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水素化リチウム（LiH）は、リチウムと水素からなる無機化合物です。このアルカリ金属水素化物は無色の固体ですが、市販品は灰色です。塩のような（イオン性）水素化物の特徴として、融点が高く、溶解しませんが、すべてのプロトン性有機溶媒と反応します。フッ化リチウム、水素化ホウ素リチウム、水素化ナトリウムなどの特定の溶融塩とは溶解し、反応しません。モル質量は7.95 g/molで、最も軽いイオン性化合物です。
LiHは反磁性体であり、イオン伝導体であり、電気伝導率は徐々に増加します。 443 °C で2 × 10 −5 Ω −1 cm −1から754 °C で 0.18 Ω −1 cm −1 まで変化し、融点を通過するこの増加に不連続性はありません。[ 3 ] : 36 LiH の誘電率は13.0 (静的、低周波数) から 3.6 (可視光周波数) まで減少します。[ 3 ] : 35 LiH はモース硬度3.5 の軟質材料です。 [ 3 ] : 42その圧縮クリープ(100 時間あたり)は 350 °C で 1%未満から475 °C で 100% 以上まで急速に増加するため、LiH は加熱時に機械的支持を提供できません。[ 3 ] : 39
LiHの熱伝導率は温度とともに低下し、形態に依存する。50 ℃では 結晶で0.125 W/(cm·K)、 コンパクトで0.0695 W/(cm·K) 、500℃では 結晶で0.036 W/(cm·K)、 コンパクトで0.0432 W/(cm·K)である 。[ 3 ]： 60線膨張係数は4.2 × 10⁻⁶である。室温で-5 /℃。 [ 3 ]： 49
LiHは、リチウム金属を水素ガスで処理することによって製造される。
この反応は600 ℃以上の温度で特に速やかに進行する。0.001～0.003%の炭素を添加したり、温度や圧力を上げたりすると、2時間の滞留時間で収率が最大98%まで上昇する。 [ 3 ]： 147 しかし、この反応は29 ℃という低温でも進行する。収率は99 ℃で60%、125 ℃で85%であり、反応速度はLiHの表面状態に大きく依存する。[ 3 ]： 5
LiH合成のあまり一般的でない方法としては、水素化アルミニウムリチウム（200 ℃）、水素化ホウ素リチウム（300 ℃）、n-ブチルリチウム（150 ℃）、またはエチルリチウム（120 ℃）の熱分解、および安定性が低く水素含有量が少ないリチウム化合物を含むいくつかの反応が挙げられる。[ 3 ]： 144-145
化学反応により、塊状の粉末状のLiHが得られ、これは結合剤なしでペレット状に圧縮することができる。溶融物からの鋳造により、より複雑な形状を作製することも可能である。[ 3 ]： 160頁以降。その後、ブリッジマン・ストックバーガー法により、水素雰囲気中で溶融LiH粉末から大型の単結晶（長さ約80mm、直径約16mm）を成長させることができる。これらの結晶は、コロイド状Liの存在により、しばしば青みがかった色を呈する。この色は、成長後の低温（約550 ℃）および低い温度勾配でのアニーリングによって除去することができる。 [ 3 ]： 154これらの結晶中の主な不純物は、 Na（20～200ppm）、O（10～100ppm）、Mg（0.5～6ppm）、Fe（0.5～2ppm）、およびCu（0.5～2ppm）である。[ 3 ]： 155
バルクの冷間プレス成形LiH部品は、標準的な技術と工具を用いてマイクロメートル精度で容易に機械加工できる。しかし、鋳造LiHは脆く、加工中に容易に割れる。[ 3 ]： 171
水素化リチウム粉末を生成するよりエネルギー効率の良い方法は、高圧水素下でリチウム金属をボールミル粉砕することです。リチウム金属の延性が高いため、冷間溶接を防ぐために、このプロセス中に少量の水素化リチウム粉末が添加されます。[ 7 ]
