Nitrider er en klasse af kemiske forbindelser dannet, når nitrogen kombineres med mindre elektronegativitetskomponenter såsom silicium eller bor. Det optræder i naturen i en række forskellige former. Der er tre forskellige slags nitrider: overgangsmetal, kovalent og ionisk. De er nyttige i en række forskellige applikationer og har forskellige funktioner. Disse nitridforbindelser danner, når de brydes i to ioner, en kation og en anion. Den dannede anion kaldes nitridion.

I denne artikel vil vi lære detaljeret om, hvad der er nitrider, nitridioner, deres formel, valens, egenskaber, typer og anvendelser.

Indholdsfortegnelse

• Hvad er nitrider?
• Eksempler på nitrider
• Nitriders egenskaber
• Fremstilling af nitrider
• Typer af nitrid
• Nitrid, nitrit og nitrat

Hvad er nitrider?

Nitrider er kemiske forbindelser, hvor anion er en nitrogenion. Nitrider dannes, når et mindre elektronegativt grundstof kombinerer nitrogen. De har en generel formel X₃N, X₃N₂eller XN. Nogle af eksemplerne på nitrider er aluminiumnitrid, galliumnitrid, bornitrid osv. Anionerne i disse forbindelser kaldes nitridioner.

Nitrid-ion

Nitridioner er anioner til stede i nitridforbindelserne. Nitridion er repræsenteret som N^3-.

Grundlæggende egenskaber af nitrider

Her er en tabel, der opsummerer grundlæggende egenskaber ved nitrider:

Nitrid formel

Nitridioner har formlen (N^3-). En oxidationstilstand på -3 får nitrogen til at ændre sig til en nitridion. Dette gør det muligt for nitridion at danne Nitride klasse af forbindelser med mulige molekylære formler for X₃N, X₃N₂eller XN.

Nitrid Valens

Nitrogen har en valens på -3. Nitrogen har et atomnummer på 7 og en elektronkonfiguration på 1s²2s²2 p³. Nitrogen indeholder 5 elektroner i sin yderste skal, og det har brug for 3 ekstra elektroner for at danne en stabil oktet. Nitrogen får tre elektroner, hvilket resulterer i produktionen af ​​en nitridion (N^3-). Denne elektronforstærkning kan repræsenteres af følgende kemiske ligning

N + 3 det er ⁻ → N ³⁻

Nitridladning

Nitridion har en ladning på -3. Nitrogens elektronkonfiguration er 1s²2s²2 p³hvilket resulterer i 5 elektroner i dens yderste skal. Den optager tre elektroner for at danne en stabil oktet. Erhvervelsen af ​​tre yderligere elektroner resulterer i produktionen af ​​nitridionen (N^3-), hvor nitrogenatomet bærer en -3 ladning. Den kemiske ligning for dannelse af nitridionen er som følger:

N + 3 det er ⁻ → N ³⁻

Eksempler på nitrider

Lad os nu undersøge, hvor vigtigt nitrid er for forskellige virksomheder ved at se på nogle få specifikke eksempler:

Aluminiumnitrid (AlN): Fremragende termisk ledningsevne gør den nyttig til termiske styringsapplikationer og fremstilling af højtydende elektriske enheder.

Siliciumnitrid (Ja ₃ N ₄ ): På grund af dens store styrke, hårdhed og korrosionsbestandighed anvendes den ofte i keramiske materialer, skæreværktøjer og motorkomponenter.

Bornitrid (BN): Findes i flere former, såsom kubisk bornitrid (c-BN) og hexagonal bornitrid (h-BN). Mens c-BN er et superhårdt stof, der bruges i slibemidler og skæreinstrumenter, bruges h-BN som smøremiddel og i kosmetik.

Titaniumnitrid (TiN): Hårde belægninger, der giver slidstyrke og et guld-lignende udseende, bruges på metalskærende udstyr og i rumfarts- og medicinske sektorer.

java char til streng

Vanadiumnitrid (VN): Når ammoniak produceres og stål overfladebehandles for at øge dets hårdhed og modstandsdygtighed over for korrosion, bruges det som katalysator.

Tantalnitrid (TaN): På grund af dets elektriske egenskaber og slidstyrke bruges den som en tynd film i halvlederenheder.

Galliumnitrid (GaN): Galliumnitrid er en halvleder med et stort båndgab, der har fået stor interesse for elektronik og optoelektronik. Det bruges til fremstilling af lysemitterende dioder (LED'er), radiofrekvensenheder (RF) og kraftelektronik.

