Сульфид лития

Сульфид лития
Сульфид лития
Сульфид лития: вид молекулы
Общие
Систематическое наименование Сульфид лития
Химическая формула Li2S
Эмпирическая формула Li2S
Физические свойства
Состояние (ст. усл.) твёрдое
Молярная масса 46,95 г/моль
Плотность 1,66[1] г/см³
Термические свойства
Температура плавления 950[1] °C
Температура кипения 1527[2] °C
Энтальпия образования (ст. усл.) −447[3] кДж/моль
Классификация
Рег. номер CAS 12136-58-2
Рег. номер EINECS 235-228-1
RTECS OJ6439500

Сульфи́д ли́тия, сернистый литий — Li2S, неорганическое бинарное соединение, литиевая соль сероводородной кислоты.

Содержание

Физические свойства

Сульфид лития представляет собой светло-жёлтое[1] или бесцветное кристаллическое вещество[4], характеризующееся гранецентрированной кубической решёткой типа флюорита[5] (a = 0,571 нм, z = 4, пространственная группа Fm3m[6]), хорошо растворимое в воде, растворимое в спирте. Не образует кристаллогидратов.

Основные термодинамические характеристики[3]:

Химические свойства

  • Сульфид лития, растворяясь в воде, подвергается гидролизу[1]:
\mathsf{Li_2S+8H_2O=2[Li(H_2O)_4]^++S^{2-}}
\mathsf{S^{2-}\!+H_2O}\leftrightarrows\mathsf{HS^-\!+HO^-}.
Пропуская через водный раствор сероводород, реакцию гидролиза можно сместить вправо:
\mathsf{Li_2S+H_2S=2LiHS}.
Образующийся сильно гигроскопичный гидросульфид лития можно выделить в чистом виде[5].
  • Водный раствор под действием кислорода воздуха на холоду постепенно окисляется, образуя осадок элементарной серы:
\mathsf{2Li_2S+2H_2O+O_2=2S}\!\downarrow\!\mathsf{+\ 4LiOH}.
Во влажном воздухе вещество постепенно окисляется до тиосульфата[4]:
\mathsf{2Li_2S+H_2O+2O_2=Li_2S_2O_3+2LiOH}.
  • При действии окислителей (O2, KClO3, PbO2 и пр.) при нагревании свыше 300 °C сульфид лития окисляется до сульфата[1]:
\mathsf{Li_2S+2O_2=Li_2SO_4}.
\mathsf{2Li_2S+3Cl_2=4LiCl+S_2Cl_2}.
Иначе протекает реакция с йодом при температуре около 200 °C[5]:
\mathsf{Li_2S+I_2=2LiI+S}.
  • С водородом не реагирует даже при высокой температуре[6].
  • Вступает в реакции с разбавленными кислотами с выделением сероводорода:
\mathsf{Li_2S+2HCl=2LiCl+H_2S}\!\uparrow.
\mathsf{Li_2S+4HNO_3=2LiNO_3+2NO_2}\!\uparrow\mathsf{+\ S}\!\downarrow\mathsf{+\ 2H_2O}
\mathsf{Li_2S+3H_2SO_4=2LiHSO_4+SO_2}\!\uparrow\mathsf{+\ S}\!\downarrow\mathsf{+\ 2H_2O}.

Получение

Одна из потенциальных проблем при получении сульфида лития заключается в легкости его окисления, особенно в присутствии воды. Кроме того, вследствие гидролиза препаративные методы, основанные на реакциях обмена в водных растворах, обычно непригодны.

Так как сульфид лития не встречается в природе в виде минерального сырья, существуют следующие промышленные способы его получения[1][7]:

  • реакция металлического лития с элементарной серой при нагревании выше 130 °C[8]:
\mathsf{2Li+S=Li_2S};
  • взаимодействие гидрида лития с элементарной серой при температуре 300-350 °C:
\mathsf{2LiH+2S=Li_2S+H_2S}\!\uparrow;
\mathsf{Li_2O+H_2S=Li_2S+H_2O}\!\uparrow
\mathsf{Li_2CO_3+H_2S=Li_2S+H_2O\!\uparrow\!+\ CO_2}\!\uparrow;
\mathsf{Li_2SO_4+4H_2}\ \xrightarrow{600-700^oC}\ \mathsf{Li_2S+4H_2O}\!\uparrow,
\mathsf{Li_2SO_4+4C}\ \xrightarrow{800-900^oC}\ \mathsf{Li_2S+4CO}\!\uparrow.

