Nitrīds, jebkurš no ķīmisko savienojumu klases, kurā slāpeklis ir apvienots ar elementu ar līdzīgu vai zemāku elektronegativitāti, piemēram, boru, silīciju un lielāko daļu metālu. Nitrīdi satur nitrīda jonu (N 3−), un, līdzīgi kā karbīdiem, nitrīdus var iedalīt trīs vispārīgās kategorijās: jonu, intersticiāli un kovalenti.
urāna apstrāde: Nitrīdu degviela
Urāns veido mononitrīdu (UN) un divas augstākas nitrīdu fāzes (alfa un beta-seskvinitrīdi; α = U2N3 un
Daži metālu nitrīdi ir nestabili un vairumā gadījumu reaģē ar ūdeni, veidojot amonjaku un metāla oksīdu vai hidroksīdu; bet bora, vanādija, silīcija, titāna un tantāla nitrīdi ir ļoti ugunsizturīgi, izturīgi pret ķīmisku iedarbību un ir cieti, un tāpēc ir noderīgi kā abrazīvi un tīģeli.
Nitrīdu sagatavošana
Ir divas galvenās nitrīdu sagatavošanas metodes. Viens no tiem ir tieša elementu reakcija (parasti paaugstinātā temperatūrā), kas šeit parādīts kalcija nitrīda Ca 3 N 2 sintēzei. 3Ca + N 2 → Ca 3 N 2 Otra metode ir amonjaka zudumi, termiski sadaloties metāla amīdam, parādīts šeit ar bārija amīdu. 3Ba (NH 2) 2 → Ba 3 N 2 + 4NH 3 Nitrīdi veidojas arī. tērauda priekšmetu sacietēšanas laikā, kad amonjaks tiek uzkarsēts līdz temperatūrai, kas parasti ir no 500 līdz 550 ° C (950–1 050 ° F) no 5 līdz 100 stundām, atkarībā no vēlamā sacietēšanas gadījuma dziļuma.
Vēl viena metode, ko izmanto nitrīdu veidošanai, ir metāla halogenīda vai oksīda reducēšana slāpekļa gāzes klātbūtnē, kā, piemēram, alumīnija nitrīda AlN sagatavošanā. Al 2 O 3 + 3C + N 2 → 2AlN + 3CO
Jonu nitrīdi
Šķiet, ka litijs (Li) ir vienīgais sārmu metāls, kas spēj radīt nitrīdu, lai gan visi sārmzemju metāli veido nitrīdus ar formulu M 3 N 2. Šie savienojumi, kurus var uzskatīt par metālu katjoniem un N 3- anjoniem, tiek hidrolizēti (reakcija ar ūdeni), iegūstot amonjaku un metāla hidroksīdu. Jonu nitrīdu stabilitāte ir plaša; Mg 3 N 2 sadalās temperatūrā virs 270 ° C (520 ° F), turpretī Be 3 N 2 izkūst 2200 ° C (4000 ° F) temperatūrā, nesadaloties.
Intersticiālie nitrīdi
Lielākā nitrīdu grupa ir intersticiālie nitrīdi, kas veidojas ar pārejas metāliem. Tie ir līdzīgi intersticiālajiem karbīdiem ar slāpekļa atomiem, kas aizpilda starpgabalus vai caurumus tuvu iesaiņotu metāla atomu režģī. Šo nitrīdu vispārīgās formulas ir MN, M 2 N un M 4 N, kaut arī to stohiometrijas var atšķirties. Šiem savienojumiem ir augsta kušanas temperatūra, tie ir īpaši cieti un parasti ir necaurspīdīgi materiāli, kuriem ir metāla spīdums un augsta vadītspēja. Parasti tos sagatavo, karsējot metālu amonjakā aptuveni 1200 ° C (2200 ° F) temperatūrā. Starpnozaru nitrīdi ir ķīmiski inerti, un ir zināmas dažas reakcijas, kurās tie iesaistīti. Raksturīgākā reakcija ir hidrolīze, kas parasti notiek ļoti lēni (un, lai iegūtu amonjaku vai slāpekļa gāzi, tai var būt nepieciešama skābe, tāpat kā vanādijam V reakcijā, kas parādīta zemāk). 2VN + 3H 2 SO 4 → V 2 (SO 4) 3 + N 2 + 3H 2
Sakarā ar to ķīmisko inertumu un spēju izturēt augstu temperatūru, intersticiālie nitrīdi ir noderīgi vairākos lietojumos augstās temperatūrās, ieskaitot to izmantošanu kā tīģelīšus un reakcijas traukos ar augstu temperatūru.