Magnesiumnitrid (Mg ₃ N ₂ ): Det er et binært kemikalie, der består af magnesium (Mg) og nitrogen (N). Dens høje smeltepunkt gør den anvendelig i en række industrielle anvendelser. Magnesiumnitrid har den kemiske formel Mg₃N₂.

Nitriders egenskaber

Nitrider har mange kemiske og fysiske egenskaber, som omfatter:

Fysiske egenskaber

Ionisk radius: Nitridforbindelser har en ionradius på omkring 140 pm, hvilket påvirker deres interaktioner med andre grundstoffer og forbindelser.

Reaktion med vand: Når nitrider kommer i kontakt med vand, gennemgår de en reaktion, der producerer ammoniak, hvilket fremhæver deres reaktivitet og mulige anvendelse i ammoniaksyntese.

Isolerende natur: Nitrid er velkendt for sine isolerende egenskaber, som gør det anvendeligt i en række forskellige anvendelser, der kræver elektrisk ledningsevnekontrol.

Oxidationstilstand: Nitrid har et stabilt oxidationstal på -3, hvilket forklarer dets elektrondelingsadfærd i kemiske processer.

Forskellige former: Nitrid findes i en række forskellige former, herunder calciumnitrid, natriumnitrid og bornitrid, hvilket viser dets fleksibilitet i sammensatte formationer.

Kemisk reaktion af nitrider

De kemiske egenskaber af nitrider er nævnt nedenfor:

Natriumnitrid-reaktivitet: Natrium interagerer med nitrid for at producere natriumnitrid, som er særligt ustabilt. Reaktionsligningen viser følsomheden over for nedbrydning:

2 Allerede ₃ , N →6 Allerede + N ₂

Calciumnitriddannelse: Calcium kombineres med nitrogen for at danne calciumnitrid og oxid, hvilket viser forbindelsens evne til at indgå i direkte reaktioner.

3 At + N ₂ → At ₃ , N ₂

Interaktion med vand: Nitrider, såsom calciumnitrid, interagerer med vand eller fugt i luften for at producere calciumhydroxid og ammoniak via en kemisk reaktion:

understregning

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

Brintabsorption: Calciumnitrid har kapaciteten til at absorbere brint ved høje temperaturer, hvilket resulterer i en kemisk reaktion, der producerer calciumamid og hydrid:

At ₃ N ₂ + 2 H ₂ →2 Suppe + CaH ₂

Fremstilling af nitrider

Nitrider dannes ved direkte at reagere et metal med en nitrogenkilde, såsom ammoniakgas, eller ved at omsætte et metal med en nitrogenforbindelse, såsom salpetersyre. Under disse reaktioner reagerer metallet med nitrogen og danner nitrider. Termisk nedbrydning af metalamider og reduktion af metalhalogenider eller -oxider i nærvær af nitrogengas er andre veje til fremstilling af alsidige nitridforbindelser med en bred vifte af anvendelser. Nogle af eksemplerne på fremstilling af nitrid er nævnt nedenfor:

Direkte reaktion af elementer

At reagere direkte på elementer er en simpel teknik. Brug af calciumnitrid (Ca₃N₂) som illustration:

3Ca + N ₂ → Ca ₃ N ₂

Varmedbrydning af metalamid

Den anden teknik er at opvarme et metalamid for at frigive ammoniak, såsom bariumamid:

3Ba(NH ₂ ) ₂ → Ba ₃ N ₂ + 4NH ₃

shloka mehta uddannelse

Denne procedure viser en alternativ vej til nitriddannelse ved at frigive ammoniak.

Reduktion af metalhalogenid eller -oxid

Reduktion af et metaloxid eller et halogenid i nærvær af nitrogengas er en yderligere metode. Syntesen af ​​aluminiumnitrid (AlN) går sådan her:

Til ₂ Det ₃ + 3C + N ₂ →2AlN + 3CO

Typer af nitrid

Nitrider kan klassificeres i forskellige kategorier afhængigt af arten af ​​bindingen de har eller kilderne til materialeanvendelse til fremstilling af nitrid. De forskellige typer nitrider er nævnt nedenfor:

Ionisk nitrid

Ionisk nitrid er de nitrider, hvori kationen er metal, og anionen er nitridion. Lithium er det eneste alkalimetal, der danner et nitrid, hvorimod alle jordalkalimetaller producerer nitrider med formlen M₃N₂. Disse ioniske nitrider, såsom Be₃N₂og Mg₃N₂, har varierende stabilitet. Denne anderledes reaktivitet og diversificerede stabilitet gør ioniske nitrider vigtige i både industrielle og kemiske anvendelser.