Среди прочих возможных методов производства можно отметить[9]:

\mathsf{2LiOH+3S=Li_2S+H_2S\!\uparrow\!+SO_2}\!\uparrow;
  • взаимодействие гидроксида лития с сероводородом в среде апротонного органического растворителя:
\mathsf{2LiOH+H_2S=Li_2S+2H_2O}.

Полисульфиды лития

Для лития, в отличие от других щелочных металлов, полисульфиды не являются характерными соединениями и их получение требует особых условий[10][5].

Наиболее изучены[5]:
\mathsf{Li_2S_2}дисульфид лития, жёлтый порошок, получаемый кипячением спиртового раствора гидросульфида лития с избытком серы в токе водорода:

\mathsf{2LiHS+S=Li_2S_2+H_2S}.

\mathsf{Li_2S_4}тетрасульфид лития, неустойчивое вещество, получаемое реакцией лития с серой в жидком аммиаке:

     \mathsf{2Li+S=Li_2S}, \mathsf{Li_2S_2+2S=Li_2S_4},
     \mathsf{Li_2S+S=Li_2S_2},         \mathsf{Li_2S_4+(x-4)S=Li_2S_x}.

Применение

Сульфид лития входит в состав анодов[11] и твёрдого электролита для литиевых элементов питания (батареек и аккумуляторов)[12]. Также используется как депиляционный агент в косметических средствах[13].

Может использоваться как компонент в производства стёкол с высокой ионной проводимостью[14].

В современной органической химии сульфид лития иногда используется в качестве сульфидирующего агента, например, в следующей реакции[15]:

Пример использования сульфида лития в качестве сульфидирующего агента.

Также имеются данные об использовании этого вещества в качестве катализатора при защите гидроксильных групп через получение триметилсилилового эфира[16].

Опасность для здоровья

Опасность для здоровья сульфида лития определяется как токсичностью ионов лития из-за хорошей растворимости соединения в воде, так и токсичностью сероводорода, образующегося вследствие гидролиза этой соли.

Литий поражает центральную нервную систему, вызывая тремор рук, тошноту, повышенное мочеиспускание, нечленораздельность речи, вялость, сонливость, головокружение, жажду. Эффекты от длительного воздействия — апатия, анорексия, утомляемость, летаргия, мышечная слабость, изменения в ЭКГ. Долговременное токсическое действие вызывает гипотиреоз, лейкоцитоз, отёк и увеличение веса, полидипсию/полиурию, нарушение памяти, конвульсии, почечную недостаточность, шок, гипотонию, сердечные аритмии, кому, смерть[17].

Сероводород вызывает раздражение слизистых оболочек глаз и дыхательных путей[17].

