Lityum süperoksit - Lithium superoxide

Lityum süperoksit
Tanımlayıcılar
Özellikleri
LiO2
Molar kütle38,94 g / mol
Yoğunlukg / cm3, sağlam
Erime noktası<25 ° C (ayrışır)
Aksi belirtilmedikçe, veriler kendi içlerindeki malzemeler için verilmiştir. standart durum (25 ° C'de [77 ° F], 100 kPa).
KontrolY Doğrulayın (nedir KontrolY☒N ?)
Bilgi kutusu referansları

Lityum süperoksit (LiÖ2 ) bir inorganik bileşik sadece izole edilmiş olan matris izolasyonu 15-40 deneyleri K.[1] Kızılötesi (IR), Raman, elektronik, elektron spin rezonansı, yumuşak X-ışını spektroskopileri ve çeşitli teorik yöntemler kullanılarak analiz edilmiş kararsız bir serbest radikaldir.[1]

Yapısı

Deneysel çalışmalar, LiO'nun2 molekül yüksek oranda içerir iyonik bağlar.[2] Altı izotopik tür kullanılarak on sekiz farklı değer elde edildi. Bu, ikisi arasındaki kuvvet sabitinin oksijen atomlar O için bulunan sabite karşılık gelir2− iyon. Çalışmalar, LiO'da çok az kovalent karakter olduğunu veya hiç olmadığını göstermektedir.2 molekül.

O-O bağının bağ uzunluğu 1.34 olarak belirlendi Å. Basit bir kristal yapı optimizasyonu kullanılarak Li-O bağının yaklaşık 2.10 Å olduğu hesaplandı.[3]Lityum süperoksit, π * 'de bulunan tek elektron nedeniyle son derece reaktiftir. moleküler yörünge.[4]

LiO'nun oluşturduğu kümelere ilişkin epeyce çalışma yapılmıştır.2 moleküller. En genel dimer kafes izomeri olduğu bulunmuştur. İkincisi, singlet bypyramidal yapıdır. Sandalye kompleksi ve düzlemsel halka üzerinde de çalışmalar yapılmıştır, ancak bu ikisi imkansız olmasa da daha az uygundur.[1]

Tepkiler

İçinde lityum havalı pil, bir elektron olduğunda indirgeme boşalma sırasında aşağıdaki reaksiyonda görüldüğü gibi lityum süperoksit oluşur:[5]

Li+ + e− + O2 → LiO2

Bu ürün daha sonra reaksiyona girecek ve oluşmaya devam edecektir. lityum peroksit, Li2Ö2:

2LiO2 → Li2Ö2 + O2

Bu son reaksiyonun mekanizması doğrulanmadı ve kimyagerler neler olabileceğine dair bir teori geliştirmekte güçlük çekiyorlar. Bu pillerin bir başka önemli zorluğu da bir ideal bulmaktır çözücü bu reaksiyonların gerçekleştirileceği yer; eter - ve amide -bazlı çözücüler halihazırda kullanılmaktadır, ancak bu bileşikler, oksijen ile kolaylıkla reaksiyona girmekte ve ayrışmaktadır.[6] Uygun bir çözücünün direnebilmesi gerekir otoksidasyon pil için uzun bir yaşam döngüsü sağlamak için.

Bileşiğin Varlığı

Lityum süperoksitin baskın kullanımı, şarj edilebilir lityum piller. Yukarıdaki reaksiyonlarda gösterildiği gibi, bu lityum bileşiği, bir orta düzey, yapılacak çok araştırmanın olduğu bir alan. Araştırmacılar, bu piller tarafından sağlanabilecek potansiyel enerji için çok fazla beklentiye sahipler - bazıları bunun içten yanmalı motorla karşılaştırılabilir olduğunu söylüyor.[5]Bir çalışma iddia ediyor ki alkali süperoksitler atmosferdeki alkil metallerin işlevini de etkiler. Alkali metaller ağırlıklı olarak mezosfer ve süperoksitler, metalin fazla oksijenle reaksiyona girdiği bunun hemen altında bulunur.[7] Süperoksitler, yalnızca geçiş durumları olarak var olduklarından, önemli bir süre boyunca nadiren kararlıdırlar. Ocak 2016'da, ABD Argonne Ulusal Laboratuvarı'ndan araştırmacılar, kristalin LiO2'nin uygun bir Li-O2 pilde stabilize edilebileceğini iddia etti. grafen bazlı katot.[8]

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ a b c Bryantsev, V.S .; Blanco, M .; Faglioni, F. Lityum Süperoksit LiO2'nin Gaz Fazında Stabilitesi: Dimerizasyon ve Orantısızlık Reaksiyonlarının Hesaplamalı Çalışması. J. Phys. Chem. A, 2010, 114 (31), 8165–816.
  2. ^ Andrews, L.Kızılötesi Spektrum, Yapı, Titreşim Potansiyeli İşlevi ve Lityum Süperoksit Molekülü LiO'da Bağlanma2. J. Phys. Kimya. 1969, 50, 4288.
  3. ^ Lau, K.C .; Curtiss, L.A. Oksijen Basıncının Lityum Oksit Dökme Kristal Yapılarının Termodinamik Kararlılığının Yoğunluk Fonksiyonel Araştırması. J. Phys. Chem. 2011, 115 (47), 23625-23633.
  4. ^ Lindsay, D.M .; Garland, D.A. Matrisle İzole LiO2'nin ESR Spektrumları. J. Phys. Chem. 1987, 91(24), 6158-6161.
  5. ^ a b Das, U .; Lau, K.C .; Redfern, P.C .; Curtiss, L.A. Lityum Süperoksit Kümelerinin Yapısı ve Stabilitesi ve Li-O2 Pillerle İlişkisi. J. Phys. Kimya., 2014, 5 (5), 813-819.
  6. ^ Bryantsev, V.S .; Faglioni, F. Li-Havalı Piller için Eter ve Amid Bazlı Elektrolit Çözücülerin Otoksidasyon Kararlılığının Öngörülmesi. J. Phys. Chem. A. 2012, 116 (26), 7128–7138.
  7. ^ Uçak, J.M.C .; Rajasekhar, B .; Bartolotti, L. Lityum ve Sodyum Süperoksit Bağı Ayrılma Enerjilerinin Teorik ve Deneysel Olarak Belirlenmesi. J. Phys. Chem. 1989, 93, 3141-3145.
  8. ^ Lu, Haziran (2016). "Lityum süperoksit bazlı bir lityum - oksijen pil". Doğa. 529 (7586): 377–381. doi:10.1038 / nature16484. PMID  26751057. S2CID  4452883.