Nitrid lithný - Lithium nitride

Nitrid lithný
Jednotkový článek s kuličkovým a tyčovým modelem nitridu lithného
__ Li+      __ N3−
Struktura Li3N.svg
Krystalová struktura nitridu lithného.
Jména
Preferovaný název IUPAC
Nitrid lithný
Ostatní jména
Nitrid trilithný
Identifikátory
3D model (JSmol )
ChEBI
ChemSpider
Informační karta ECHA100.043.144 Upravte to na Wikidata
Číslo ES
  • 247-475-2
1156
Vlastnosti
Li3N
Molární hmotnost34,83 ​​g / mol
Vzhledčervená, fialová pevná látka
Hustota1,270 g / cm3
Bod tání 813 ° C (1495 ° F; 1086 K)
reaguje
log P3.24
Struktura
viz text
Nebezpečí
Hlavní nebezpečíreaguje s vodou, aby se uvolnil amoniak
Piktogramy GHSGHS02: HořlavýGHS05: Žíravý
Signální slovo GHSNebezpečí
H260, H314, H318
P223, P231 + 232, P260, P264, P280, P301 + 330 + 331, P303 + 361 + 353, P304 + 340, P305 + 351 + 338, P310, P321, P335 + 334, P363, P370 + 378, P402 + 404, P405, P501
NFPA 704 (ohnivý diamant)
Související sloučeniny
jiný anionty
Oxid lithný
jiný kationty
Nitrid sodný
Související sloučeniny
Amid lithný Lithium imid
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
☒N ověřit (co je šekY☒N ?)
Reference Infoboxu

Nitrid lithný je sloučenina s vzorec Li3N. Je to jediná stabilní alkalický kov nitrid. Pevná látka má červeno-růžovou barvu a vysokou teplotu tání.[1]

Příprava a manipulace

Nitrid lithný se připravuje přímou kombinací elementárního lithium s dusík plyn:[2]

6 Li + N2 → 2 Li3N

Místo spalování kovového lithia v atmosféře dusíku je roztok lithia v kapalině sodík kov může být ošetřen N2Nitrid lithný reaguje prudce s voda k výrobě amoniak:

Li3N + 3 H2O → 3 LiOH + NH3

Struktura a vlastnosti

alfa-Li3N (stabilní při pokojové teplotě a tlaku) má neobvyklou krystalovou strukturu, která se skládá ze dvou typů vrstev, jeden list má složení Li2N− obsahuje 6 souřadnic N center a druhý list sestává pouze z lithiových kationtů.[3] Jsou známy dvě další formy: beta-Nitrid lithia, vytvořený z alfa fáze při 4 200 barech (4 100 atm), má arsenid sodný (Na3As) struktura; gama-Nitrid lithný (stejná struktura jako Li3Bi) formy z beta formy při 35 až 45 gigapascalech (350 000 až 440 000 atm).[4]

Nitrid lithia ukazuje iontová vodivost pro Li+, s hodnotou c. 2 × 10−4Ω−1cm−1, a (intracrystal) aktivační energie c. 0,26 eV (asi 24 kJ / mol). Doping vodíku zvyšuje vodivost, zatímco dopování kovovými ionty (Al, Cu, Mg) ji snižuje.[5][6] Bylo zjištěno, že aktivační energie pro přenos lithia přes krystaly nitridu lithného (interkrystalické) je vyšší při teplotě c. 68,5 kJ / mol.[7] Alfa forma je polovodič s pásmovou mezerou c. 2,1 eV.[4]

Reakce s vodík při teplotě pod 300 ° C (tlak 0,5 MPa) hydrid lithný a amid lithný.[8]

Nitrid lithný byl zkoumán jako a paměťové médium pro vodík plyn, protože reakce je reverzibilní při 270 ° C. Bylo dosaženo až 11,5% hmotnostních absorpce vodíku.[9]

Výsledkem reakce nitridu lithného s oxidem uhličitým je amorfní nitrid uhlíku (C3N4), a polovodič a lithium kyanamid (Li2CN2), předchůdce hnojiva v exotermické reakci.[10][11]