Kovalent nitrid

Kovalente nitrider, såsom bornitrid (BN), er forbindelser, der dannes ved deling af elektroner mellem ikke-metaller. I tilfælde af BN danner bor- og nitrogenatomer kovalente bindinger, der danner en krystalgitterstruktur.

To mol bor reagerer med tre mol nitrogengas for at producere to mol bornitrid, hvilket viser den kovalente natur af bor-nitrogenbindingen i dette molekyle.

Binært metalnitrid

Binære metalnitrider har, som navnet antyder, to elementer i nitridforbindelsen. En ud som åbenbart er nitrogen. Eksempel på binært metalnitrid såsom magnesiumnitrid (Mg₃N₂), dannes ved kombinationen af ​​et metal, såsom magnesium, med nitrogen.

Overgangsmetalnitrid

Et overgangsmetalnitrid, der består af overgangsmetalkation og nitridanion. Eksempel på overgangsmetalnitrid, såsom titaniumnitrid (TiN), dannes ved en kemisk reaktion mellem titanium (Ti) og nitrogengas (N)₂). Den kemiske ligning for syntese er

Dig + N ₂ → TiN

Uorganiske nitrider

Uorganiske nitrider er forbindelser genereret af kombinationen af ​​nitrogen og andre grundstoffer, undtagen kulstof. Disse forbindelser involverer normalt binding af nitrogen med metaller eller ikke-metaller, hvilket resulterer i et bredt spektrum af materialer med forskellige egenskaber og anvendelser.

Aluminiumnitrid er et uorganisk nitrid. Andre eksempler på uorganiske nitrider er siliciumnitrid (Si₃N₄), titaniumnitrid (TiN) og bornitrid. På grund af deres karakteristiske egenskaber og tilpasningsevne bruges disse forbindelser i elektronik, keramik, skærende værktøjer og en række andre industrielle applikationer.

Økologiske nitrider

Organiske nitrider er kemikalier, der indeholder den funktionelle nitridgruppe (−N≡). De genereres generelt ved at substituere hydrogenatomer i ammoniak (NH₃) molekyler med organiske grupper. Nitriler, med den generelle struktur R-C≡N, er et hyppigt eksempel på et organisk nitrid. R angiver en organisk gruppe.

Acetonitril (CH₃CN) er et eksempel på et organisk nitrid. Acetonitril indeholder en tredobbelt binding (≡N) mellem nitrogenatomet og methylgruppen (CH₃). Andre eksempler på organiske nitrider er benzonitril (C₆H₅CN) og propionitril (CH₃CH₂CN). Organiske nitrider er vigtige i fremstillingen af ​​medicin, agrokemikalier og en række andre industrielle anvendelser.

Anvendelse af nitrid

Der er flere anvendelser af nitrid:

• LED-lys udsender blåt lys på grund af det høje båndgab i galliumnitrid, hvilket demonstrerer dets betydning i den teknologi, der driver disse energieffektive lys.
• Nitrider bruges til at fremstille skæreværktøjer med høj hastighed og høj temperatur, hvilket hjælper med at accelerere bearbejdningsoperationer.
• Nitrider er vigtige i luftfartssektoren til belægning af komponenter, fordi de er modstandsdygtige over for hårde temperaturer, hvilket forbedrer deres ydeevne og udholdenhed.
• Nitrider bidrager også til katalyse ved at lette kemiske reaktioner og processer, der er kritiske i en række industrielle anvendelser.
• Nitrider, ligesom bornitrid, bruges som isolatorer til at regulere strømmen af ​​elektricitet.

Nitrid, nitrit og nitrat

Nitrid, nitrit og nitrit er tre mulige typer anion i kemiske forbindelser dannet med nitrogenion. En grundlæggende forståelse af disse tre typer kan opnås fra nedenstående tabel:

Tjek også

• Bariumnitridformel
• Natriumnitridformel
• Trivalente ioner

Ofte stillede spørgsmål

Hvad er nitrider?

Nitrider er kemiske forbindelser, hvor anion er nitrogenion.

Hvordan er nitridioner repræsenteret?

Nitridioner er repræsenteret som N^-3

Hvad er Nitrides oxidationstilstand?

Nitridionens oxidationstilstand er -3

Hvad er nitridformel?

Nitridformel er givet som N^-3

Hvad er metalnitrider?

Metalnitrider er de nitridforbindelser, hvori kation er metal. For eksempel magnesiumnitrid Mg₃N₂er et metalnitrid

Hvad er Valency of Nitride?

Nitrides værdi er 3