Примечания

  1. 1 2 3 4 5 6 Лидин Р.А., Молочко В.А., Андреева Л.Л. Химические свойства неорганических веществ / Под редакцией проф. Р.А.Лидина. — 3-е изд.. — М.: «Химия», 2000. — С. 17. — ISBN 5-7245-1163-0
  2. Lithium Sulfide  (англ.). The Chemical Database. Hardy Research Group, Department of Chemistry, The University of Akron. Архивировано из первоисточника 7 апреля 2012. Проверено 17 сентября 2009.
  3. 1 2 Лидин Р.А., Андреева Л.Л., Молочко В.А. Константы неорганических веществ: справочник / Под редакцией проф. Р.А.Лидина. — 2-е изд., перераб. и доп.. — М.: «Дрофа», 2006. — С. 483. — ISBN 5-7107-8085-5
  4. 1 2 Турова Н.Я. Неорганическая химия в таблицах. — М.: Высший химический колледж РАН, 1997. — С. 85.
  5. 1 2 3 4 5 6 Плющев В.Е., Степанов Б.Д. Химия и технология соединений лития, рубидия и цезия. — М.: «Химия», 1970. — С. 37-38.
  6. 1 2 Литий // Химическая энциклопедия / Главный редактор И. Л. Кнунянц. — М.: «Советская энциклопедия», 1988. — Т. 1. — С. 1201-1202.
  7. Sulfides  (англ.). Technical Publications. Cerac Inc. Архивировано из первоисточника 4 декабря 2012. Проверено 18 сентября 2009.
  8. Данный способ можно рекомендовать также в качестве лабораторного.
  9. Method of manufacturing lithium sulfide  (англ.). FreePatentsOnline. Архивировано из первоисточника 7 апреля 2012. Проверено 18 сентября 2009.
  10. Полисульфиды калия и натрия могут быть получены простым сплавлением твердых компонентов (серы и сульфида металла соответственно). Для сульфида лития этот способ неприменим.
  11. Henriksen G., Kaun T., Jansen A., Prakash J., Vissers D. Advanced cell technology for high-perfomance Li-Al/FeS2 secondary batteries // Molton Salts XI / Edited by H. C. De Long, P. C. Trulove, S. Deki, G. R. Stafford. — Proceedings Series. — Pennington, New Jersey, USA: The Electrochemical Society, Inc., 1998. — P. 302-305. — ISBN 1-56677-205-2
  12. Tatsumisago M, Wakihara M, Iwakura C, Kohjiya S, Tanaka I. Solid state ionics for batteries / Editor-in-chief: Minami T. — Springer, 2005. — P. 32. — ISBN 978-4-431-24974-0
  13. Depilating Ingredients  (англ.). MakingCosmetics.com Inc. Архивировано из первоисточника 7 апреля 2012. Проверено 17 сентября 2009.
  14. Зарецкая Г.Н. Влияние содержания сульфида лития на свойства и структуру стекол системы LiPO3-Li2S (pdf). Российская Академия Естествознания. Архивировано из первоисточника 7 апреля 2012. Проверено 18 сентября 2009.
  15. Devillanova F. A. Handbook of chalcogen chemistry: new perspectives in sulfur, selenium and tellurium. — Royal Society of Chemistry, 2006. — P. 312. — ISBN 978-0-85404-366-8
  16. Bioactive natural products // Studies in Natural Products Chemistry / Edited by Professor Atta-ur Rahman. — Elsevier Ltd., 2000. — Т. 24. — P. 85. — ISBN 978-0-44442-971-1
  17. 1 2 Lithium Sulfide  (англ.). Material Safety Data Sheets. Electronic Space Products International. Архивировано из первоисточника 7 апреля 2012. Проверено 17 сентября 2009.



Wikimedia Foundation. 2010.

См. также в других словарях:

  • Сульфид алюминия — Общие …   Википедия

  • Сульфид хрома(II) — Общие Систематическое наименование Сульфид хрома(II) Традиционные названия Сернистый хром Химическая формула CrS Физические свойства Состояние ( …   Википедия

  • Сульфид хрома(III) — Общие Систематическое наименование Сульфид хрома(III) Традиционные названия Сернистый хром Химическая формула Cr2S3 Физические свойства …   Википедия

  • Сульфид золота(I) — Общие Систематическое наименование Сульфид золота(I) Традиционные названия сернистое золото Химическая формула Au2S Физические свойства Состояние …   Википедия

  • Сульфид германия(IV) — Общие Систематическое наименование Сульфид германия; дисульфид германия Традиционные названия Сернистый германий Химическая формула GeS2 Физические свойства …   Википедия

  • Сульфид золота(II) — Общие Систематическое наименование Сульфид золота(II) Традиционные названия Сернистое золото Химическая формула AuS Физические свойства Состояние ( …   Википедия

  • Сульфид золота(III) — Общие Систематическое наименование Сульфид золота(III) Традиционные названия Сернистое золото Химическая формула Au2S3 Физические свойства …   Википедия

  • Сульфид кремния — Сульфид кремния …   Википедия

  • Сульфид марганца(II) — Общие …   Википедия

  • Сульфид германия(II) — Общие Систематическое наименование Сульфид германия Традиционные названия Сернистый германий Химическая формула GeS Физические свойства Состояние ( …   Википедия

Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»