Nitrid

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Ugrás a navigációhoz Ugrás a kereséshez

A nitridek a nitrogén olyan vegyületei, melyekben a nitrogén formális oxidációs állapota −3. A nitridek nagy vegyületcsoportot alkotnak, melynek tulajdonságai és alkalmazásai is széleskörűek.[1]

Az N3− nitridion nem fordul elő protikus oldószerben, mivel annyira erősen bázisos tulajdonságú, hogy azonnal protonálódik. Ionsugara a becslések szerint 140 pm.

Felhasználásuk[szerkesztés]

A karbidokhoz hasonlóan a nitridek is gyakran tűzálló anyagok, ami a „N3−” és a fémion közötti erős vonzást tükröző nagy rácsenergiának köszönhető. Így például a titán-nitridet és a szilícium-nitridet vágóeszközök anyagaként és kemény bevonatként alkalmazzák. A réteges szerkezetű hexagonális bór-nitrid – a molibdén-diszulfidhoz hasonlóan – nagy hőmérsékleten is jól használható kenőanyag. A nitridek sokszor széles tiltott sávval rendelkeznek, ezért elektromosan szigetelő vagy széles tiltott sávú félvetető anyagok, mint a bór-nitrid és a szilícium-nitrid. A széles tiltott sávval rendelkező gallium-nitrid a kék fényt kibocsátó LED-ekben történő felhasználása miatt fontos.[2][3] Egyes oxidokhoz hasonlóan a nitridek is képesek hidrogént abszorbeálni, így alkalmasak lehetnek a hidrogén tárolására, ilyen például a lítium-nitrid.

Vegyületek[szerkesztés]

Az ilyen nagy változatosságot mutató vegyületcsoport osztályozása némileg önkényes. Az alábbiakban nem tárgyaljuk azokat a vegyületeket, amelyekben a nitrogén oxidációs nem −3, így nem szerepel a nitrogén-triklorid, amelyben +3—as az oxidációs állapot, de az ammónia és annak számos szerves származéka sem.

Az s-mező elemeinek nitridjei[szerkesztés]

Az alkálifémek nitridjei közül egyedül a bíborvöröses lítium-nitrid (Li3N) stabil. Li3N akkor keletkezik, ha lítiumot N2 atmoszférában égetnek.[4] A nátrium-nitridet is elő lehet állítani, de ez csak mint laboratóriumi ritkaság fordul elő. Az alkáliföldfémek M3N2 képletű nitridjeinek számos képviselője ismert. Ezek többek között a Be3N2, Mg3N2, Ca3N2 és a Sr3N2. Az elektropozitív fémek (többek között Li, Zn és az alkáliföldfémek) nitridjei vízzel – a levegő páratartalmát is beleértve – érintkezve készségesen hidrolizálnak:

Mg3N2 + 6 H2O → 3 Mg(OH)2 + 2 NH3

A p-mező elemeinek nitridjei[szerkesztés]

A bór-nitridnek több polimorf módosulata is létezik. A szilícium és foszfor nitridjei is ismertek, de csak az előbbinek van kereskedelmi jelentősége. Az alumínium, gallium és indium nitridjei gyémánt-szerű wurtzit kristályszerkezettel rendelkeznek, amelyben minden atom egy tetraéder csúcsán helyezkedik el. Az alumínium-nitridben például minden alumíniumatomnak négy nitrogénatom szomszédja van a tetraéder négy sarkában, és ugyanígy minden nitrogén négy szomszédos alumíniumatomja is egy tetraéder csúcsain helyezkedik el. Ez a szerkezet a hatszöges gyémánthoz (lonsdaleit) hasonlít, amelyben minden szénatom egy tetraéder csúcsán található (a wurtzit ugyanakkor abban különbözik a szfalerittől és a gyémánttól, hogy a tetraéderek hogyan helyezkednek el egymáshoz képest). A tallium(III)-nitriddel (TlN) ellentétben a tallium(I)-nitrid (Tl3N) is ismert.

Átmenetifémek nitridjei[szerkesztés]

A 3. csoport elemei közül a szkandium és az ittrium nitrdije is ismert (ScN és YN). A 4., 5. és 6. (titán-, vanádium- és króm)csoport elemei mind képeznek nitridet.[5] Ezek kémiailag stabil, tűzálló, magas olvadáspontú anyagok. Olykor „interszticiális nitrideknek” is nevezik őket.

A 7. és 8. csoport elemeinek nitridjei könnyen bomlanak, például a Fe2N vas-nitrid 200 °C-on elbomlik. A platina-nitrid és az ozmium-nitrid N2-egységeket is tartalmazhat, így ezeket nem is kellene nitrideknek nevezni.[6][7]

A 11. és 12. csoport nehezebb elemeinek nitridjei kevésbé stabilak, mint a Cu3N réz-nitrid, illetve Zn3N2 cink-nitrid: a száraz ezüst-nitrid (Ag3N) kontakt robbanóanyag, amely már a legkisebb érintésre – akár egy leeső vízcsepp hatására – is felrobbanhat.[8]

Molekuláris nitridek[szerkesztés]

A S4N4 a biner molekuláris nitridek prototípusa

Számos fém képez molekuláris nitridokomplexet. A főcsoportbeli elemek is alkotnak néhány molekuláris nitridet. A dicián ((CN)2) és a tetrakén-tetranitrid (S4N4) példák a ritka biner (a nitrogén mellett csak egy másik elemet tartalmazó) molekuláris nitridekre. Ezek apoláris oldószerben oldódnak. Mindkét vegyület polimerizációra képes. A S4N4 termodinamikailag is instabil, bár kisebb mértékben, mint az azonos szerkezetű Se4N4. A S4N4 melegítés hatására polimerizálódik, de számos más molekuláris kén-nitrid anion és kation is ismert.

Jegyzetek[szerkesztés]

  1. N. N. Greenwood, A. Earnshaw. Az elemek kémiája. Budapest: Nemzeti Tankönyvkiadó, 564-566. o. (1999). ISBN 963-18-9144-5 
  2. The Chemistry of Transition Metal Carbides and Nitrides. Blackie Academic (1996. szeptember 11.) 
  3. Pierson, H. O.. Handbook of refractory carbides and nitrides. William Andrew (1996. szeptember 11.) 
  4. (2001) „Nitride chemistry of the s-block elements”. Coord. Chem. Rev. 215, 301–345. o. DOI:10.1016/S0010-8545(01)00320-4.  
  5. Mei, A. B. (2013. október 18.). „Physical properties of epitaxial ZrN/MgO(001) layers grown by reactive magnetron sputtering”. Journal of Vacuum Science & Technology A 31 (6), 061516. o. DOI:10.1116/1.4825349. ISSN 0734-2101.  
  6. (2005) „Gold film with gold nitride—A conductor but harder than gold”. Appl. Phys. Lett. 86 (22), 221912. o. DOI:10.1063/1.1941471.  
  7. (2007) „OsN2: Crystal structure and electronic properties”. Appl. Phys. Lett. 90 (1), 011909. o. DOI:10.1063/1.2430631.  
  8. (1991) „The Chemistry and Free Energy Formation of Silver Nitride”. Ind. Eng. Chem. Res. 30 (11), 2503. o. DOI:10.1021/ie00059a023.  

Fordítás[szerkesztés]

Ez a szócikk részben vagy egészben a Nitride című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.