Questo articolo mira a spiegare come disegnare la struttura Li2S lewis, la sua forma, l'ibridazione, la carica formale e l'applicazione più importante del solfuro di litio come materiale catodico nelle batterie ricaricabili al litio-zolfo.
Il solfuro di litio è un composto ionico che ha la formula chimica Li2S.
Il litio è il metallo più leggero sulla terra. Appartiene al gruppo dei metalli alcalini o al gruppo 1 della tavola periodica con una configurazione elettronica di 1s22s1.
Lo zolfo è un non metallo che appartiene al gruppo 16 della tavola periodica con una configurazione elettronica di [Ne] 3s23p4. È uno degli elementi più abbondanti sulla terra.
Regola dell'ottetto
Prima disegnare la struttura di lewis di Li2S, abbiamo bisogno di conoscere la regola dell'ottetto e alcune linee guida per disegnare la struttura.
Nel 1916, due scienziati, Kössel e Lewis, svilupparono una teoria per comprendere il legame chimico.
Secondo questa teoria, gli atomi tendono a raggiungere otto elettroni (ottetto) nel loro guscio più esterno, lo fanno condividendo elettroni di valenza (legame covalente) o trasferendo elettroni di valenza, perdendo o guadagnando (legame ionico). Questa è nota come regola dell'ottetto. Ci sono alcune eccezioni a questa regola (idrogeno, elio, litio, ecc.).
In alcuni casi, anche gli elettroni di valenza nell'atomo centrale possono essere superiori a otto, come si trova in PF5 e SF6, dove P ha dieci elettroni di valenza e S ha 12 elettroni di valenza. Queste sono eccezioni alla regola dell'ottetto.
Nel caso di Li2S, lo zolfo ha sei elettroni di valenza (3s23p4) ha bisogno di altri due elettroni per completare il suo guscio esterno. Da lo zolfo è un non metallo, accetta due elettroni, uno da ciascun atomo di litio, per completare il suo ottetto.
Litio(1s22s1) non segue la regola dell'ottetto. È un metallo alcalino che acquista stabilità perdendo un elettrone dal suo orbitale 2s. Perdendo un elettrone dall'orbitale 2s, la sua configurazione elettronica diventa 1s2 la configurazione dell'elio (un gas nobile).
li2s struttura lewis
È un diagramma che mostra come le coppie solitarie e gli elettroni delle coppie di legame sono distribuiti in una molecola.
La struttura di Lewis usa la regola dell'ottetto. Gli elettroni sono rappresentati da punti e legami da un trattino.
I struttura legislativa non rappresenta la forma effettiva della molecola ma aiuta a comprendere la formazione delle molecole.
Come disegnare la struttura lewis di li2s?
Il litio è un metallo alcalino, mentre lo zolfo è un non metallo. Li2S è un composto ionico e ci sarà un trasferimento di elettroni per completare l'ottetto del guscio di valenza di tutti gli atomi.
Per disegnare un Struttura di Lewis, dobbiamo seguire alcune regole e linee guida.
Per prima cosa, dobbiamo contare il numero totale di elettroni di valenza di ogni atomo in una molecola. Ad esempio, nel caso di CH4, il numero totale di elettroni di valenza è otto (quattro elettroni di valenza del carbonio e quattro elettroni di valenza forniti da quattro idrogeni).
Allora noi identificare l'atomo centrale della molecola. Questo è solitamente l'atomo che è meno in numero o meno elettronegativo. In CO2 e NF3, gli atomi centrali sono rispettivamente carbonio e azoto, in quanto sono i meno elettronegativi nelle molecole date.
Un altro modo per identificare l'atomo centrale è che potrebbe essere l'unico che può formare più di un legame. Pollice4, il carbonio è l'atomo centrale per lo stesso motivo.
Gli elettroni di valenza devono essere disposti in modo che ogni atomo condivida una coppia di elettroni e formi un legame.
Poi organizzare il resto delle coppie di elettroni per formare coppie solitarie o legami multipli finché ogni atomo non completa il suo ottetto.
Nel caso degli anioni, aggiungiamo gli elettroni in base alla carica negativa presente su di essi. Se un anione ha una carica -2, aggiungeremo 2 elettroni.
Allo stesso modo, per un catione, la carica positiva indica la perdita di un elettrone dagli atomi neutri presenti nella molecola.
Qui, l'atomo centrale è zolfo con sei elettroni di valenza e il litio ha un elettrone di valenza (per un totale di 8 elettroni di valenza poiché ci sono due atomi di litio). Poiché il litio è un metallo, donerà il suo elettrone allo zolfo che accetterà un elettrone da entrambi gli atomi di litio per completare il suo ottetto.
Entrambi gli atomi di litio riceveranno una carica positiva a causa della perdita di un elettrone e lo zolfo otterrà una carica -2 guadagnando due elettroni.
Nel caso degli anioni, aggiungiamo gli elettroni in base alla carica negativa presente su di essi. Se un anione ha una carica -2, aggiungeremo 2 elettroni.
Allo stesso modo, per un catione, la carica positiva indica la perdita di un elettrone dagli atomi neutri presenti nella molecola.
Qui, l'atomo centrale è zolfo con sei elettroni di valenza e il litio ha un elettrone di valenza (per un totale di 8 elettroni di valenza poiché ci sono due atomi di litio). Poiché il litio è un metallo, donerà il suo elettrone allo zolfo che accetterà un elettrone da entrambi gli atomi di litio per completare il suo ottetto.