LiH粉末は低湿度の空気と急速に反応し、 LiOH 、Li₂O、Li₂CO₃を生成する。湿った空気中では、粉末は自然発火し、窒素化合物を含む生成物の混合物を生成する。塊状の物質は湿った空気と反応し、粘性のある液体である表面被膜を形成する。これにより、それ以上の反応は抑制されるが、「変色」の膜の出現は明らかである。湿った空気にさらされても、窒化物はほとんど、あるいは全く生成されない。金属皿に入れた塊状の物質は、200 ℃をわずかに下回る温度まで空気中で加熱しても発火しないが、裸火に触れると容易に発火する。LiHの表面状態、金属皿上の酸化物の存在などは、発火温度に大きな影響を与える。乾燥酸素は、強く加熱しない限り結晶性LiHとは反応しないが、強く加熱するとほぼ爆発的な燃焼が起こる。[ 3 ]： 6
LiHは水や他のプロトン性試薬に対して非常に反応性が高い。[ 3 ]： 7
LiHはLiよりも水との反応性が低く、そのため水、アルコール、および還元性溶質を含むその他の媒体に対する還元剤としてははるかに弱い。これはすべての二元塩類水素化物に当てはまる。[ 3 ]： 22
LiHペレットは湿った空気中でゆっくりと膨張し、LiOHを生成します。ただし、2 Torrの水蒸気圧下では、24時間以内に膨張率は10%未満です。 [ 3 ] : 7湿った空気中に二酸化炭素が含まれている場合、生成物は炭酸リチウムです。[ 3 ] : 8 LiHはアンモニアと室温ではゆっくりと反応しますが、300 ℃を超えると反応が著しく加速します。[ 3 ] : 10 LiHは高級アルコールやフェノールとはゆっくりと反応しますが、低級アルコールとは激しく反応します。[ 3 ] : 14
LiHは二酸化硫黄と反応してジチオナイトを生成する。
ただし、50 ℃以上では生成物は硫化リチウムとなる。[ 3 ]： 9
LiHはアセチレンと反応して炭化リチウムと水素を生成する。無水有機酸、フェノール、酸無水物とは、LiHはゆっくりと反応し、水素ガスと酸のリチウム塩を生成する。水を含む酸とは、LiHは水よりも速く反応する。[ 3 ]： 8 LiHと酸素を含む種との多くの反応ではLiOHが生成され、LiOHは300 ℃以上の温度でLiHと不可逆的に反応する。[ 3 ]： 10
水素化リチウムは中程度の温度ではO 2やCl 2と反応しにくい。そのため、他の有用な水素化物の合成に用いられる。[ 8 ]例えば、
LiHは質量に対する水素含有量がNaHの3倍であり、あらゆる水素化物の中で最も高い水素含有量を持つ。LiHは水素貯蔵への応用が時折注目されるが、分解に対する安定性のためにその応用は阻まれてきた。そのため、H2を除去するには合成に使用される700 ℃を超える温度が必要であり、そのような温度を作り出し維持するにはコストがかかる。この化合物はかつて模型ロケットの燃料成分として試験されたことがある。[ 9 ] [ 10 ]
水素化リチウム（LiH）は、特定の半金属の水素化物の合成を除いて、通常は水素化物還元剤としては用いられません。例えば、サンダーマイヤー法では、水素化リチウムと四塩化ケイ素の反応によってシランが生成されます。
水素化リチウムは、水素化アルミニウムリチウム（Li [ AlH4 ]）や水素化ホウ素リチウム（Li [ BH4 ]）など、有機合成用のさまざまな試薬の製造に使用されます。トリエチルボランは反応してスーパーヒドリド（Li [ BH(CH2CH3 ) 3 ]）を生成します。[ 11 ]
水素化リチウム（LiH）は、同位体リチウム6 （Li-6）とともに、原子炉の遮蔽材として望ましい材料となる場合があり、鋳造によって製造することができる。[ 12 ] [ 13 ]
