リチウムアルミネート
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| 名前 | |
|---|---|
| 推奨IUPAC名 リチウムアルミネート | |
| IUPAC体系名 リチウム(1+)アルミネート | |
| その他の名前 メタアルミン酸リチウム リチウムアルミニウム酸化物 リチウムアルミニウム複水酸化物 | |
| 識別子 | |
3Dモデル（JSmol） | |
| ケムスパイダー | |
| ECHA 情報カード | 100.031.291 |
| EC番号 |
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| メッシュ | リチウム+アルミネート |
PubChem CID | |
CompToxダッシュボード（EPA） | |
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| プロパティ | |
| アルリチウムO 2 | |
| モル質量 | 65.92 g·mol −1 |
| 外観 | 白色結晶粉末 |
| 密度 | 2.615 g/cm 3、固体 |
| 融点 | 1,625 [ 1 ] °C (2,957 °F; 1,898 K) |
| 不溶性 | |
| 熱化学 | |
| 53.35 J/モル·K [ 2 ] | |
標準生成エンタルピー（Δ f H ⦵ 298） | −1188.670 kJ/モル[ 2 ] |
ギブスの自由エネルギー（Δ f G ⦵） | −1126.276 kJ/モル[ 2 ] |
| 危険 | |
| 安全データシート（SDS） | 外部MSDS |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）における材料のものです。 | |
リチウムアルミネート（LiAlO2）は、リチウムアルミニウム酸化物とも呼ばれ、無機化合物であり、リチウムのアルミン酸塩である。マイクロエレクトロニクスでは、リチウムアルミニウム酸化物は窒化ガリウムの格子整合基板として考えられている。[ 3 ] [ 4 ]原子力技術では、リチウムアルミニウム酸化物は、核融合用のトリチウム燃料を調製するための固体トリチウム増殖材料として興味深い。[ 5 ] リチウムアルミニウム酸化物は、ハイドロタルサイトに似た結晶構造を持つ層状複水酸化物（LDH）である。リチウムアルミニウム酸化物の高pH（12.5～13.5）での溶解度は、アルミニウム酸化物よりもはるかに低い。低・中レベル放射性廃棄物（LILW）の処理において、高pHでのアルミニウムの腐食とそれに伴う水素生成を最小限に抑えるために、硝酸リチウムがセメントへの添加剤として使用されることがある。[ 6 ]実際、セメントに硝酸リチウムを添加すると、LiH(AlO2）2· 5時間2モルタル中に固定化された金属アルミニウム廃棄物の表面にOが形成される。リチウムアルミネート層はセメント細孔水に不溶性であり、金属アルミニウムを覆う下層の酸化アルミニウムを高pH下での溶解から保護する。また、細孔充填剤としても機能する。[ 7 ]これは、水のプロトンによるアルミニウムの酸化を阻害し、水素発生速度を10分の1に低減する。[ 8 ]
リチウムアルミネートは、溶融炭酸塩燃料電池の不活性電解質支持材料としても使用され、電解質は炭酸リチウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウムの混合物である場合がある。[ 9 ]
歴史
1906年、ウェイバーグは新たに合成した化合物、リチウム水素アルミネートについて報告しました。これは、この特異な化合物の初めての合成例でした。彼は、この新化合物が以下の化学式で表されると主張しました。[ 10 ]
- リハル2お4+ 5 H 2 O
1915年、アレンとロジャースは、アルミニウムを水酸化リチウム溶液に溶解すると、不溶性のリチウムアルミン酸塩が形成されると主張した。この空気乾燥した物質は、原子比が2Li:5Alで、化学式は次の通りである。[ 11 ]
1929年、プロシブはアレンとロジャースの実験を再現し、物質の飽和溶液に対する一連の導電率測定から、リチウムとアルミニウムの比は0.8Li:2Alであると結論付けた。これは彼によれば、原子比で約1Li:2Alに相当する。彼によると、リチウムアルミネートは、水酸化リチウム溶液をアルミニウム塩溶液に加えるか、リチウム塩溶液をアルカリアルミネート溶液に加えることによっても沈殿させることができる。このように、アレン/ロジャースとプロシブの間ではリチウムアルミネートの組成に関して意見の相違があった。これは、両者の沈殿条件の差に起因する可能性がある。[ 11 ]
1932年、ドビンズとサンダースは、指示薬としてフェルフタレインを用い、リチウムとアルミニウム塩を含む溶液に希アンモニアを加えることでリチウムアルミネートが生成されることを報告した。彼らは酸性リチウムアルミネートを調製する際に、アマルガム化アルミニウムの細片を水酸化リチウムの規定溶液および10規定溶液に溶解した。リチウムアルミネートは、水酸化リチウム溶液をアルミニウム塩溶液に加えるか、リチウム塩溶液をアルカリ性アルミネート溶液に加えることで沈殿させた。いずれの場合も、リチウムアルミネート化合物の組成は以下の式で表される。[ 12 ]
- 李2お2アル2お2
彼らは、形成された化合物にはリチウムとアルミニウムが原子比2Li:5Alで含まれていると主張しました。その化学式は、現代のリチウムアルミネートの化学式に簡略化されました。
- LiAlO2
関心分野
リチウムアルミネートの基本化合物は、原子核物理学と固体化学という2つの異なる分野で注目を集めています。リチウムアルミネートには少なくとも5つの異なる相が見つかっています。[ 13 ]リチウムアルミネートの結晶構造は、α相、β相、γ相のいずれかで見られます。[ 14 ]
