Нитрид - Nitride

В химия, а нитрид представляет собой соединение азот где азот имеет формальный степень окисления −3. Нитриды - это большой класс соединений с широкий спектр свойств и приложений.[1]

Нитрид-ион, N3−, никогда не встречается в протический раствор потому что это так базовый что это будет протонированный немедленно. Его ионный радиус примерно 140 часов вечера.

Использование нитридов

Нравиться карбиды, нитриды часто бывают огнеупорные материалы из-за их высокого энергия решетки что отражает сильное притяжение "N3−«для катиона металла. Таким образом, нитрид титана и нитрид кремния используются как режущие материалы и твердые покрытия. Шестиугольный нитрид бора, который имеет слоистую структуру, является полезным высокотемпературным смазочным материалом, подобным дисульфид молибдена. Нитридные соединения часто имеют большие запрещенные зоны, таким образом, нитриды обычно изоляторы или же полупроводники с широкой запрещенной зоной; примеры включают нитрид бора и нитрид кремния. Материал с широкой запрещенной зоной нитрид галлия ценится за излучение синего света в Светодиоды.[2][3] Как и некоторые оксиды, нитриды могут поглощать водород и обсуждались в контексте хранение водорода, например нитрид лития.

Примеры

Классификация столь разнообразной группы соединений несколько условна. Соединения, для которых азоту не присвоена степень окисления -3, не включаются, например трихлорид азота где степень окисления +3; и не аммиак и его многочисленные органические производные.

Нитриды элементов s-блока

Только один щелочной металл нитрид устойчив, пурпурно-красноватый нитрид лития (Ли3N), который образуется при горении лития в атмосфере N2.[4] Нитрид натрия был создан, но остается лабораторным курьезом. Нитриды щелочноземельные металлы имеют формулу M3N2 однако многочисленны. Примеры включают Быть3N2, Mg3N2, Ca3N2, и Sr3N2. Нитриды электроположительных металлов (включая Li, Zn и щелочноземельные металлы) легко гидролизуются при контакте с водой, в том числе с влагой воздуха:

Mg3N2 + 6 часов2O → 3 Mg (OH)2 + 2 NH3

Нитриды элементов p-блока

Нитрид бора существует как несколько форм (полиморфы ). Нитриды кремний и фосфор также известны, но только первый имеет коммерческое значение. Нитриды алюминий, галлий, и индий принять алмазоподобный структура вюрцита в котором каждый атом занимает тетраэдрические позиции. Например, в нитриде алюминия каждый атом алюминия имеет четыре соседних атома азота в углах тетраэдра, и аналогично каждый атом азота имеет четыре соседних атома алюминия в углах тетраэдра. Эта структура похожа на шестиугольный алмаз (лонсдейлит ), где каждый атом углерода занимает тетраэдрическую позицию (однако вюрцит отличается от сфалерит и алмаз во взаимной ориентации тетраэдров). Нитрид таллия (I), Тл3N известен, а нитрид таллия (III), TlN, - нет.

Нитриды переходных металлов

Смотрите также: Нитрид циркония, Нитрид вольфрама, Нитрид ванадия, Нитрид тантала, и Нитрид ниобия

Для группа 3 металлы, ScN и YN оба известны. Группа 4, 5, и 6 переходные металлы (группы титана, ванадия и хрома) все образуют нитриды.[5] Они есть огнеупорный, с высокой температурой плавления и химически стабильны. Представитель нитрид титана. Иногда эти материалы называют "межстраничный нитриды ".

Нитриды группа 7 и 8 переходные металлы легко разлагаются. Например, нитрид железа, Fe2N разлагается при 200 ° C. Нитрид платины и нитрид осмия могут содержать N2 единиц, и как таковые не должны называться нитридами.[6][7]

Смотрите также: Нитрид серебра и Нитрид ртути

Нитриды более тяжелых членов группы 11 и 12 менее стабильны, чем нитрид меди, Cu3N и Zn3N2: сухой нитрид серебра (Ag3N) является контактное взрывчатое вещество который может взорваться от малейшего прикосновения, даже от падающей капли воды.[8]

Молекулярные нитриды

S4N4 представляет собой прототип бинарного молекулярного нитрида.
Основная статья: Нитридокомплекс переходного металла

Многие металлы образуют молекулярные нитридокомплексы, о чем говорится в специальной статье. В элементы основной группы также образуют некоторые молекулярные нитриды. Циан ((CN)2) и тетранитрид тетрасеры (S4N4) являются редкими примерами молекулярных бинарных (содержащих один элемент, кроме азота) нитридов. Они растворяются в неполярных растворителях. Оба проходят полимеризацию. S4N4 также неустойчиво по элементам, но в меньшей степени, так что изоструктурная Se4N4. Отопление S4N4 дает полимер, и также известны различные анионы и катионы молекулярного нитрида серы.

Родственный, но отличный от нитрида пернитрид, N2−
2.

Рекомендации

  1. ^ Гринвуд, Норман Н.; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн. ISBN  978-0-08-037941-8.
  2. ^ Ояма, С. Т., изд. (1996). Химия карбидов и нитридов переходных металлов. Блэки Академик. ISBN  0-7514-0365-2.
  3. ^ Пирсон, Х. О. (1996). Справочник тугоплавких карбидов и нитридов. Уильям Эндрю. ISBN  0-8155-1392-5.
  4. ^ Грегори, Дункан Х. (2001). «Нитридная химия элементов s-блока». Coord. Chem. Rev. 215: 301–345. Дои:10.1016 / S0010-8545 (01) 00320-4.
  5. ^ Mei, A. B .; Howe, B.M .; Zhang, C .; Sardela, M .; Eckstein, J. N .; Hultman, L .; Rockett, A .; Петров, И .; Грин, Дж. Э. (18 октября 2013 г.). «Физические свойства эпитаксиальных слоев ZrN / MgO (001), выращенных методом реактивного магнетронного распыления». Журнал вакуумной науки и технологий A. 31 (6): 061516. Дои:10.1116/1.4825349. ISSN  0734-2101.
  6. ^ Siller, L .; Peltekis, N .; Krishnamurthy, S .; Chao, Y .; Bull, S.J .; Хант, М. Р. С. (2005). «Золотая пленка с нитридом золота - проводник, но тверже золота» (PDF). Appl. Phys. Латыш. 86 (22): 221912. Bibcode:2005АпФЛ..86в1912С. Дои:10.1063/1.1941471.
  7. ^ Montoya, J. A .; Hernández, A.D .; Sanloup, C .; Gregoryanz, E .; Скандоло, S (2007). «ОсН2: Кристаллическая структура и электронные свойства ». Appl. Phys. Латыш. 90 (1): 011909. Bibcode:2007АпФЛ..90а1909М. Дои:10.1063/1.2430631.
  8. ^ Шэнли, Эдвард С .; Эннис, Джон Л. (1991). «Химия и образование свободной энергии нитрида серебра». Ind. Eng. Chem. Res. 30 (11): 2503. Дои:10.1021 / ie00059a023.