Litiumnitridi

litiumnitridi

Kenraali
Systemaattinen nimi	litiumnitridi
Perinteiset nimet	Typen litium
Chem. kaava	Li 3 N
Fyysiset ominaisuudet
Osavaltio	vihertävän mustia tai tummanpunaisia kiteitä
Moolimassa	34,82 g/ mol
Tiheys	1,28 g/cm³
Lämpöominaisuudet
Lämpötila
• sulaminen	813, 845 °C
• kiehuva	hajoaa °C
Mol. lämpökapasiteetti	75,2 J/(mol K)
Entalpia
• koulutus	-164,0 kJ/mol
Luokitus
Reg. CAS-numero	26134-62-3
PubChem	520242
Reg. EINECS-numero	247-475-2
Hymyilee	[Li+].[Li][N-][Li]
InChI	InChI = 1S/3Li.H2N/h;;;1H2/q3*+1;-1BHZCMUVGYXEBMY-UHFFFAOYSA-N
CHEBI	30525
ChemSpider	453793
Turvallisuus
NFPA 704	0 ? 2 W
Tiedot perustuvat standardiolosuhteisiin (25 °C, 100 kPa), ellei toisin mainita.
Mediatiedostot Wikimedia Commonsissa

Litiumnitridi on alkalimetallilitiumin ja typen yhdiste , vihertävän mustia tai tummanpunaisia kiteitä.

Ainoa vakaa alkalimetallinitridi.

Käytetään pyrotekniikassa .

Haetaan

Synteesi alkuaineista - huoneenlämpötilassa märkä typpi reagoi hitaasti litiumin kanssa, lämpötilan ja paineen nousu kiihdyttää reaktiota:

{\ce {6Li + N2 ->[{\ce {300^{o}C))] 2Li3N.))

Litiumhydridin vuorovaikutus typen kanssa:

{\näyttötyyli {\ce {3 LiH + N2 ->[{\ce {500^{o}C))] Li3N + NH3.))}

Kun litiummetallia varastoidaan ilmakehässä normaaleissa olosuhteissa, litiumkarbonaatin ja litiumhydroksidin ohella pintakalvoon muodostuu myös litiumnitridiä.

Fysikaaliset ominaisuudet

Litiumnitridi muodostaa stoikiometrisesta koostumuksesta poikkeamasta riippuen vihertävän mustia tai tummanpunaisia kiteitä.

Litiumnitridi on endoterminen yhdiste, jonka alkuaineista muodostuvan entalpia on −207 kJ/mol [1] .

Normaaliolosuhteissa kuusikulmaisen järjestelmän kiderakenne on vakaa , ns. , jonka avaruusryhmä on P 6 / mmm , kidesolujen parametrit a = 0,3655 nm, c = 0,3876, Z = 1. ${\ce {\alpha-Li3N))$

Yli 4 200 baarin (4 100 atm) paineessa se muuttuu natriumarsenidiksi ( ). Kun paine nousee yli 360 kbar , se muuttuu tyyppiseksi [2] rakenteeksi . ${\ce {\alpha-Li3N))$ ${\ce {\beta-Li3N))$ ${\ce {Na3As}}$ ${\ce {\beta-Li3N))$ ${\ce {\gamma-Li3N))$ ${\ce {Li3Bi}}$

Kiteessä litiumatomit muodostavat kuusikulmainen grafiittia muistuttava kiderakenne; yhdessä kidetasossa jokaista typpiatomia ympäröi kuusi litiumatomia. Kaksi muuta litiumatomia sijaitsee muissa vierekkäisissä tasoissa typpiatomin ylä- ja alapuolella, ja kutakin typpiatomia ympäröi kahdeksan litiumatomia, jotka sijaitsevat kuusikulmaisen bipyramidin kärjessä [3] [4] [5] . ${\ce {\alpha-Li3N))$

Litiumnitridi on kiinteä elektrolyytti - sen ioninen sähkönjohtavuus ioneille , joiden ominaisjohtavuus on 2 10 -4 1 / (Ohm cm) ja aktivointienergia litiumionien vapauttamiseksi hilakohdista on 0,26 eV (~ 24 kJ). / mol). Kiteen seostus vedyllä lisää johtavuutta, kun taas seostus metalli-ioneilla (Al, Cu, Mg) vähentää sitä [6] [7] . On todettu, että litiumionien kiteiden välisen siirron aktivointienergia on suurempi kuin intrakiteisen (~68,5 kJ/mol [8] ). ${\ce {Li+))$

${\ce {\alpha-Li3N))$ on puolijohde, jonka kaistaväli on ~2,1 eV [2] .

Litiumnitridiä on tutkittu aineena vetykaasun kompaktiin varastointiin, vedyn absorptio ja desorptio ovat palautuvia ja tapahtuvat suhteellisen alhaisessa lämpötilassa ~270 °C. Kokeissa saavutettiin aineen vedyn absorptio jopa 11,5 massaprosenttiin [9] .

Kemialliset ominaisuudet

Litiumnitridin muodostumisreaktio on palautuva, ja lämpötilan noustessa tyhjiössä tapahtuu hajoamisprosessi alkuaineiksi:

{\ce {2Li3N ->[{\ce {400^{o}C))] 6Li + N2.))

