.gov. Retrieved on 2011-11-01.
  9. ^ Peter Rittmeyer, Ulrich Wietelmann "Hydrides" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2002, Wiley-VCH, Weinheim. DOI:10.1002/14356007.a13_199
  10. ^ Peter J. Turchi (1998). Propulsion techniques: action and reaction. AIAA. hlm. 339–. ISBN 978-1-56347-115-5. Diakses tanggal 2 November 2011. 
  11. ^ Welch, Frank H. (February 1974). "Lithium hydride: A space age shielding material". Nuclear Engineering and Design. 26 (3): 440–460. doi:10.1016/0029-5493(74)90082-X. 
  12. ^ Massie, Mark; Dewan, Leslie C. "US 20130083878 A1, April 4, 2013, NUCLEAR REACTORS AND RELATED METHODS AND APPARATUS". U.S. Patent Office. U.S. Government. Diakses tanggal 2 June 2016. 

Pranala luarSunting