原子核物理学者は γ-LiAlOに興味を持っている2リチウムアルミネートの改質は、高中性子および電子線照射下での優れた性能を示すことから、注目されています。この改質は、高温における必須の化学的、熱物理的、および機械的安定性に加え、必要な照射挙動も示します。この相は、将来の核融合炉における現場トリチウム増殖材料として適した、有望なリチウムセラミックであると考えられます。[ 13 ]
固体化学者たちは、リチウムアルミネートの製造方法を研究していた際に、その興味深い酸塩基化学を発見した。α -LiAlO2修飾（ただしβ-LiAlO2またはγ-LiAlO2）は溶融安息香酸と反応し、ほぼ全Li+プロトン交換によりLiHAlが形成される2お4LiAlOの3つの変態における化学反応性には多くの関心が寄せられている。2α-LiAlOの理由2改質は非常に反応性が高く、β-LiAlO2またはγ-LiAlO2改変が全く反応しないかどうかは現在のところ謎である。[ 13 ]
形成
初期の方法
リチウムアルミネート粉末の調製は、AlとAlとの固体反応に基づいていた。2お3リチウム含有化合物（Liなど）2二酸化炭素3、LiOH、Li2O、LiAc、および反応は400℃から1000℃の温度で起こる。高温でのリチウムの蒸発と粉砕操作による汚染のために、制御された粒子サイズを持つ純粋なアルミン酸リチウムを合成することは困難であった。[ 15 ]
現在の方法
リチウムアルミネートの合成は、固体、湿式化学、ゾルゲル法、テンプレート、様々な前駆体、燃焼法など、様々な方法で行われてきました。固体反応における主生成物はα-LiAlOです。2相; 湿式化学反応では、主生成物はα-LiAlOの固溶体である。 2およびγ-LiAlO2相転移を起こす。[ 14 ]六方晶構造のα-LiAlO 2相（低温相）は、約900℃で正方晶構造のγ相（高温相）に相転移する。単斜晶構造の準安定β相は、約900℃でγ相に相転移すると考えられる。[ 15 ]
自然発生
この化合物は自然環境中では知られていません。しかし、関連化合物であるLiAl 5 O 8は、ごく最近（2020年現在）発見された非常に希少な鉱物チュコチェナイトとして知られています。[ 16 ] [ 17 ]
参考文献
- ^ 「リチウムアルミネート」 American Elements . 2023年7月26日閲覧。
- ^ a b c R. Robie、B. Hemingway、J. Fisher、「鉱物および関連物質の298.15Kおよび1bar圧力およびそれ以上の温度における熱力学的特性」、US Geol. Surv.、vol. 1452、1978年。[1]
- ^ Mancuso, Gordon (2008年8月).リチウムアルミネートの表面相転移(BS). BYU – CiteSeerX経由.
- ^低コスト非極性窒化ガリウム用リチウムアルミネート基板（技術レポート）。Aixtron SE。
- ^ 「リチウムアルミネート材料開発」パシフィック・ノースウェスト国立研究所。2023年7月26日閲覧。
- ^松尾敏明;西隆志松田正美;泉田達夫 (1995) 「LiNO」3セメント固化アルミニウム廃棄物からの水素ガス発生を防止するための添加物"。原子力科学技術ジャーナル。32 （9）：912-920。doi：10.1080 /18811248.1995.9731793。ISSN 0022-3131。
- ^ Fujita, M.; Tanaka H.; Muramatsu H.; Asoh H.; Ono S. (2013-10-15).水酸化リチウム水溶液を用いたアルミニウム合金陽極酸化皮膜の耐食性向上技術. Warrendale, PA: SAE International . 2014年11月8日閲覧。
- ^松尾敏明;松田正美;広永道彦;堀川 義彦 (1996-11-01) 「 LiNOの効果」3アルミニウム廃棄物の陸上処分後の腐食防止に関する基礎的研究」。核科学技術ジャーナル。33（11）：852–862。doi：10.1080/18811248.1996.9732020。ISSN 0022-3131。
- ^溶融炭酸塩燃料電池電解質Archived 2007-09-29 at the Wayback Machine , 米国特許 4079171
- ^ワイバーグ。化学中央ブラット (1906): 645。印刷。
- ^ a bリチウムアルミネートの生成と組成 Harold A. HoranとJohn B. Damiano Journal of the American Chemical Society 1935 57 (12), 2434-2436
- ^アルミニウムの定量法。リチウムアルミネートの形成 JT DobbinsおよびJP Sanders Journal of the American Chemical Society 1932 54 (1), 178-180
- ^ a b cリチウムアルミニウム酸化物（LiAlO2）相におけるリチウムの反応性と酸性度リチャード・ドロンスコウスキー無機化学1993 32（1）、1-9
- ^ a bリチウムドーソナイト型前駆体の熱分解によるリチウムアルミネートの合成 J. Jimenez-Becerril & I. Garcia-Sosa, Journal of Ceramic Processing Research. Vol. 12, No. 1, pp. 52-56 (2011)
- ^ a b Chatterjee & Naskar「水性ゾルからのリチウムアルミネート（LiAlO2）粉末の合成のための新しい技術」Journal of Materials Science Letters、第22巻、第24号、pp 1747-1749
- ^ 「チュコチェナイト」。
- ^ 「鉱物リスト」 2011年3月21日。