Litiumnitridi reagoi voimakkaasti veden kanssa muodostaen litiumhydroksidia ja ammoniakkia :

{\näyttötyyli {\ce {Li3N + 3H2O ->3LiOH + NH3.))}

Litiumnitridi reagoi vedyn kanssa korotetuissa lämpötiloissa muodostaen litiumhydridiä ja ammoniakkia:

{\näyttötyyli {\ce {Li3N + 3H2 -> 3LiH + NH3.))}

Kun litiumnitridi on vuorovaikutuksessa vedyn kanssa 300 °C:ssa ja korotetussa paineessa (yli 0,5 MPa), muodostuu litiumhydridin ja litiumamidin seos [ 10] :

{\ce {Li3N\ {+}\ 2H2->[{\ce {300^{o}C)),\ \ 0,5\ MPa]LiNH2\ {+}\ 2LiH.))

Se hajoaa happojen kanssa muodostaen litium- ja ammoniumsuoloja, jotka vastaavat happoa:

{\ce {Li3N + 4HCl -> 3LiCl + NH4Cl.))

Tunnetaan myös monia litiumnitridejä, joista osa on: ${\ce {LiMgN,\ LiZnN,\ Li3AlN2,\ Li5SiN3,\ Li5TiN3,\ Li5GeN3.))$

Sula litiumnitridi on aggressiivinen monille metalleille ( Fe , Cu , Ni , Pt jne.).

Sovellus

Litiumnitridia käytetään joskus komponenttina pyroteknisten seosten valmistuksessa .
Ainetta on mahdollista käyttää vedyn kompaktiin varastointiin.

Muistiinpanot

↑ M. Guntz: Sur l'azoture de lithium. Julkaisussa: Compt. Repiä. Hebd. Band 123, 1896, S. 995–997 (Tämän kirjailijan teoksia löytyy verkkokirjastosta Gallica . Haku tulee tehdä ( fr. Recherche ) sukunimellä.).
↑ 1 2 Kiinteän olomuodon vetyvarastointi: materiaalit ja kemia (englanti) / Walker, G.. - 2008. - P. §16.2.1 Litiumnitridi ja vety: historiallinen näkökulma.
↑ Li 3 N :n kiderakenne.
↑ Holleman AF, Wiberg E., Wiberg N. Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 101. Auflage. de Gruyter, Berliini 1995, ISBN 3-11-012641-9 , S. 1153.
↑ Barker MG; Blake AJ; Edwards PP; Gregory D.H.; Hamor T.A.; Siddons DJ; Smith SE Uusi kerrostettu litiumnitridonikelaatti; Li:n vapaan työpaikan pitoisuuden vaikutus N-koordinaatiogeometriaan ja Ni-hapetustilaan (englanniksi) // Chemical Communications : Journal. - 1999. - Ei. 13 . - s. 1187-1188 . - doi : 10.1039/a902962a .
↑ Lapp, Torben; Skaarup, Steen; Hooper, Alan. Puhtaan ja seostetun Li3N:n ioninjohtavuus (määrittämätön) // Solid State Ionics. - 1983. - lokakuu ( osa 11 , nro 2 ) . - S. 97-103 . - doi : 10.1016/0167-2738(83)90045-0 .
↑ Boukamp, BA; Huggins, RA Litium-ionin johtavuus litiumnitridissä // Physics Letters A : päiväkirja. - 1976. - 6. syyskuuta ( nide 58 , nro 4 ). - s. 231-233 . - doi : 10.1016/0375-9601(76)90082-7 .
↑ Boukamp, BA; Huggins, RA Nopea ionijohtavuus litiumnitridissä (neopr.) // Materials Research Bulletin. - 1978. - tammikuu ( osa 13 , nro 1 ) . - S. 23-32 . - doi : 10.1016/0025-5408(78)90023-5 .
↑ Ping Chen; Zhitao Xiong; Jizhong Luo; Jianyi Lin; Kuang Lee Tan. Vedyn vuorovaikutus metallinitridien ja -amidien kanssa (englanniksi) // Nature : Journal. - 2002. - Voi. 420 , no. 6913 . - s. 302-304 . - doi : 10.1038/luonto01210 . — PMID 12447436 .
↑ Goshome1, Kiyotaka; Miyaoka2, Hiroki; Yamamoto1, Hikaru; Ichikawa3, Tomoyuki; Ichikawa1, Takayuki; Kojima1, Yoshitsugu. Ammoniakkisynteesi litiumnitridin epätasapainoisen reaktion avulla vetyvirtaustilassa (englanniksi) // Materials TransactionS : Journal. - 2015. - Vol. 56 . - s. 410-414 . - doi : 10.2320/matertrans.M2014382 .

Kirjallisuus

Kemistin käsikirja / Toimituslautakunta: Nikolsky B.P. ja muut - 3. painos, Rev. - L .: Chemistry, 1971. - T. 2. - 1168 s.
Ripan R., Chetyanu I. Epäorgaaninen kemia. Metallien kemia. - M . : Mir, 1971. - T. 1. - 561 s.
Greenwood, Norman N., Earnshaw, A. Elementtien kemia 2 osassa - M. : Binom. Knowledge Lab, 2015.