Tétrahydruroaluminate de lithium - Définition
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Réactions inorganiques
Le LAH et le NaH peuvent être utilisés pour produire le tétrahydruroaluminate de sodium dans le THF avec un rendement de 90,7 % :
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- LiAlH4 + NaH → NaAlH4 + LiH.
Le tétrahydruroaluminate de potassium peut être préparé de la même manière par réaction dans le diglyme avec un rendement de 90 % :
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- LiAlH4 + KH → KAlH4 + LiH.
L’inverse, c’est-à-dire la production de LAH à partir de tétrahydruroaluminate de sodium ou d’hydrure de potassium et d’aluminium, peut être obtenu par réaction avec LiCl dans l’éther diéthylique et le THF avec un rendement de 93,5 et 91 % :
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- NaAlH4 + LiCl → LiAlH4 + NaCl,
- KAlH4 + LiCl → LiAlH4 + KCl.
L’alanate de magnésium peut être synthétisé à partir de LAH et de bromure de magnésium (MgBr2) :
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- 2LiAlH4 + MgBr2 → Mg(AlH4)2 + 2LiBr.
Solubilité
Le LAH est soluble dans beaucoup d’éthers. Cependant, il peut se décomposer spontanément en présence d’impuretés. Pour cela, il semble être plus stable dans le THF. Ainsi, ce dernier est préféré, par exemple, au diéthyl éther malgré sa moindre solubilité.
| Température (oC) | |||||
| Solvant | 0 | 25 | 50 | 75 | 100 |
| Diéthyl éther | -- | 5,92 | -- | -- | -- |
| THF | -- | 2,96 | -- | -- | -- |
| Monoglyme | 1,29 | 1,80 | 2,57 | 3,09 | 3,34 |
| Diglyme | 0,26 | 1,29 | 1,54 | 2,06 | 2,06 |
| Triglyme | 0,56 | 0,77 | 1,29 | 1,80 | 2,06 |
| Tétraglyme | 0,77 | 1,54 | 2,06 | 2,06 | 1,54 |
| Dioxane | -- | 0,03 | -- | -- | -- |
| Dibutyl ether | -- | 0,56 | -- | -- | -- |
Décomposition thermique
À la température ambiante, LAH est normalement stable, quoique, durant un stockage prolongé, il peut se décomposer lentement en Li3AlH6. Cette dégradation peut être accélérée par la présence d’un catalyseur comme un des métaux : Ti, Fe,V. Quand il est chauffé, le LAH se décompose par la réaction en trois étapes :
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- LiAlH4 → 1/3 Li3AlH6 + 2/3 Al + H2 (R1) ;
- 1/3 Li3AlH6 → LiH + 1/3 Al + ½ H2 (R2) ;
- LiH → Li + 1/2H2 (R3).
La réaction R1 est en général initiée par la fusion du LAH de 150 à 170 °C et immédiatement suivie par sa décomposition en Li3AlH6. À partir de 200 à 250 °C, Li3AlH6 se décompose en LiH (réaction R2) et au-dessus de 400 °C, il se décompose aussi en Li (réaction R3). Vu la présence d’aluminium métallique, la réaction solide peut produire des alliages Li-Al. A moins d’être catalysées, les réactions R1 et R2 sont réellement irréversibles. Au vu des réactions R1 à R3, le LiAlH4 contient 10,6 % d’hydrogène en masse et, pour cela, pourrait être un bon réservoir d’hydrogène pour les futures cellules de piles à combustible destinées à équiper des véhicules.
Données thermodynamiques
Le tableau résume les données thermodynamiques pour LAH et pour les réactions où LAH intervient.
| Reaction | ΔHo (kJ/mol) | ΔSo (J/(mol K)) | ΔGo (kJ/mol) | Commentaire |
Li(s) + Al(s) + 2H2(g)
| -116,3 | -240,1 | -44,7 | Standard de formation à partir des éléments. |
| LiH(s) + Al(s) + 3/2H2(g)
| -25,6 | -170,2 | 23,6 | Utilisant ΔHof(LiH) = -90,5 ; ΔSof(LiH) = -69,9 et ΔGof(LiH) = -68,3. |
| LiAlH4(s)
| 22 | -- | -- | Chaleur de fusion. Valeur incertaine. |
| LiAlH4(l)
| 3,46 | 104,5 | -27,68 | ΔSo calculée à partir des valeurs publiées de ΔHo et ΔGo. |
