Nitrider er en klasse av kjemiske forbindelser som dannes når nitrogen kombineres med mindre elektronegativitetskomponenter som silisium eller bor. Det vises i naturen i en rekke former. Det finnes tre forskjellige typer nitrider: overgangsmetall, kovalent og ionisk. De er nyttige i en rekke applikasjoner og har distinkte funksjoner. Disse nitridforbindelsene danner et kation og et anion når de brytes i to ioner. Anionet som dannes kalles nitridion.

I denne artikkelen vil vi lære i detalj om hva som er nitrider, nitridioner, deres formel, valens, egenskaper, typer og bruksområder.

Innholdsfortegnelse

• Hva er nitrider?
• Eksempler på nitrider
• Egenskaper til nitrider
• Fremstilling av nitrider
• Typer nitrid
• Nitrid, nitritt og nitrat

Hva er nitrider?

Nitrider er kjemiske forbindelser hvor anion er et nitrogenion. Nitrider dannes når et mindre elektronegativt element kombinerer nitrogen. De har en generell formel for X₃N, X₃N₂eller XN. Noen av eksemplene på nitrider er aluminiumnitrid, galliumnitrid, bornitrid osv. Anionene som finnes i disse forbindelsene kalles nitridioner.

Nitridion

Nitridioner er anioner som er tilstede i nitridforbindelsene. Nitridion er representert som N^3-.

Grunnleggende egenskaper til nitrider

Her er en tabell som oppsummerer de grunnleggende egenskapene til nitrider:

Nitridformel

Nitridioner har formelen (N^3-). En oksidasjonstilstand på -3 fører til at nitrogen endres til et nitridion. Dette gjør det mulig for nitridion å danne nitridklasse av forbindelser med mulige molekylformler av X₃N, X₃N₂eller XN.

Nitrid Valency

Nitrogen har en valens på -3. Nitrogen har et atomnummer på 7 og en elektronkonfigurasjon på 1s²2s²2p³. Nitrogen inneholder 5 elektroner i det ytterste skallet, og det trenger 3 ekstra elektroner for å danne en stabil oktett. Nitrogen får tre elektroner, noe som resulterer i produksjon av et nitridion (N^3-). Denne elektronforsterkningen kan representeres av følgende kjemiske ligning

N + 3 Det er ⁻ → N ³⁻

Nitridladning

Nitridion har en ladning på -3. Nitrogens elektronkonfigurasjon er 1s²2s²2p³resulterer i 5 elektroner i det ytterste skallet. Den får tre elektroner for å danne en stabil oktett. Anskaffelsen av tre ekstra elektroner resulterer i produksjonen av nitridionet (N^3-), med nitrogenatomet som bærer en -3 ladning. Den kjemiske ligningen for å danne nitridionet er som følger:

N + 3 Det er ⁻ → N ³⁻

Eksempler på nitrider

La oss nå undersøke hvor viktig nitrid er for ulike virksomheter ved å se på noen spesielle eksempler:

Aluminiumnitrid (AlN): Utmerket termisk ledningsevne gjør den nyttig for termiske styringsapplikasjoner og produksjon av høyytelses elektriske enheter.

Silisiumnitrid (Ja ₃ N ₄ ): På grunn av sin store styrke, hardhet og korrosjonsbestandighet, brukes den ofte i keramiske materialer, skjæreverktøy og motorkomponenter.

Bornitrid (BN): Finnes i flere former, som kubisk bornitrid (c-BN) og sekskantet bornitrid (h-BN). Mens c-BN er et superhardt stoff som brukes i slipemidler og skjæreinstrumenter, brukes h-BN som smøremiddel og i kosmetikk.

Titanium Nitride (TiN): Harde belegg som gir slitestyrke og et gulllignende utseende brukes på skjæreutstyr og i luftfart og medisinsk sektor.

forskjellen mellom løve og tiger

Vanadium Nitride (VN): Når ammoniakk produseres og stål overflatebehandles for å øke hardheten og motstanden mot korrosjon, brukes den som katalysator.

Tantalnitrid (TaN): På grunn av dens elektriske egenskaper og slitestyrke, brukes den som en tynn film i halvlederenheter.

Galliumnitrid (GaN): Galliumnitrid er en halvleder med stort båndgap som har fått stor interesse for elektronikk og optoelektronikk. Den brukes i produksjonen av lysdioder (LED), radiofrekvensenheter (RF) og kraftelektronikk.

