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Fluoruro di litio
	Un cristallo di LiF
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare	LiF
Massa molecolare (u)	25,94 u.
Aspetto	solido cristallino incolore o bianco
Numero CAS	7789-24-4
Numero EINECS	232-152-0
PubChem	224478
SMILES	[Li+].[F-]
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.)	2,64 (20 °C)
Solubilità in acqua	1,3 g/L (25 °C)
Temperatura di fusione	870 °C (1.143 K)
Temperatura di ebollizione	1,676 °C (1.949 K)
Indicazioni di sicurezza
Simboli di rischio chimico
	pericolo
Frasi H	301 - 335 - 315 - 319
Consigli P	302+352 - 305+351+338 - 309+310
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Il fluoruro di litio è il composto binario tra il litio, il primo degli elementi metallici e il fluoro, l'elemento non metallico più elettronegativo, e la sua formula è LiF. È anche il sale di litio dell'acido fluoridrico. A temperatura ambiente si presenta in forma di cristalli cubici incolori e inodori,^[2] o anche come polvere microcristallina bianca, ma il sapore è tra il salino e l'amaro.^[3] Di esso si riescono ad ottenere grandi cristalli, che vengono usati in ottica per la loro alta trasparenza in ampie zone dell'infrarosso e dell'ultravioletto.^[4]^[5] È un composto tossico e irritante.

Proprietà e struttura cristallina

Il fluoruro di litio è un composto molto stabile, ΔH_ƒ° = -598,65 kJ/mol.^[6] Chimicamente è classificato come un solido ionico, formulato come Li⁺F^-, avente nel cristallo lo stesso reticolo cubico del cloruro di sodio;^[7] ma è di gran lunga meno solubile in acqua rispetto ad esso, dato che la sua energia reticolare è maggiore della sua energia di idratazione^[8] e, a differenza degli altri alogenuri di litio, LiF non forma idrati; è tuttavia solubile in soluzioni acquose di acido fluoridrico^[9] e degli acidi nitrico e solforico, ma non così in quelle di acido cloridrico.^[4] Le soluzioni acquose del fluoruro di litio sono lievemente alcaline (pH = ~ 8), poiché il sale deriva dalla combinazione di una base forte (idrossido di litio) con un acido debole (acido fluoridrico):

LiOH + HF → LiF + H₂O

Il cristallo di LiF ha una durezza di 4 sulla scala Mohs, una densità di 2,639 g/cm³ e una costante dielettrica relativa ε_r = 9,0.^[10] Presenta un indice di rifrazione di 1,39126 (a λ = 633 nm); la sua conducibilità termica è 11,3 W/(m×K), il suo calore specifico è di 1562 J/(kg×K) e il suo coefficiente di dilatazione cubica è 37×10⁻⁶ K⁻¹.^[11] Il fluoruro di litio cristallino è un ottimo materiale isolante, l'intervallo energetico tra la sua banda di valenza (piena) e la successiva banda di conduzione (vuota a 0 K) ammonta a ben 14,2 eV,^[12] il valore più alto per gli alogenuri di litio; il corrispondente valore per il diamante è 5,47 eV, per confronto.^[13]

Da indagini diffrattometriche con raggi X è noto che LiF cristallizza nel sistema cubico (gruppo spaziale N° 225) con una cella elementare il cui lato è a = 402,6 pm, nella quale il litio e il fluoro sono entrambi esacoordinati ottaedricamente.

La distanza tra Li e F è di 200,9 pm^[14] e questa distanza è inferiore alla somma di qualsiasi coppia di raggi ionici si scelga per Li⁺ e F^- (Pauling, Goldschmidt, Shannon, Ladd): la densità elettronica raggiunge un minimo lungo la linea congiungente il litio con il fluoro, ma non si annulla; inoltre, il catione appare avere raggio maggiore del suo raggio ionico e l'anione raggio minore. Questo fenomeno è consistente con il trasferimento di una piccola quota di densità elettronica dall'anione al catione e quindi di un piccolo contributo covalente al legame essenzialmente ionico in LiF,^[14]^[15] contributo che è più accentuato nell'idruro LiH. Il LiF in fase vapore è costituito da molecole biatomiche fortemente polari, il cui momento di dipolo ammonta a 6,33 D,^[16] che è maggiore di quello della molecola dell'idruro di litio (5,88 D^[17]); la sua energia di ionizzazione è di 11,3 eV e la sua affinità elettronica calcolata è 0,5 eV.^[18]^[19]

