フッ化リチウム – metoree本番管理

フッ化リチウムとは

フッ化リチウム (英: Lithium Fluoride) とは、リチウムとフッ素からなる無機化合物で、化学式LiFで表されます。白色もしくはほとんど白色の無臭の粉末です。

水への溶解度は低く、ほどんど溶解しません。紫外線に対する透過率が最も高い物質であることが知られており、特殊な光学材料として用いられます。融点が1,063℃と非常に高く、硬度も高いため、高温環境でも安定して使用できるのが特徴です。

フッ化リチウムはリチウム電池に用いられるヘキサフルオロリン酸リチウムの原材料となるほか、原子力発電所の冷却剤や紫外線光学素材など、さまざまな分野で使用されています。

フッ化リチウムは、主にリチウム電池の原料や原子炉の冷却剤、光学材料、導電性素材などに用いられます

フッ化リチウムは、リチウム電池の電解液であるヘキサフルオロリン酸リチウムの前駆体です。フッ化リチウムをフッ化水素および五塩化リンと反応させることで、ヘキサフルオロリン酸リチウムを作ることができます。

フッ化リチウムは、化学的に極めて安定であることが知られています。フッ化リチウムを高濃縮したものは、フッ化ベリリウムと混合して原子炉の冷却剤として使用されます。

フッ化リチウムとフッ化ベリリウムと混合溶媒 (FLiBe) は融点が低く (360〜459℃、680〜858°F) 、高い熱伝導性があり、フッ化物塩の組合せの中では最も効率的に原子炉内部の熱を分散させることが可能です。

フッ化リチウムの結晶は、紫外線に対する透過率が最も高い物質です。この特性を活かして、フッ化リチウムは紫外スペクトル用の特殊な光学部品の原料として使用されます。

また、フッ化リチウムはX線スペクトロメトリーの回折結晶やガンマ線、ベータ線といった電離放射線被曝を記録する機器にも用いられています。

フッ化リチウムの誘電率は9.0と高いことから、電子注入を強化するためのカップリング層として有機LEDおよびの構文氏LED用のカソードに広く用いられます。この時用いられるフッ化リチウム層の厚さは、通常1nm程度です。

フッ化リチウムは、リチウムとフッ素からなる無機化合物で、化学式LiFで表されます。分子量は25.94です。

無色透明の結晶で、水にはほとんど溶けませんが、エタノールやジメチルホルムアミドには容易に溶けます。融点は1,063℃、沸点は1,686℃と高い融点・沸点を有しています。

イオン結晶の一種であり、Li+とF-のイオンから構成されています。この結晶は立方晶系の構造を持ち、格子定数が3.01Åであるため、非常に硬い物質です。また、フッ化リチウムは、熱伝導性に優れており、電気伝導性も良好であるため、工業的に非常に重要な物質と言えます。

フッ化リチウムはイオン化合物であり、Li+とF-のイオンから構成されています。フッ化リチウムのイオン結晶は、リチウムイオンとフッ化物イオンが交互に配置された立方晶系の構造となっています。

この単位格子の格子定数は約3.01Åです。フッ化リチウムはイオン半径が非常に小さく、単位格子構造が密であるため、非常に硬くなっています。

フッ化リチウムの一般的な製法は、硫酸リチウム,炭酸リチウム、硝酸リチウム、塩化リチウム等の水溶性リチウム塩と、フッ化水素酸とを反応させる方法です。

硫酸リチウムを例にとった反応式は以下の通りです

Li2SO4 + HF → LiF↓ + LiHSO4

この方法では、リチウム塩水溶液を少量ずつフッ化水素酸溶液に添加し、フッ化リチウムの沈殿を反応物として得ます。得られたフッ化リチウムをろ別し、水洗浄した後に乾燥することにより、粉末状のフッ化リチウムを得られます。

参考文献
https://www.stella-chemifa.co.jp/products/files/05140600_J-1_20210401.pdf