Kovalenti nitrīdi
Kovalentajiem binārajiem nitrīdiem ir plašs īpašību diapazons atkarībā no elementa, pie kura ir piesaistīts slāpeklis. Daži kovalento nitrīdu piemēri ir bora nitrīds, BN, ciānūdeņradis, (CN) 2, fosfora nitrīds, P 3 N 5, tetrasēra tetranitrīds, S 4 N 4 un sēra dinitrīds, S 2 N 2. Šeit apskatīti bora, oglekļa un sēra kovalenti nitrīdi.
Bora nitrīds
Tā kā bors un slāpeklis kopā satur tādu pašu valences elektronu skaitu (astoņi) kā divi piesaistīti oglekļa atomi, bora nitrīds tiek uzskatīts par izoelektronisku ar elementāru oglekli. Bora nitrīds pastāv divās strukturālās formās, kas ir analogas divām oglekļa formām - grafīta un dimanta. Sešstūra formā, kas līdzīga grafītam, ir slāņveida struktūra ar plakaniem, sešu locekļu gredzeniem ar mainīgiem bora un slāpekļa atomiem, kas sakārtoti tādā veidā, ka bora atoms vienā slānī atrodas tieši virs slāpekļa atoma blakus esošajā slānī. Turpretī secīgi sešstūraini grafīta slāņi ir nobīdīti tā, ka katrs oglekļa atoms atrodas tieši virs blakus esošā slāņa starpgabala (cauruma) un tieši virs alternatīvu slāņu oglekļa atoma. Sešstūrainu bora nitrīdu var pagatavot, karsējot bora trihlorīdu, BCl 3, amonjaka pārpalikumā 750 ° C (1400 ° F). Sešstūra bora nitrīda īpašības parasti atšķiras no grafīta īpašībām. Kamēr abi ir slidenas cietas vielas, bora nitrīds ir bezkrāsains un ir labs izolators (turpretī grafīts ir melns un ir elektrības vadītājs), un bora nitrīds ir ķīmiski stabilāks nekā grafīts. Sešstūrains BN reaģē tikai ar elementāru fluoru, F 2 (veidojot produktus BF 3 un N 2) un fluorūdeņradi, HF (veido NH 4 BF 4). BN dimanta (kubiskā) formu var pagatavot, karsējot sešstūrainu BN līdz 1800 ° C (3 300 ° F) ļoti augstā spiedienā (85 000 atmosfēras; spiediens jūras līmenī ir viena atmosfēra) sārma metāla vai sārma klātbūtnē. - dzelzs metāla katalizators. Tāpat kā analogs oglekļa formas dimanta formā, kubiskā bora nitrīds ir ārkārtīgi ciets.
Ciānūdeņradis
Ciānūdeņradis (CN) 2 ir toksiska, bezkrāsaina gāze, kuras viršanas temperatūra ir –21 ° C (–6 ° F). To var pagatavot ar cianīda ūdeņraža (HCN) oksidēšanu. Var izmantot dažādus oksidētājus, ieskaitot gāzu skābekli, O 2, hlora gāzi, Cl 2 un slāpekļa dioksīda gāzi, NO 2. Kad tiek izmantots NO 2, produktu NO var pārstrādāt un atkal izmantot, lai iegūtu reaģentu NO 2. 2HCN + NO 2 → (CN) 2 + NO + H 2 O Šķiet, ka (CN) 2 piemaisījumi veicina polimerizāciju augstā temperatūrā (300–500 ° C [600–900 ° F]) par paracianogēnu, tumšu cietvielu, kurai ir policikliska struktūra no sešu locekļu gredzeniem ar mainīgiem oglekļa un slāpekļa atomiem. Cianogēna molekula N≡C ― C≡N ir lineāra un viegli uzliesmojoša. Tas sadedzina skābekli, veidojot ārkārtīgi karstu liesmu (aptuveni 4775 ° C [8,627 ° F]).
![Kazaņas filma “Streetcar Named Desire” [1951. gads]](https://images.thetopknowledge.com/img/entertainment-pop-culture/7/streetcar-named-desire-film-kazan-1951.jpg "Kazaņas filma “Streetcar Named Desire” [1951. gads]")