Magnesiumnitrid (Mg ₃ N ₂ ): Den er et binært kjemikalie som består av magnesium (Mg) og nitrogen (N). Det høye smeltepunktet gjør det nyttig i en rekke industrielle bruksområder. Magnesiumnitrid har den kjemiske formelen Mg₃N₂.

Egenskaper til nitrider

Nitrider har mange kjemiske og fysiske egenskaper, som inkluderer:

Fysiske egenskaper

Ionisk radius: Nitridforbindelser har en ioneradius på rundt 140 pm, noe som påvirker deres interaksjoner med andre grunnstoffer og forbindelser.

Reaksjon med vann: Når nitrider kommer i kontakt med vann, gjennomgår de en reaksjon som produserer ammoniakk, noe som fremhever deres reaktivitet og mulige bruk i ammoniakksyntese.

Isolerende natur: Nitrid er kjent for sine isolerende egenskaper, som gjør det nyttig i en rekke bruksområder som krever elektrisk ledningsevnekontroll.

Oksidasjonstilstand: Nitrid har et stabilt oksidasjonstall på -3, noe som forklarer dets elektrondelingsadferd i kjemiske prosesser.

Ulike former: Nitrid finnes i en rekke former, inkludert kalsiumnitrid, natriumnitrid og bornitrid, noe som viser sin fleksibilitet i sammensatte formasjoner.

Kjemisk reaksjon av nitrider

De kjemiske egenskapene til nitrider er nevnt nedenfor:

Natriumnitrid-reaktivitet: Natrium interagerer med nitrid for å produsere natriumnitrid, som er spesielt ustabilt. Reaksjonsligningen viser følsomheten for dekomponering:

2 Allerede ₃ ? N →6 Allerede + N ₂

Kalsiumnitriddannelse: Kalsium kombineres med nitrogen for å danne kalsiumnitrid og oksid, noe som viser forbindelsens evne til å delta i direkte reaksjoner.

3 At + N ₂ → At ₃ ? N ₂

Interaksjon med vann: Nitrider, som kalsiumnitrid, interagerer med vann eller fuktighet i luften for å produsere kalsiumhydroksid og ammoniakk via en kjemisk reaksjon:

understreking

At ₃ N ₂ + 6 H ₂ O →3 At ( ÅH ) ₂ + 2 NH ₃

Hydrogenabsorpsjon: Kalsiumnitrid har kapasitet til å absorbere hydrogen ved høye temperaturer, noe som resulterer i en kjemisk reaksjon som produserer kalsiumamid og hydrid:

At ₃ N ₂ + 2 H ₂ →2 Suppe + CaH ₂

Fremstilling av nitrider

Nitrider dannes ved direkte å reagere et metall med en nitrogenkilde, slik som ammoniakkgass, eller ved å reagere et metall med en nitrogenforbindelse, for eksempel salpetersyre. Under disse reaksjonene reagerer metallet med nitrogen og danner nitrider. Termisk dekomponering av metallamider og reduksjon av metallhalogenider eller oksider i nærvær av nitrogengass er andre veier til produksjon av allsidige nitridforbindelser med et bredt spekter av bruksområder. Noen av eksemplene på fremstilling av nitrid er nevnt nedenfor:

Direkte reaksjon av elementer

Å reagere direkte på elementer er en enkel teknikk. Bruk av kalsiumnitrid (Ca₃N₂) som en illustrasjon:

3Ca + N ₂ → Ca ₃ N ₂

Varmedekomponering av metallamid

Den andre teknikken er å varme opp et metallamid for å frigjøre ammoniakk, for eksempel bariumamid:

3Ba(NH ₂ ) ₂ → Ba ₃ N ₂ + 4NH ₃

merknader i vårstøvel

Denne prosedyren viser en alternativ vei til nitriddannelse ved å frigjøre ammoniakk.

Reduksjon av metallhalogenid eller oksid

Redusering av et metalloksid eller halogenid i nærvær av nitrogengass er en tilleggsmetode. Syntesen av aluminiumnitrid (AlN) går slik:

Til ₂ De ₃ + 3C + N ₂ →2AlN + 3CO

Typer nitrid

Nitrider kan klassifiseres i forskjellige kategorier avhengig av bindingen de har eller kildene til materialbruk for å lage nitrid. De forskjellige typene nitrider er nevnt nedenfor:

Ionisk nitrid

Ionisk nitrid er nitrider der kationet er metall og anion er nitridion. Litium er det eneste alkalimetallet som danner et nitrid, mens alle jordalkalimetaller produserer nitrider med formelen M₃N₂. Disse ioniske nitridene, for eksempel Be₃N₂og Mg₃N₂, har varierende stabilitet. Denne forskjellige reaktiviteten og diversifiserte stabiliteten gjør ioniske nitrider betydelige i både industrielle og kjemiske anvendelser.