Reference

  1. ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemie prvků (2. vyd.). Butterworth-Heinemann. ISBN  978-0-08-037941-8.
  2. ^ E. Döneges "Nitrid lithný" v Příručka preparativní anorganické chemie, 2. vyd. Edited by G. Brauer, Academic Press, 1963, New York. Sv. 1. str. 984.
  3. ^ Barker M. G .; Blake A. J .; Edwards P. P .; Gregory D. H .; Hamor T. A .; Siddons D. J .; Smith S. E. (1999). „Nové vrstvené nitridoničitany lithné; účinek koncentrace volného místa Li na geometrii koordinace N a oxidační stav Ni“. Chemická komunikace (13): 1187–1188. doi:10.1039 / a902962a.
  4. ^ A b Walker, G, ed. (2008). Skladování vodíku v pevné fázi: materiály a chemie. §16.2.1 Nitrid lithný a vodík: historická perspektiva.
  5. ^ Lapp, Torben; Skaarup, Steen; Hooper, Alan (říjen 1983). „Iontová vodivost čisté a dopované Li3N “. Ionika v pevné fázi. 11 (2): 97–103. doi:10.1016/0167-2738(83)90045-0.
  6. ^ Boukamp, ​​B. A .; Huggins, R. A. (6. září 1976). "Vodivost lithiových iontů v nitridu lithném". Fyzikální písmena A. 58 (4): 231–233. doi:10.1016/0375-9601(76)90082-7.
  7. ^ Boukamp, ​​B. A .; Huggins, R. A. (leden 1978). "Rychlá iontová vodivost v nitridu lithném". Bulletin materiálového výzkumu. 13 (1): 23–32. doi:10.1016/0025-5408(78)90023-5.
  8. ^ Goshome, Kiyotaka; Miyaoka, Hiroki; Yamamoto, Hikaru; Ichikawa, Tomoyuki; Ichikawa, Takayuki; Kojima, Yoshitsugu (2015). "Syntéza amoniaku prostřednictvím nerovnovážné reakce nitridu lithného v podmínkách proudění vodíku". Materiálové transakce. 56 (3): 410–414. doi:10,2320 / matertrans.M2014382.
  9. ^ Ping Chen; Zhitao Xiong; Jizhong Luo; Jianyi Lin; Kuang Lee Tan (2002). "Interakce vodíku s nitridy a amidy kovů". Příroda. 420 (6913): 302–304. doi:10.1038 / nature01210. PMID  12447436.
  10. ^ Yun Hang Hu, Yan Huo (12. září 2011). "Rychlá a exotermická reakce CO2 a Li3N do pevných látek obsahujících C – N “. The Journal of Physical Chemistry A. The Journal of Physical Chemistry A 115 (42), 11678-11681. 115 (42): 11678–11681. doi:10.1021 / jp205499e.
  11. ^ Darren Quick (21. května 2012). „Chemická reakce pohltí CO2 vyrábět energii ... a další užitečné věci “. NewAtlas.com. Citováno 17. dubna 2019.

Viz také

Soli a kovalentní deriváty nitrid ion
NH3
N2H4		Slepice2)11
Li3NBýt3N2BNβ-C3N4
g-C3N4
CXNy		N2NXÓyNF3Ne
Na3NMg3N2AlNSi3N4PN
P3N5		SXNy
SN
S4N4		NCl3Ar
K.Ca.3N2ScNCínVNCrN
Cr2N		MnXNyFeXNyOšiditNi3NCuNZn3N2GaNGe3N4Tak jakoSeNBr3Kr
RbSr3N2YNZrNNbNβ-Mo2NTcRuRhPdNAg3NCdNHospodaSnSbTeNI3Xe
ČsBa3N2 Hf3N4OpáleníWNReOsIrPtAuHg3N2TlNPbZásobníkPoNaRn
Fr.Ra3N2 RfDbSgBhHsMt.DsRgCnNhFlMcLvTsOg
↓
Los AngelesCeNPrNdOdpoledneSmEuGdNTbDyHoErTmYbLu
AcČtPaOSNNpPuDopoledneCmBkSrovEsFmMdNeLr