Applicazioni

Nei sali fusi

Il fluoro è prodotto tramite elettrolisi dell'idrogenodifluoruro di potassio fuso KHF₂. L'elettrolisi procede in maniera più efficiente quando all'elettrolita viene aggiunta una parte di fluoruro di litio, probabilmente perché facilita la formazione di un'interfaccia Li-C-F sulla superficie degli elettrodi di carbonio impiegati nel processo.^[20] Un sale fuso di ampio utilizzo è una miscela di fluoruro di litio, fluoruro di sodio e fluoruro di potassio.

In ottica

A causa della sua ampia banda proibita, il fluoruro di litio in cristalli è il materiale noto più trasparente alle corte lunghezze d'onda della luce ultravioletta; viene pertanto impiegato nell'ottica UV specialistica^[21] e come mezzo per il rilevamento dell'esposizione a radiazioni ionizzanti (raggi gamma, particelle beta e neutroni - questi ultimi indirettamente per reazione nucleare (n,alfa) con litio-6) nei dosimetri a termoluminescenza.

Il fluoruro di litio (altamente arricchito dell'isotopo litio-7) costituisce la componente base della miscela di fluoruri preferita per l'impiego nei reattori nucleari a sale fuso, dove una miscela di fluoruro di litio e fluoruro di berillio funge da solvente per i fluoruri di uranio e torio. Il fluoruro di litio è molto stabile, le miscele LiF/BeF₂ hanno punto di fusione basso e le proprietà neutroniche adatte per l'utilizzo nel reattore.

Note

^ scheda del fluoruro di litio su IFA-GESTIS Archiviato il 16 ottobre 2019 in Internet Archive.
^ (DE) Arnold F. Holleman, Egon Wiberg e Nils Wiberg, Anorganische Chemie, 103ª ed., De Gruyter, 2017, p. 1487, ISBN 978-3-11-026932-1.
^ (EN) Lithium Fluoride (LiF) Crystal, su PhysicsOpenLab. URL consultato il 13 marzo 2023.
^ ^a ^b Lithium fluoride, su www.chembk.com. URL consultato il 6 marzo 2023.
^ R K Bagai, R K Jain e A V R Warrier, Optical properties of LiF:Mn, in Journal of Physics C: Solid State Physics, vol. 7, n. 6, 21 marzo 1974, pp. 1219–1223, DOI:10.1088/0022-3719/7/6/020. URL consultato il 13 marzo 2023.
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^ (EN) Lithium Fluoride, su Princeton Scientific. URL consultato il 13 marzo 2023.
^ Material: Lithiumfluorid (LiF) - Korth Kristalle GmbH, su web.archive.org, 12 settembre 2017. URL consultato il 13 marzo 2023 (archiviato dall'url originale il 12 settembre 2017).
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^ lithium hydride, su www.stenutz.eu. URL consultato il 7 marzo 2023.
^ (EN) Francisco Alberto Fernandez-Lima, Omar P. Vilela Neto e André Silva Pimentel, Theoretical and Experimental Study of Negative LiF Clusters Produced by Fast Ion Impact on a Polycrystalline 7 LiF Target, in The Journal of Physical Chemistry A, vol. 113, n. 52, 31 dicembre 2009, pp. 15031–15040, DOI:10.1021/jp905138d. URL consultato il 13 marzo 2023 (archiviato dall'url originale il 13 marzo 2023).
^ (EN) Lithium fluoride, su webbook.nist.gov. URL consultato il 13 marzo 2023.
^ J. Aigueperse, P. Mollard, D. Devilliers, M. Chemla, R. Faron, R. Romano, J. P. Cuer, “Fluorine Compounds, Inorganic” - Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim, 2005. DOI: 10.1002/14356007.a11_307.
^ Crystran Ltd., a manufacturer of infrared and ultraviolet optics, su crystran.co.uk. URL consultato il 28 dicembre 2010 (archiviato dall'url originale il 18 aprile 2012).