氮化
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氮化,任何一个类的化学物质化合物在这氮结合相似或更低的电负性的元素,如硼,硅,最金属。氮化物包含氮化硅离子(N3−),类似于碳化物,氮化物可分为三大类:离子,间质和共价。
某些金属氮化物是不稳定的,而且大多数的反应水形成氨和氧化或氢氧化的金属;但硼氮化物,钒、硅、钛,钽非常耐火材料、耐化学侵蚀和难点- - -因此研磨剂和生产是有用的坩埚。
制备氮化物
有两种主要的方法制备氮化物。一是通过直接反应的元素(通常是在升高温度),这里显示的合成的氮化钙、钙3N2。3 ca + N2→Ca3N2第二个方法是通过氨的损失热分解的金属酰胺与钡酰胺,如上图所示。3 ba (NH2)2→英航3N2nh + 43氮化物也中形成表面硬化的钢对象当氨加热温度一般在500 - 550°C (950 - 1050°F) 5到100小时,根据硬化情况下所需的深度。
形成氮化物的另一种方法是减少金属卤化物或氧化氮气体的存在,,例如,在准备氮化铝,AlN。艾尔2O3+ 3 c + N2→2 + 3有限公司
离子氮化物
锂(李)似乎是唯一的碱金属能够形成氮化,尽管所有的碱土金属形成氮化物的公式3N2。这些化合物,可以被认为是由金属组成阳离子和N3−阴离子,接受水解(与水反应)来产生氨和金属氢氧化物。离子的稳定性氮化物展品范围广泛;毫克3N2分解温度高于270°C (520°F),而3N2融化在2200°C (4000°F),而不分解。
间质氮化物
最大的氮化物的间隙氮化物形成的过渡金属。它们类似于间质碳化物,氮原子占据的空隙或孔,在拥挤不堪的晶格金属原子。这些氮化物MN的一般公式,M2N和M4N,尽管他们化学计量学可能会有所不同。这些化合物有很高的熔点,是极其困难,通常不透明的材料有金属光泽和高导率。他们通常是由加热金属氨在大约1200°C (2200°F)。间隙氮化物是惰性,很少涉及他们的反应。最典型的反应水解,通常是非常缓慢(和可能需要酸一样,钒,V,在反应中所示),产生氨气和氮气。2 vn + 3 h2所以4→V2(所以4)3+ N2+ 3 h2
由于其化学惰性和耐高温能力,间质氮化物是有用的在一些高温应用,包括它们的使用坩埚和高温反应容器。
共价氮化物
共价二进制氮化物具有广泛的属性取决于氮是保税的元素。一些例子的共价氮化硼氮化物,BN,氰,(CN)2,磷氮化,P3N5,tetrasulfur tetranitride, S4N4,disulfur dinitride, S2N2。的共价氮化物硼,碳,硫在这里讨论。
氮化硼
因为硼和氮在一起包含相同数量的价电子(八)作为两个碳原子成键,氮化硼等电子元素碳是。氮化硼存在于两种结构形式,类似的两种形式的碳-石墨和钻石。六角形式,类似于石墨,具有分层结构与平面、环硼和氮原子交替堆叠的方式硼原子在一层直接坐落在一个氮原子相邻层。相比之下,连续六角石墨层直接抵消,这样每个碳原子以上的孔隙(洞)相邻的碳原子层和直接的交替层。六角氮化硼可以由加热三氯化硼基类库3过量的氨在750°C (1400°F)。六方氮化硼的属性一般不同于石墨。虽然两者都是光滑的固体,氮化硼是无色的,是一个很好的绝缘子(而石墨是黑色的和是一个电导体),比石墨和氮化硼的化学性质更稳定。六方BN反应只有元素氟F2男朋友(形成产品3和N2)、氟化氢、高频(NH生产4男朋友4)。BN的钻石(立方)形式可以由六方BN加热到1800°C (3300°F)在非常高的压力下(85000个大气压;的压力在海平面一个大气压)的一个吗碱金属或碱土金属催化剂。像类似的钻石形成的碳,立方氮化硼是非常辛苦。
氰
氰(CN)2是一种有毒无色气体,沸点是−21°C (−6°F)。它可以由氧化氰化氢(HCN)。可以使用多种氧化剂,包括氧气、O2,氯气体,Cl2,二氧化氮气,没有2。当没有2使用,产品不可以回收和再次使用反应物没有2。2 hcn +没有2→(CN)2+不+ H2O微量杂质(CN)2似乎促进聚合在高温下(300 - 500°C (600 - 900°F))多聚氰,黑暗的固体,具有多环结构的六元环交替的碳和氮原子。氰分子N≡碳碳≡N,是线性的,易燃。氧气在燃烧产生高温火焰(约4775°C (8627°F))。
硫氮化物
硫形式多种共价二进制氮化物,但两个最有趣的是tetrasulfur tetranitride,年代4N4,disulfur dinitride,年代2N2,因为他们是前体一个不寻常的聚合物polythiazyl (SN)x。这种聚合物硫氮化是不寻常的,因为即使它仅仅由两个非金属矿物,它表现出一些属性通常只与金属有关。最好的准备4N4涉及到冒泡NH3在加热(50°C (120°F))解决方案的年代2Cl2CCl溶解在4或C6H6。6 s2Cl2+ 16 nh3→年代4N4+ S8+ 12 nh4ClTetrasulfur tetranitride形式热变色晶体,晶体改变颜色与温度。他们是红色的在温度高于100°C (210°F),橙色25°C (80°F),和无色−190°C (310°F−)。晶体在空气中是稳定的,但将在应对爆炸冲击或摩擦。的复合具有笼形结构平面上的四个氮原子与两个硫原子上方和下方。当年代4N4蒸汽泵通过银毛在250 - 300°C (480 - 570°F)低压(小于1.0毫米汞柱),一个不稳定的二聚体,S2N2可以压缩。这种化合物有一个本质上广场与交替的硫和氮原子结构。这样的年代4N4震惊,这是敏感并能爆炸当加热到温度高于30°C (90°F)。在25°C (80°F), S2N2polythiazyl慢慢通过开环聚合机理,(SN)x。这个相当惊人的材料有一个青铜色,金属光泽,和电热导率的金属。它变成了一个超导体在0.26开尔文(K;看到超导)。
史蒂文·s . Zumdahl