Lithiumnitrid

lithiumnitrid

Generel
Systematisk navn	lithiumnitrid
Traditionelle navne	Nitrogen lithium
Chem. formel	Li3N _ _
Fysiske egenskaber
Stat	grønlig sorte eller mørkerøde krystaller
Molar masse	34,82 g/ mol
Massefylde	1,28 g/cm³
Termiske egenskaber
Temperatur
• smeltning	813, 845°C
• kogning	nedbrydes °C
Mol. Varmekapacitet	75,2 J/(mol K)
Entalpi
• uddannelse	-164,0 kJ/mol
Klassifikation
Reg. CAS nummer	26134-62-3
PubChem	520242
Reg. EINECS nummer	247-475-2
SMIL	[Li+].[Li][N-][Li]
InChI	InChI=1S/3Li.H2N/h;;;1H2/q3*+1;-1BHZCMUVGYXEBMY-UHFFFAOYSA-N
CHEBI	30525
ChemSpider	453793
Sikkerhed
NFPA 704	0 ? 2 W
Data er baseret på standardbetingelser (25 °C, 100 kPa), medmindre andet er angivet.
Mediefiler på Wikimedia Commons

Lithiumnitrid er en forbindelse af alkalimetallet lithium og nitrogen , grønlig-sorte eller mørkerøde krystaller.

Det eneste stabile alkalimetalnitrid.

Anvendes i pyroteknik .

Henter

Syntese fra grundstoffer - ved stuetemperatur reagerer vådt nitrogen langsomt med lithium, en stigning i temperatur og tryk accelererer reaktionen:

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

Interaktionen mellem lithiumhydrid og nitrogen:

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

Når lithiummetal opbevares i en luftatmosfære under normale forhold, sammen med lithiumcarbonat og lithiumhydroxid , dannes der også lithiumnitrid i overfladefilmen.

Fysiske egenskaber

Lithiumnitrid danner, afhængigt af afvigelsen fra den støkiometriske sammensætning, grønlig-sorte eller mørkerøde krystaller.

Lithiumnitrid er en endoterm forbindelse, entalpien for dens dannelse fra grundstoffer er -207 kJ/mol [1] .

Under normale forhold er krystalstrukturen af det sekskantede system stabil , kaldet med en rumgruppe P6 /mmm , krystalcelleparametre a = 0,3655 nm, c = 0,3876, Z = 1. ${\ce {\alpha-Li3N))$

Ved tryk over 4.200 bar (4.100 atm) omdannes det til et natriumarsenid ( ). Med en trykstigning over 360 kbar forvandles den til en struktur af typen [2] . ${\ce {\alpha-Li3N))$ ${\ce {\beta-Li3N))$ ${\ce {Na3As}}$ ${\ce {\beta-Li3N))$ ${\ce {\gamma-Li3N))$ ${\ce {Li3Bi}}$

I krystallen danner lithiumatomer en sekskantet grafitlignende krystalstruktur; i et af krystalplanerne er hvert nitrogenatom omgivet af seks lithiumatomer. To yderligere lithiumatomer er placeret i andre naboplaner over og under nitrogenatomet, og hvert nitrogenatom er som et resultat omgivet af otte lithiumatomer placeret ved hjørnerne af den sekskantede bipyramide [3] [4] [5] . ${\ce {\alpha-Li3N))$

Lithiumnitrid er en fast elektrolyt - den har ionisk elektrisk ledningsevne for ioner med en specifik ledningsevne på 2 10 -4 1 / (Ohm cm) og en aktiveringsenergi til frigivelse af lithiumioner fra gitterstederne på 0,26 eV (~ 24 kJ / mol). Doping af krystallen med brint øger ledningsevnen, mens doping med metalioner (Al, Cu, Mg) reducerer den [6] [7] . Det er blevet fastslået, at aktiveringsenergien af den interkrystallinske overførsel af lithiumioner er højere end den intrakrystallinske (~68,5 kJ/mol [8] ). ${\ce {Li+))$

${\ce {\alpha-Li3N))$ er en halvleder med et båndgab på ~2,1 eV [2] .

Lithiumnitrid er blevet undersøgt som et stof til kompakt opbevaring af brintgas, absorption og desorption af brint er reversible og forekommer ved en relativt lav temperatur på ~270 °C. I forsøgene opnåedes absorptionen af brint af stoffet op til 11,5 vægtprocent [9] .

