Бромистый литий

Бромистый литий (химическая формула LiBr) — неорганическое бинарное соединение лития и брома, представляющее собой бесцветную кристаллическую соль. Относится к классу галогенидов щелочных металлов. Обладает высокой гигроскопичностью и хорошо растворим в воде, спирте и эфире. Основное промышленное применение — в качестве рабочего тела в абсорбционных холодильных машинах (абсорбционных бромистолитиевых холодильных установках). Также используется в фармацевтике, пиротехнике и органическом синтезе.

Физические и химические свойства

Бромистый литий представляет собой белое кристаллическое вещество с кубической решёткой типа NaCl. Температура плавления составляет около 552 °C, температура кипения — 1265 °C. Плотность при 25 °C — 3,464 г/см³.

Соединение чрезвычайно гигроскопично: на воздухе оно активно поглощает влагу, образуя кристаллогидраты. Наиболее устойчивыми являются моногидрат LiBr·H₂O и дигидрат LiBr·2H₂O. При растворении в воде выделяется значительное количество тепла (энтальпия растворения — −48,9 кДж/моль). Растворимость в воде высокая и сильно зависит от температуры: при 20 °C она составляет около 60 г на 100 г воды, при 100 °C — более 120 г на 100 г воды. Водные растворы бромистого лития обладают высокой плотностью и низкой вязкостью.

Химически бромистый литий является типичной солью. В водном растворе диссоциирует на ионы Li⁺ и Br⁻. Вступает в реакции обмена с другими солями, например, с нитратом серебра образует осадок бромида серебра. При электролизе расплава или раствора на катоде выделяется литий, на аноде — бром. С соединениями, содержащими аммиак, может образовывать аммиакаты.

Получение

Основным промышленным способом получения бромистого лития является реакция между карбонатом лития (Li₂CO₃) и бромистоводородной кислотой (HBr):

Li₂CO₃ + 2 HBr → 2 LiBr + H₂O + CO₂↑

Также возможно получение путём взаимодействия гидроксида лития с бромом или бромистоводородной кислотой:

LiOH + HBr → LiBr + H₂O

В лабораторных условиях бромистый литий синтезируют прямым взаимодействием металлического лития с бромом в инертной атмосфере или в среде безводного эфира. Полученный продукт очищают перекристаллизацией из водного раствора с последующей сушкой в вакууме.

Применение

Абсорбционные холодильные машины

Основная и наиболее массовая область применения бромистого лития — использование в качестве рабочего раствора в абсорбционных бромистолитиевых холодильных установках (АБХМ). В таких машинах бромистый литий выступает в роли абсорбента — вещества, поглощающего пары хладагента (воды). Высокая гигроскопичность и способность концентрированных растворов поглощать водяной пар при низких давлениях делают LiBr идеальным абсорбентом. АБХМ находят применение в системах кондиционирования воздуха, промышленного охлаждения, а также в теплонасосных установках. Преимуществами таких систем являются низкое энергопотребление (используется тепло, а не механическая работа) и экологическая безопасность (вода — хладагент, бромистый литий — нетоксичен).

Фармацевтика

Ранее бромистый литий использовался в медицине как седативное и противосудорожное средство, подобно другим бромидам (например, бромиду калия). Однако в настоящее время его применение в качестве лекарственного препарата практически полностью вытеснено более современными и безопасными средствами, в частности, препаратами лития (карбонатом лития) для лечения биполярного аффективного расстройства. В современной фармацевтике бромистый литий может применяться как промежуточное соединение в синтезе некоторых лекарственных веществ.

Пиротехника

Бромистый литий используется в пиротехнических составах для окрашивания пламени в красный цвет. Ионы лития при горении дают характерное карминово-красное свечение. Однако LiBr менее распространён в этой области, чем нитрат лития или хлорат лития, из-за его высокой гигроскопичности, что может приводить к отсыреванию составов.

Органический синтез

В органической химии безводный бромистый литий применяется как катализатор или реагент в некоторых реакциях, например, в реакции Вильямсона для синтеза простых эфиров, а также в процессах изомеризации и дегидратации. Его используют как источник бромид-иона в средах, где другие бромиды (например, KBr) плохо растворимы.

Безопасность и токсичность

Бромистый литий относится к веществам умеренной токсичности (3-й класс опасности по ГОСТ 12.1.007-76). При попадании на кожу или слизистые оболочки может вызывать раздражение. При приёме внутрь в больших дозах возможны отравления, проявляющиеся тошнотой, рвотой, диареей, нарушениями со стороны центральной нервной системы (атаксия, тремор, спутанность сознания). Хроническое воздействие может приводить к бромизму — состоянию, связанному с накоплением брома в организме. При работе с бромистым литием необходимо использовать средства индивидуальной защиты (перчатки, очки, респиратор). Хранить вещество следует в герметично закрытой таре в сухом месте, исключая контакт с влагой воздуха.

Интересные факты

• Водные растворы бромистого лития обладают одной из самых высоких плотностей среди всех водных растворов солей при одинаковой концентрации, что позволяет использовать их в качестве тяжёлых жидкостей для разделения минералов.
• В 1960-е годы в СССР были разработаны и серийно выпускались абсорбционные бромистолитиевые холодильные машины, которые применялись для охлаждения промышленных объектов и в системах кондиционирования.
• Бромистый литий является одним из немногих соединений лития, которое не проявляет ярко выраженных психотропных свойств, характерных для других солей лития (например, карбоната).

Источники

• Гринвуд Н., Эрншо А. Химия элементов. — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008. — Т. 1. — С. 97-100.
• Лидин Р. А., Молочко В. А., Андреева Л. Л. Химические свойства неорганических веществ. — М.: Химия, 2000. — С. 124-125.
• Справочник по растворимости / Под ред. В. В. Кафарова. — М.: Издательство АН СССР, 1961. — Т. 1. — С. 456-458.
• Патент РФ № 2150960. Способ получения бромистого лития / В. А. Кессельман и др. — 2000.
• Холодильная техника: энциклопедический справочник / Под ред. А. В. Быкова. — М.: Машиностроение, 1993. — С. 78-82.