Entrambi gli atomi di litio riceveranno una carica positiva a causa della perdita di un elettrone e lo zolfo otterrà una carica -2 guadagnando due elettroni.
I lewis struttura del punto di elettroni di solfuro di litio è mostrato di seguito.
Li2Forma S.
Li2S è un composto inorganico giallo-bianco che cristallizza in an struttura antifluoritetura.
In un struttura antifluorite, i cationi e gli anioni sono disposti in modo che le loro posizioni siano opposte a quella di una struttura di fluorite.
Ogni catione di litio è circondato da quattro anioni di zolfo e ogni anione di zolfo si coordina con otto ioni di litio (struttura anti-fluorite).
Esiste in strutture cristalline cubiche e ortorombiche. Ortorombico e cubico fanno parte dei sette sistemi cristallini.
Nelle strutture cubiche tutti e tre gli assi sono uguali in lunghezza e sono perpendicolari tra loro (a = b = c e α = β = γ = 90°).
Nelle strutture ortorombiche, tutti e tre gli assi sono disuguali e sono tutti perpendicolari tra loro (a ≠ b ≠ c e α = β = γ = 90°).
Usi del solfuro di litio
Il solfuro di litio è un componente chiave delle batterie agli ioni di litio utilizzate in elettronica, veicoli elettrici, cellulari e smartphone, laptop, fotocamere digitali, ecc.
Il solfuro di litio viene utilizzato nel materiale del catodo o come precursore di elettroliti solidi nelle batterie al solfuro di litio ad alte prestazioni.
Le batterie al litio-zolfo hanno il potenziale per offrire soluzioni di accumulo di energia più economiche, più pulite e con una ricarica più rapida rispetto alle batterie agli ioni di litio. Possono essere ricaricati centinaia di volte.
Le celle al litio-zolfo, in teoria, sono migliori delle celle agli ioni di litio grazie alla maggiore densità di carica, alla maggiore tolleranza alla temperatura e alla migliore gestione dei carichi di corrente, il che rende le batterie al litio-zolfo una prospettiva entusiasmante nell'avanzamento della batteria.
I principali punti di forza delle batterie al solfuro di litio sono che sono leggere, sicure, economiche, esenti da manutenzione e la loro tolleranza alla pressione. Il solfuro di litio come materiale per elettrodi risolve molti problemi che devono affrontare gli elettrodi di zolfo puro.
Carica formale-
Poiché atomi diversi hanno elettronegatività diverse, gli elettroni in un legame chimico non sono condivisi equamente.
Se dimentichiamo le elettronegatività e assumiamo che gli elettroni in un legame siano equamente condivisi, allora la carica assegnata a un atomo in una molecola sarebbe l'accusa formale.
Se calcoliamo il numero di elettroni di valenza in un atomo libero (non legato a nessun altro atomo o atomo isolato) e poi calcoliamo il numero di elettroni di valenza a quell'atomo in una molecola, la differenza ci darà la carica formale su quell'atomo.
È una carica ipotetica e non rappresenta l'effettiva distribuzione della densità elettronica.
L'addebito formale aiuta a prevedere la struttura lewis più stabile in caso di risonanza in cui è possibile più di una struttura lewis.
Strutture di Lewis con bassa carica formale sono i più stabili.
L'addebito formale è calcolato con la formula V-1/2[B] -N
Qui V è il numero totale di elettroni di valenza su atomi liberi, B è il numero totale di elettroni condivisi e N è il numero totale di elettroni non condivisi non legati.
L'onere formale è calcolato per i legami covalenti. Poiché il solfuro di litio forma un legame ionico, non c'è condivisione di elettroni (che abbiamo bisogno per calcolare la carica formale); pertanto, non possiamo calcolare l'addebito formale di Li2S.
Ibridazione di Li2S
L'ibridazione è un concetto importante in cui gli orbitali atomici si combinano per formare nuovi orbitali chiamati orbitali ibridi, che hanno forme ed energia diverse rispetto agli orbitali atomici.
Il solfuro di litio non subisce ibridazione.
Spiega la geometria molecolare e le proprietà atomiche nel legame.
Il concetto di ibridazione è utilizzato solo nel legame covalente (il legame in cui sono condivisi gli elettroni di valenza).
Quando due o più orbitali atomici si sovrappongono (parzialmente), si forma un legame covalente.
Nei legami ionici non c'è ibridazione (nessuna sovrapposizione di legami). C'è solo un trasferimento di elettroni a causa dell'elevata differenza di elettronegatività tra gli atomi.
Stabilità delle batterie al solfuro di litio
Nelle batterie al solfuro di litio, lo zolfo subisce una serie di cambiamenti nella composizione e nella struttura durante ogni ciclo della batteria.
Ciò comporta difficoltà nel mantenere la stabilità dell'elettrodo, l'utilizzo del materiale attivo e una buona efficienza della batteria.
L'anodo nelle batterie al litio-zolfo ha un solido metallo di litio come anodo. Un atomo di litio si stacca dal metallo e viaggia verso il catodo tramite l'elettrolita. Trasporta la carica mentre lo fa. Questo si chiama ricarica.
Ritorna all'anodo tramite l'elettrolita, chiamato scarica.
Al litio piace legarsi agli elementi presenti nell'elettrolita quando torna all'anodo. Questo accade ad ogni ciclo della batteria.
Questo rende la batteria al solfuro di litio instabile e, alla fine, muore.
Per renderli stabili, i ricercatori stanno cercando di modificare la composizione chimica dell'elettrolita e dell'anodo di litio.
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