過塩素酸リチウム 化学特性,用途語,生産方法
外観
白色, 結晶～結晶性粉末
性質
1. 外観・溶解性・結晶
過塩素酸リチウムには無水物と三水和物があります。いずれも白色であり、無水物は結晶または結晶性粉末、三水和物は結晶です。過塩素酸リチウム三水和物は潮解性があります。水溶液からは三水和物の結晶として析出します。過塩素酸リチウムは無臭です。
無水物の融点は236℃、三水和物の融点は75℃です。水に可溶で、エタノール、アセトン、エーテル、酢酸エチルなどの溶媒にも可溶です。水に対しては25℃で37.5重量%になるほどの高い溶解度を有しています。高い溶解度が利用され、さまざまな分野で用いられています。
2. 酸化力
過塩素酸リチウムは溶液として用いられることが多く、過塩素酸イオンは希薄溶液では安定ですが、過塩素酸塩は一般に酸化剤です。
過塩素酸塩の酸化力の源は、含まれる塩素が塩素原子の最高酸化状態 (7価) であることです。この塩素原子は自身が還元され、周囲の物質を酸化する性質を持ちます。
溶解性
水に易溶。アルコールに易溶。水及びエタノールに溶けやすい。
解説
過塩素酸リチウムとは、化学式LiClO4で表される無機化合物で、過塩素酸のリチウム塩です。
過塩素酸リチウムは、リチウムクロリドととの反応により、生成されます。水や有機溶剤に良く溶けることが特徴の1つです。
また、過塩素酸塩に共通する酸化剤としての性質と、水溶液にしたときにイオン半径が大きい陰イオンとなり、水分子のネットワークを乱すカオトロピックイオンとしてふるまう性質を有しています。
なお、CAS登録番号は無水物が7791-03-9、三水和物が13453-78-6です。
説明
Lithium perchlorate,is an oxysalt that is a colorless, deliquescent crystal. Oxysalt “per-ate” compounds are loaded with excess oxygen and will readily give it up in a reaction. Lithium perchlorate is a powerful oxidizing agent. It has more available oxygen than does liquid oxygen on a volume basis. Lithium perchlorate has a specific gravity of 2.429, which is heavier than water, and is water soluble. It is a dangerous fire and explosion risk in contact with organic materials and is an irritant to skin and mucous membranes. The primary use of lithium perchlorate is as a solid rocket propellant. Chlorates are strong oxidizing agents. When heated, they give up oxygen readily. Contact with organic or other combustible materials may cause spontaneous combustion or explosion. They are incompatible with ammonium salts, acids, metal powders, sulfur, and finely divided organic or combustible substances.
化学的特性
White crystalline powder
使用
The big advantage of lithium perchlorate is its high density and oxygen availability for combustion. A quite interesting methodology involves the use of lithium perchlorate anhydrides complexes in the acylation of activated aromatic compounds.Lithium perchlorate is frequently utilized as promoter to accelerate the acylation process and to increase the yield in the reaction catalyzed by metal triflates.However, lithium perchlorate itself can act as a very efficient catalyst in the acylation of variously substituted methoxy? and methylbenzenes with AAN affording the aryl ketones in 65%–99% yield. The exceptional activation is ascribed to the formation of a complex with a strong electrophilic character between lithium perchlorate and AAN in neat AAN. The observed para?regioselectivity can be interpreted in terms of the high steric requirement of the lithium perchlorate– AAN complex. A further important feature of this process is the possibility of quantitatively recovering and reusing the catalyst after activation. It must be underlined, however, that lithium perchlorate is an oxidizing compound and can undergo devastating explosions; consequently, it must be handled with maximum care.
一般的な説明
Lithium perchlorate (LiClO
4) is a colorless lithium salt. Upon crystallization from its aqueous solution, it affords lithium perchlorate trihydrate (LiClO
4.3H
2O). It can be synthesized by reacting lithium chloride with perchloric acid.
使用用途
1. リチウムイオン電池
過塩素酸リチウムの最も重要な用途は、の製造に使用される電解質です。この用途は、高い溶解度を有することと、電池に応用できるリチウムイオンを含む塩であることに基づいています。また、リチウム硫黄電池の電解質としても同様に使用されます。
2. 導電性付与剤
その他の用途で有力なものは、ポリマーに導電性を付与する添加剤 (導電性付与剤) です。この用途に寄与する特徴は強酸と強塩基から成る塩であることと、溶解度が高いことです。
3. 触媒
主にリチウムイオンがルイス酸として働く触媒として有機化学反応に用いられます。ここでも有機溶媒への溶解度が高い点は使いやすさにつながっています。アルデヒドとα、β不飽和カルボニルの結合反応、エポキシドの無溶媒チオール開裂、アルコールおよびフェノール類のアシル化などにおける触媒が使用例です。
4. 酸素供給源
分解して酸素を発生する性質を利用して、化学的酸素発生器の酸素の供給源としても使用されています。過塩素酸リチウムは無水物の質量の約60%が酸素であり、効率的に酸素が得られるため、酸素供給源としては魅力的です。
5. カオトロピック剤
高濃度の過塩素酸リチウムの溶液は、タンパク質を変性させるカオトロピック剤としても使われています。
関係法令
消防法の危険物第一類の酸化性固体・過塩素酸塩類に指定されています。加熱・衝撃などにより、酸素を放出して分解し、可燃物の燃焼を助長します。分解が激しい場合には、爆発することもあり取り扱いに注意が必要です。
労働安全衛生法で危険物・酸化性の物に、危険物船舶運送及び貯蔵規則で酸化性物質類・酸化性物質に、航空法で酸化性物質類・酸化性物質にそれぞれ該当しています。化学物質排出管理促進法では、第1種指定化学物質です。毒劇物には該当せず、PRTR法や輸出貿易管理令にも該当していません。
参考文献
危険性??有害性
GHS分類で酸化性固体、皮膚腐食性／刺激性物質、眼に対する重篤な損傷性／眼刺激性物質、気道刺激性物質に分類されています。また、生殖毒性 (区分1A) が知られています。
電池材料
Lithium perchlorate (LiClO4) is sufficiently soluble (beyond 1Min organic solvents, e.g., EC/DMC) and forms electrolyte solutions with good conductivity (about 9 mS·cm?1 in EC/DMC at ambient temperature). In organic solvents LiClO4 forms thicker solid electrolyte interface (SEI) layers than LiPF6 or LiBF4, but they are less resistive. This fact is attributed to the highly resistive LiF on the surface which is formed by hydrogen fluoride (HF) generated by hydrolysis of fluorine-containing anions, for example, LiBF4 and LiPF6, with traces of moisture and the existing SEI layer [62, 63]. Furthermore, it has a high anodic stability of up to 5.1 V on LiMn2O4 in EC/DMC and is less hygroscopic than LiPF6. Despite its many advantages, the high oxidation state of chlorine (VII) in ClO4 ? results in problems. LiClO4 solutions are thermally unstable and show explosion risks, especially in ethers.
純化方法
Crystallise it from water or 50% aqueous MeOH. It is rendered anhydrous by heating the trihydrate at 170-180o in an air oven. It can then be recrystallised twice from acetonitrile and again dried under vacuum [Mohammad & Kosower J Am Chem Soc 93 2713 1971]. SKIN IRRITANT.
過塩素酸リチウム 上流と下流の製品情報
原材料
準備製品