Fluorure de lithium

Le fluorure de lithium est un composé inorganique de formule LiF. Il est notamment utilisé comme matériau pour fabriquer des prismes pour les spectrophotomètres. Il transmet les ultraviolets.

Fluorure de lithium
un cristal de fluorure de lithium
Identification
Nom UICPA	Fluorure de lithium
No CAS	7789-24-4
No ECHA	100.029.229
No CE	232-152-0
SMILES	[Li+].[F-] PubChem, vue 3D
InChI	Std. InChI : vue 3D InChI=1S/FH.Li/h1H;/q;+1/p-1 Std. InChIKey : PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M
Apparence	poudre blanche ou cristaux cubiques
Propriétés chimiques
Formule	FLiLiF
Masse molaire[1]	25,939 ± 0,002 g/mol F 73,24 %, Li 26,76 %,
Moment dipolaire	6,327 4 ± 0,000 2 D [2]
Propriétés physiques
T° fusion	848,2 °C [3]
T° ébullition	1 673 °C [3]
Solubilité	1,3 g·l-1 eau à 25 °C
Masse volumique	2,640 g·cm-3 [3]
Pression de vapeur saturante	1 mmHg (1 047 °C)[3]
Thermochimie
ΔfH0solide	−616,0 kJ·mol-1 (25 °C)[3]
ΔfusH°	27,09 kJ·mol-1 [3]
ΔvapH°	147 kJ·mol-1 (1 atm, 1 673 °C)[4]
Cp	41,6 J·K-1·mol-1 (25 °C)[3]
Cristallographie
Système cristallin	cubique
Symbole de Pearson	${\displaystyle cF8\,}$ [5]
Classe cristalline ou groupe d’espace	Fm3m (n°225) [5]
Strukturbericht	B1[5]
Structure type	NaCl[5]
Propriétés optiques
Indice de réfraction	${\displaystyle n_{620}^{}}$ 1,391 5
Précautions
SIMDUT[6]
D2B, D2B : Matière toxique ayant d'autres effets toxiques Divulgation à 1,0% selon la liste de divulgation des ingrédients
Écotoxicologie
DL50	cochons d'inde 0,2 g·kg-1
Composés apparentés
Autres cations	Fluorure de sodium Fluorure de potassium Fluorure de rubidium Fluorure de césium Fluorure de francium
Autres anions	Chlorure de lithium Bromure de lithium Iodure de lithium Astature de lithium
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
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Applications

Précurseur de l'hexafluorophosphate de lithium pour les batteries

Le fluorure de lithium réagit avec le fluorure d'hydrogène (HF) et le pentachlorure de phosphore pour former de l'hexafluorophosphate de lithium Li[PF₆], un ingrédient de l'électrolyte des batteries lithium-ion.

Dans les sels fondus

Le fluor est produit par électrolyse du bifluorure de potassium fondu. Cette électrolyse se déroule plus efficacement lorsque l'électrolyte contient quelques pour cent de LiF, peut-être parce qu’elle facilite la formation d’une interface Li-C-F sur les électrodes de carbone^[7]. Un sel fondu utile, FLiNaK (en), se compose d’un mélange de LiF, ainsi que de fluorure de sodium et de fluorure de potassium. Le principal réfrigérant du réacteur expérimental à sels fondus était le FLiBe ; 2LiF·BeF₂ (mélange 66 % molaire de LiF, 33 % molaire de BeF₂).

Optique

En raison de la large bande interdite du LiF, ses cristaux sont transparents au rayonnement ultraviolet de courte longueur d’onde, plus que tout autre matériau. Le LiF est donc utilisé dans les optiques spécialisées pour le spectre ultraviolet du vide^[8] (Voir aussi fluorure de magnésium). Le fluorure de lithium est également utilisé comme cristal diffractant en spectrométrie à rayons X.

Détecteurs de rayonnements

Il est également utilisé comme moyen d'enregistrer l’exposition aux rayonnements ionisants des rayons gamma, des particules bêta et des neutrons (indirectement, à l'aide de la réaction nucléaire ⁶Li (n,alpha)) dans les dosimètres thermoluminescents. La nanopoudre de ⁶LiF enrichie à 96 % a été utilisée comme matériau de remplissage réactif aux neutrons pour les détecteurs de neutrons semi-conducteurs microstructurés (MSND)^[9].

Réacteurs nucléaires à sels fondus

Le fluorure de lithium (hautement enrichi en l'isotope commun lithium 7) constitue le constituant de base du mélange de sels de fluorure préféré utilisé dans les réacteurs nucléaires à fluorure liquide. En règle générale, le fluorure de lithium est mélangé avec du fluorure de béryllium pour former un solvant de base (FLiBe), dans lequel des fluorures d’uranium et de thorium sont introduits. Le fluorure de lithium est exceptionnellement stable chimiquement et les mélanges LiF/BeF₂ (FLiBe) ont des points de fusion bas (360 à 459 °C, soit 680 à 858 °F) et les meilleures propriétés neutroniques des combinaisons de sels de fluorure appropriées pour une utilisation en réacteur. Le MSRE a utilisé deux mélanges différents dans les deux circuits de refroidissement.

Cathode pour PLED et OLED

Le fluorure de lithium est largement utilisé dans les PLED et les OLED comme couche de couplage pour améliorer l’injection d’électrons. L’épaisseur de la couche de LiF est généralement d’environ 1 nm. La constante diélectrique (ou permittivité relative, ε) de LiF est de 9,0^[10].

Occurrence naturelle

Le fluorure de lithium naturel est connu sous le nom de gricéite^[11], un minéral extrêmement rare.

Références

1. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
2. (en) David R. Lide, Handbook of chemistry and physics, Boca Raton, CRC, 16 juin 2008, 89^e éd., 2736 p. (ISBN 978-1-4200-6679-1 et 1-4200-6679-X), p. 9-50
3. « Lithium fluoride », sur Hazardous Substances Data Bank (consulté le 10 mars 2010).
4. (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, 2009, 90^e éd., 2804 p., Relié (ISBN 978-1-4200-9084-0)
5. (en) « The NaCl (B1) Structure », sur cst-www.nrl.navy.mil (consulté le 17 décembre 2009).
6. « Fluorure de lithium » dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 25 avril 2009
7. (en) Aigueperse J, Mollard P, Devilliers D, Chemla M, Faron R, Romano R, Cuer JP, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim, Wiley-VCH, 2005 (ISBN 9783527303854, DOI 10.1002/14356007.a11_307), « Fluorine Compounds, Inorganic »
8. (en) « Lithium Fluoride (LiF) Optical Material », sur Crystran 19, 2012
9. (en) McGregor DS, Bellinger SL, Shultis JK, « Present status of microstructured semiconductor neutron detectors », Journal of Crystal Growth, vol. 379,‎ 2013, p. 99–110 (DOI 10.1016/j.jcrysgro.2012.10.061, Bibcode 2013JCrGr.379...99M, hdl 2097/16983 )
10. (en) Andeen C, Fontanella J, Schuele D, « Low-Frequency Dielectric Constant of LiF, NaF, NaCl, NaBr, KCl, and KBr by the Method of Substitution », Phys. Rev. B, vol. 2, n^o 12,‎ 1970, p. 5068–73 (DOI 10.1103/PhysRevB.2.5068, Bibcode 1970PhRvB...2.5068A)
11. (en) « Griceite mineral information and data » [archive du 7 mars 2014], sur Mindat.org (consulté le 22 janvier 2014)

Voir aussi

Liens externes

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