Alumanur de liti

LPlantilla:'alumanur de liti, també anomenat hidrur d'alumini i liti, és un compost iònic format per anions alumanur, $\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4{\phantom{A}}^{-}$, i cations liti, $\mathrm{L}\mathrm{i}{\phantom{A}}^{+}$, de fórmula $\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4$. S'utilitza en la síntesi d'altres productes químics, com a catalitzador de polimerització, com a font d'hidrogen, $\mathrm{H}{\phantom{A}}_2$, i com a propulsor. Reacciona violentament amb l'aigua, alliberant hidrogen.

Història

Fou descobert el 1947 per A.E. Finholt, A.C. Bond i H.I. Schlesinger de la Universitat de Chicago, durant una investigació sobre els hidrurs de bor.

Propietats

Imatge de microscopi SEM de la pols de $\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4$

El $\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4$ és un sòlid blanc, però en les preparacions comercials es presenta lleugerament gris a causa de petites quantitats de contaminants. Aquest material es pot purificar per recristal·lització en dietilèter. El material pur és pirofòric però no els seus grans cristalls.

Es descompon lentament per a donar $\mathrm{L}\mathrm{i}{\phantom{A}}_3\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{H}{\phantom{A}}_6$ i hidrur de liti, $\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{H}$. Si s'escalfa no es fon sinó que, a uns 150 °C, es descompon.

És molt soluble en dietilèter (23 %) i soluble en altres dissolvents orgànics, com el tetrahidrofurà (11,5 %), el dibutilèter (2 %) i poc en dioxà (0,1 %).

El $\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4$ reacciona violentament amb l'aigua, incloent-hi la de la humitat atmosfèrica, amb despreniment d'hidrogen, la qual cosa proporciona un mètode útil per generar hidrogen en el laboratori. L'equació d'aquesta reacció és:

$$\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4+4\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{O}\mathrm{H}+\mathrm{A}\mathrm{l}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_3+4\mathrm{H}{\phantom{A}}_2$$

Estructura

Estructura cristal·lina del $\mathrm{\alpha }\text{-}\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4$; Els cations $\mathrm{L}\mathrm{i}{\phantom{A}}^{+}$ es representen de color porpra i els tetraedres de $\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4{\phantom{A}}^{-}$ són marrons.

Els anions alumanur, $\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4{\phantom{A}}^{-}$, tenen estructura tetragonal amb un àtom d'alumini enllaçat mitjançant enllaços covalents a quatre hidrògens situats als quatre vèrtexs del tetraedre. Aquest anió interacciona mitjançant atracció electroestàtica amb els cations liti, $\mathrm{L}\mathrm{i}{\phantom{A}}^{+}$.

A temperatura ambient i pressió atmosfèrica el $\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4$ es presenta en forma de sòlid que cristal·litza en el grup monoclínic P2₁/c, i s'anomena forma $\mathrm{\alpha }\text{-}\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4$, que conté quatre grups $\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4$ en la cel·la unitat. Si s'incrementa la pressió a 2,6 GPa es transforma en la forma $\mathrm{\beta }\text{-}\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4$ d'estructura tetragonal (grup espacial I41/a), amb només dos grups $\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4$ en la cel·la unitat. A uns 33,86 GPa s'obté la forma $\mathrm{\gamma }\text{-}\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4$ amb quatre grups $\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4$ dins la cel·la unitat d'estructura ortoròmbica (grup espacial Pmna).

Preparació

La primera síntesi del $\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4$ fou mitjançant la reacció entre hidrur de liti, $\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{H}$, i clorur d'alumini, $\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_3$:

$$4\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{H}+\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_3⟶\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4+3\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{C}\mathrm{l}$$

Actualment, la síntesi industrial utilitza sodi, alumini i hidrogen a gran pressió i temperatura per a produir l'alumanur de sodi, $\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4$. Posteriorment, es tracta amb clorur de liti, $\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{C}\mathrm{l}$, dissolt en dietilèter per obtindre el $\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4$:

$$\mathrm{N}\mathrm{a}+\mathrm{A}\mathrm{l}+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2⟶\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4$$$$\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4+\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{C}\mathrm{l}⟶\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4+\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}$$

Aplicacions

Es fa servir molt en la química orgànica com agent reductor. Sovint com a solució en dietilèter i tractat amb àcid convertirà èsters, àcids carboxílics, clorurs d'acil, aldehids i cetones en els seus corresponents alcohols. De manera similar converteix l'amida, compostos nitro, nitril, imines, oximes, i azides en amines.

El $\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4$ s'usa comunament per reduir els èsters i àcids carboxílics a alcohols primaris; abans de la utilització de $\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4$ era una conversió difícil.

En química inorgànica el $\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4$ es fa servir molt per preparar hidrurs de metall a partir dels corresponents halurs.

També s'han investigat com a possible acumulador d'hidrogen.

Bibliografia

• Plantilla:Ref-llibre
• Plantilla:Ref-llibre
• Plantilla:Ref-llibre
• Plantilla:Ref-llibre
• Plantilla:Ref-llibre Plantilla:Webarchive

Enllaços externs

• Plantilla:Ref-web
• Plantilla:Ref-web
• Plantilla:Ref-web