リチウム重水素化物（リチウム-7重水素化物（7 Li 2 Hまたは7 LiD））は、原子炉の減速材として優れています。これは、重水素（2 H または D）が通常の水素やプロチウム（1 H）よりも中性子吸収断面積が小さく、7 Li の断面積も小さいため、原子炉内での中性子の吸収が減少するからです。7 Li は中性子捕獲断面積が小さく、中性子照射下でトリチウム（3 HまたはT ）の生成量も少ないため、減速材として好まれています。[ 14 ]
重水素化リチウム（LiD）、特に希少同位体である6³Li、そしてより一般的な同位体である7³Liは、熱核兵器と「スロイカ」型ブースト核分裂兵器の両方において主要な核融合燃料である。どちらの設計においても、核分裂起爆装置が爆発して重水素化リチウムを加熱・圧縮し、同時に中性子を照射して発熱反応によりトリチウムを生成する。
一般的な7 3 Li同位体も、高エネルギー中性子の影響下でトリチウムと中性子を生成する反応を起こす可能性がある。
どちらの反応でも、LiDから生成された重水素（2 1 H ）は、生成されたばかりの三重水素と核融合を起こすことができる。
重水素-三重水素反応によって生成された高エネルギー中性子は、さらにLiDと反応するか、核分裂性物質（この文脈では、核融合中性子のエネルギーが十分に高いため、ウラン238も含まれる）の核分裂を誘発し、さらに多くの中性子を生成してプロセスを継続することができる。[ 15 ]重水素化リチウム核融合の最大爆発収量は、反応した物質1キログラムあたり約50キロトンであり、核分裂の約3倍のエネルギー密度となる。[ 16 ]
重水素化リチウムを熱核燃料源として使用すると、純粋な重水素（ 1952年のアイビー・マイク実験で行われたように、液体状態を保つために極低温に保つ必要がある）を使用したり、大量の気体トリチウムを生成したりするよりも、熱核兵器の設計が簡素化されます。気体トリチウムの生成は法外なコストがかかります。重水素化リチウムを使用すると、反応の一部としてトリチウムをその場で生成できます。LiDの点火と燃焼速度は純粋な重水素よりもはるかに高く、燃焼時間は純粋な重水素-トリチウム反応よりも短く、トリチウム生成サイクルを維持するには強力な中性子源が必要です。また、必然的に純粋な重水素よりも重くなります。しかし、実用的な利点はこれらの欠点を上回ります。[ 16 ]
1954年のキャッスル・ブラボー核兵器実験以前は、高速中性子が衝突した際にトリチウムを生成するのは、比較的希少な同位体である<sup> 6 </sup> Li 3だけであると考えられていた。キャッスル・ブラボー実験は、（偶然にも）より豊富に存在する<sup>7 </sup> Li 3も、熱核兵器の爆発という極限条件下では相当量生成することを示し、この追加的なトリチウム生成の結果、実験の収量は予測の2.5倍となった。
LiHは水と激しく反応して水素ガスと腐食性のLiOHを生成します。そのため、LiH粉塵は湿った空気中、あるいは静電気によって乾燥した空気中でも爆発する可能性があります。空気中の濃度が5～55 mg/m³の場合、粉塵は粘膜や皮膚に非常に刺激を与え、アレルギー反応を引き起こす可能性があります。刺激性があるため、LiHは通常、体内に蓄積されることなく排出されます。[ 3 ]： 157、182
LiH反応で生成されるリチウム塩の中には、有毒なものがあります。LiH火災は、二酸化炭素、四塩化炭素、または水系消火器で消火してはなりません。金属物体、グラファイト、またはドロマイト粉末で覆って窒息消火する必要があります。砂は、特に乾燥していない場合は、燃焼中のLiHと混ざると爆発する可能性があるため、あまり適していません。LiHは通常、セラミック、特定のプラスチック、または鋼鉄製の容器を使用して油で輸送され、乾燥アルゴンまたはヘリウム雰囲気下で取り扱われます。[ 3 ]： 156窒素も使用できますが、高温でリチウムと反応します。[ 3 ]： 157 LiHには通常、金属リチウムが含まれており、高温で鋼鉄またはシリカ製の容器を腐食します。[ 3 ]： 173–174、179