Kovalent nitrid

Kovalente nitrider, som bornitrid (BN), er forbindelser som genereres ved deling av elektroner mellom ikke-metaller. Når det gjelder BN, danner bor- og nitrogenatomer kovalente bindinger, og danner en krystallgitterstruktur.

To mol bor reagerer med tre mol nitrogengass for å produsere to mol bornitrid, viser den kovalente naturen til bor-nitrogenbindingen i dette molekylet.

Binært metallnitrid

Binære metallnitrider, som navnet antyder, har to elementer i nitridforbindelsen. En ut som åpenbart er nitrogen. Eksempel på binært metallnitrid som magnesiumnitrid (Mg₃N₂), dannes av kombinasjonen av et metall, slik som magnesium, med nitrogen.

Overgangsmetallnitrid

Et overgangsmetallnitrid, består av overgangsmetallkation og nitridanion. Eksempel på overgangsmetallnitrid som titannitrid (TiN), genereres av en kjemisk reaksjon mellom titan (Ti) og nitrogengass (N)₂). Den kjemiske ligningen for syntese er

Du + N ₂ → TiN

Uorganiske nitrider

Uorganiske nitrider er forbindelser som genereres av kombinasjonen av nitrogen og andre elementer, bortsett fra karbon. Disse forbindelsene involverer vanligvis binding av nitrogen med metaller eller ikke-metaller, noe som resulterer i et bredt spekter av materialer med forskjellige egenskaper og bruksområder.

Aluminiumnitrid er et uorganisk nitrid. Andre eksempler på uorganiske nitrider er silisiumnitrid (Si₃N₄), titannitrid (TiN) og bornitrid. På grunn av deres særegne egenskaper og tilpasningsevne, brukes disse forbindelsene i elektronikk, keramikk, skjæreverktøy og en rekke andre industrielle applikasjoner.

Organiske nitrider

Organiske nitrider er kjemikalier som inneholder den funksjonelle nitridgruppen (−N≡). De genereres vanligvis ved å erstatte hydrogenatomer i ammoniakk (NH₃) molekyler med organiske grupper. Nitriler, med den generelle strukturen R-C≡N, er et hyppig eksempel på et organisk nitrid. R indikerer en organisk gruppe.

Acetonitril (CH₃CN) er et eksempel på et organisk nitrid. Acetonitril inneholder en trippelbinding (≡N) mellom nitrogenatomet og metylgruppen (CH₃). Andre eksempler på organiske nitrider er benzonitril (C₆H₅CN) og propionitril (CH₃CH₂CN). Organiske nitrider er viktige i produksjonen av medisiner, agrokjemikalier og en rekke andre industrielle bruksområder.

Bruk av nitrid

Det er flere bruksområder for nitrid:

• LED-lys sender ut blått lys på grunn av det høye båndgapet i galliumnitrid, og demonstrerer dets betydning i teknologien som driver disse energieffektive lysene.
• Nitrider brukes til å lage skjæreverktøy med høy hastighet og høy temperatur, noe som bidrar til å akselerere maskineringsoperasjoner.
• Nitrider er viktige i romfartssektoren for belegg av komponenter fordi de er motstandsdyktige mot harde temperaturer, noe som forbedrer ytelsen og utholdenheten.
• Nitrider bidrar også til katalyse ved å lette kjemiske reaksjoner og prosesser som er kritiske i en rekke industrielle applikasjoner.
• Nitrider, som bornitrid, brukes som isolatorer for å regulere strømmen av elektrisitet.

Nitrid, nitritt og nitrat

Nitrid, nitritt og nitritt er tre mulige typer anion i kjemiske forbindelser dannet med nitrogenion. En grunnleggende forståelse av disse tre typene kan fås fra tabellen nedenfor:

Sjekk også

• Bariumnitridformel
• Natriumnitridformel
• Trivalente ioner

ofte stilte spørsmål

Hva er nitrider?

Nitrider er kjemiske forbindelser hvor anion er nitrogenion.

Hvordan er nitridioner representert?

Nitridioner er representert som N^-3

Hva er oksidasjonstilstanden til nitrid?

Oksidasjonstilstand for nitridion er -3

Hva er nitridformel?

Nitridformel er gitt som N^-3

Hva er metallnitrider?

Metallnitrider er de nitridforbindelsene der kation er metall. For eksempel, Magnesium Nitride Mg₃N₂er et metallnitrid

Hva er Valency of Nitride?

Valens av nitrid er 3