Kemiske egenskaber

Reaktionen med dannelse af lithiumnitrid er reversibel, og når temperaturen stiger i et vakuum, sker nedbrydningsprocessen til grundstoffer:

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

Lithiumnitrid reagerer kraftigt med vand og danner lithiumhydroxid og ammoniak :

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

Lithiumnitrid reagerer med brint ved forhøjede temperaturer for at danne lithiumhydrid og ammoniak:

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

Når lithiumnitrid interagerer med hydrogen ved 300 °C og forhøjet tryk (mere end 0,5 MPa), dannes en blanding af lithiumhydrid og lithiumamid [ 10] :

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

Det nedbrydes med syrer for at danne lithium- og ammoniumsalte svarende til syren:

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

Mange blandede lithiumnitrider er også kendt, nogle af dem er: ${\ce {LiMgN,\ LiZnN,\ Li3AlN2,\ Li5SiN3,\ Li5TiN3,\ Li5GeN3.))$

Smeltet lithiumnitrid er aggressivt over for mange metaller ( Fe , Cu , Ni , Pt , etc.).

Ansøgning

Lithiumnitrid bruges nogle gange som en komponent i fremstillingen af pyrotekniske blandinger .
Det er muligt at anvende stoffet til kompakt opbevaring af brint.

Noter

↑ M. Guntz: Sur l'azoture de lithium. I: Compt. Rend. Hebd. Band 123, 1896, S. 995–997 (Værker af denne forfatter kan findes i onlinebiblioteket Gallica . Søgning skal foretages ( fr. Recherche ) ved efternavn.).
↑ 1 2 Solid-State Hydrogen Storage: Materials and Chemistry (engelsk) / Walker, G.. - 2008. - P. §16.2.1 Lithiumnitrid og brint: et historisk perspektiv.
↑ Krystalstruktur af Li 3 N.
↑ Holleman AF, Wiberg E., Wiberg N. Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 101. Auflage. de Gruyter, Berlin 1995, ISBN 3-11-012641-9 , S. 1153.
↑ Barker MG; Blake AJ; Edwards PP; Gregory D.H.; Hamor T.A.; Siddons DJ; Smith SE Nye lagdelte lithiumnitridonickelater; effekt af Li-vacancekoncentration på N-koordinationsgeometri og Ni-oxidationstilstand (engelsk) // Chemical Communications : journal. - 1999. - Nej. 13 . - S. 1187-1188 . - doi : 10.1039/a902962a .
↑ Lapp, Torben; Skaarup, Steen; Hooper, Alan. Ionledningsevne af ren og doteret Li3N (udefineret) // Solid State Ionics. - 1983. - Oktober ( bind 11 , nr. 2 ). - S. 97-103 . - doi : 10.1016/0167-2738(83)90045-0 .
↑ Boukamp, BA; Huggins, RA Lithiumionledningsevne i lithiumnitrid // Fysik bogstaver A : journal. - 1976. - 6. september ( bd. 58 , nr. 4 ). - S. 231-233 . - doi : 10.1016/0375-9601(76)90082-7 .
↑ Boukamp, BA; Huggins, RA Hurtig ionisk ledningsevne i lithiumnitrid (neopr.) // Materials Research Bulletin. - 1978. - Januar ( bind 13 , nr. 1 ). - S. 23-32 . - doi : 10.1016/0025-5408(78)90023-5 .
↑ Ping Chen; Zhitao Xiong; Jizhong Luo; Jianyi Lin; Kuang Lee Tan. Interaktion mellem brint og metalnitrider og -amider (engelsk) // Nature : journal. - 2002. - Bd. 420 , nr. 6913 . - S. 302-304 . - doi : 10.1038/nature01210 . — PMID 12447436 .
↑ Goshome1, Kiyotaka; Miyaoka2, Hiroki; Yamamoto1, Hikaru; Ichikawa3, Tomoyuki; Ichikawa1, Takayuki; Kojima1, Yoshitsugu. Ammoniaksyntese via ikke-ligevægtsreaktion af lithiumnitrid i hydrogenstrømningsforhold (engelsk) // Materials TransactionS : journal. - 2015. - Bd. 56 . - S. 410-414 . - doi : 10.2320/matertrans.M2014382 .

Litteratur

Håndbog for en kemiker / Redaktion: Nikolsky B.P. m.fl. - 3. udgave, Rev. - L . : Kemi, 1971. - T. 2. - 1168 s.
Ripan R., Chetyanu I. Uorganisk kemi. Kemi af metaller. - M . : Mir, 1971. - T. 1. - 561 s.
Greenwood, Norman N., Earnshaw, A. Kemi af grundstoffer i 2 bind - M . : Binom. Knowledge Lab, 2015.