химический каталог




НИТРИДЫ

Автор Химическая энциклопедия г.р. И.Л.Кнунянц

НИТРИДЫ, соединение азота с металлами и более электроположительными, чем N, неметаллами. По типу химический связи НИТРИДЫ делят на ионные, ковалентные и металлоподобные (ион-но-ковалентно-металлические). Атомы азота в НИТРИДЫ могут принимать электроны партнера (образуется стабильная электронная конфигурация s2p6)или отдавать электрон партнеру (стабильная конфигурация sp3). В первом случае соединение обладают четко выраженной ионной связью, во втором-типично металлич., причем в обоих случаях им сопутствует определенная доля ковалентной составляющей. Ковалентная связь является основной в соединениях азота с бором и кремнием.

НИТРИДЫ с преимущественно ионной связью образуют металлы I и II гр. периодической системы (табл. 1), атомы которых имеют внешний s-электроны. Эти НИТРИДЫ имеют составы, отвечающие обычным валентным соотношениям, что обусловливает их ионный характер (они подвергаются гидролизу с выделением NH3, обладают высоким электрич. сопротивлением, проявляют полупроводниковые свойства).

К ковалентным НИТРИДЫ относят бора нитрид, кремния нитрид, а также алюминия нитрид, НИТРИДЫ галлия (см. Галлий)и индия (InN, кристаллич. решетка гексагональная, температура плавления 1200°С, DH0обp —17,2 кДж/моль). Ковалентные НИТРИДЫ-диэлектрики; полупроводники с широкой запрещенной зоной.

Табл.1.- СВОЙСТВА ИОННЫХ НИТРИДОВ


НИТРИДЫ с преимущественно металлической связью образуют переходные металлы. Эти соединение характеризуются широкими областями гомогенности, высокой электрич. проводимостью и ее положительным температурным коэффициент, высокими температурами плавления, твердостью, высокой энтальпией образования (табл. 2).

Табл. 2.-СВОЙСТВА МЕТАЛЛОПОДОБНЫХ НИТРИДОВ


* Температура разложения.

Мех. свойства НИТРИДЫ зависят от прочности химической связи, степени ее ковалентности, а также от структуры (величины зерен, состояния границ зерен, степени дефектности кристаллич. решетки). Большинство НИТРИДЫ очень твердые и хрупкие вещества, их пластич. деформация возможна только при высоких температурах и напряжениях.

При нагревании на воздухе и в среде О2 НИТРИДЫ разрушаются с образованием оксидов и выделением в основные N2. H. бора, Si, Al, In, Ga и переходных металлов IV гр. устойчивы при нагревании в вакууме, НИТРИДЫ элементов V, VI и VIII гр. разлагаются с выделением N2 и последоват. образованием низших нитридов и твердых растворов азота в металлах. С углеродом НИТРИДЫ взаимодействие с образованием карбидов, а также твердых растворов НИТРИДЫ и карбидов-к а р б о н и т р и д о в. НИТРИДЫ металлов I и II гр. легко гидролизуются, разлагаются минеральных кислотами и растворами щелочей. НИТРИДЫ переходных металлов, Al, In, Ga, а также В и Si устойчивы к действию большинства кислот и щелочей, не взаимодействие с водой.

Получают H, из элементов при высоких температурах в атмосфере N2 или NH3, а также восстановлением оксидов и гало-генидов металлов в присутствии азота. Синтез из элементов может осуществляться Э режиме горения, т. к. в результате реакции выделяется большое количество тепла, либо в плазме в дуговых, высокочастотных и сверхвысокочастотныя плаз-мотронах. В результате быстрого охлаждения из парогазо-вой смеси плазменным методом получают ультрадисперсные порошки НИТРИДЫ с размером частиц 10-100 нм.

Восстановление оксидов в присутствии азота с образованием нитридов происходит по схеме:


М»-металл-восстановитель, Х-неметаллич. восстановитель (углерод, кремний, бор и т.д.).

Чаще всего восстановителем является углерод. Однако при восстановлении оксидов карбидообразующих металлов конечный продукт реакции может представлять собой не чистый НИТРИДЫ, а карбонитрид. НИТРИДЫ получают также восстановлением газообразных галогенидов металлов аммиаком или смесью N2 и Н2 по реакциям типа:


Эти реакции проходят обычно при температурах выше 800 °С. Осаждение НИТРИДЫ из газовой фазы используют обычно для получения покрытий- Получают НИТРИДЫ также термодинамически разложением аммиакатов галогенидов металлов.

Компактные изделия из порошков НИТРИДЫ получают спеканием предварительно спрессованных порошков, горячим прессованием, реакционное спеканием. Спекание заготовок, спрессованных из порошков НИТРИДЫ, может осуществляться в среде N2, азотсодержащих восстановит. газов или в вакууме. Горячим прессованием получают изделия с меньшей остаточной пористостью, чем при спекании. Однако применяемые при горячем прессовании графитовые прессформы служат источником загрязнения НИТРИДЫ углеродом. Реакц. спекание совмещение процессов образования НИТРИДЫ и их спекания - интенсифицирует уплотнение изделий по сравнению с обычным спеканием предварительно спрессованных заготовок из порошков заранее полученных НИТРИДЫ Уд. объем образующейся фазы НИТРИДЫ больше удельная объема исходного металла, что приводит к снижению пористости.

Области применения НИТРИДЫ весьма разнообразны. Наиб. развито использование огнеупорных свойств некоторых ковалентных H.-BN, SiN, AlN, а также их сложных соединений и различные материалов на их основе. НИТРИДЫ используют для футеровки, изготовления огнеупорных тиглей, муфелей, чехлов термопар, крепления транзисторов, цоколей электронных ламп, устройств ядерной техники, высокотемпературной смазки, в производстве твердосплавного и абразивного инструмента и др. Металлоподобные НИТРИДЫ переходных металлов - компоненты твердых сплавов, их используют при производстве огнеупорных тиглей, лодочек для испарения Аl, в качестве износостойких покрытий на твердосплавном режущем инструменте, для поверхностного упрочнения деталей машин и механизмов. НИТРИДЫ входят в состав жаропрочных и жаростойких композиц. материалов, в т.ч. керметов.

См. также Плутония нитрид, Титана нитрид, Урана нитриды.

Литература: Самсонов Г. В., Нитриды, К., 1969; Тот Л., Карбиды и нитриды переходных металлов, пер. с англ., М., 1974; Самсонов Г. В., Винницкий И. М., Тугоплавкие соединения. Справочник, 2 изд., М., 1976; Бол-гap А. С., Литвиненко В.Ф., Термодинамические свойства нитридов, К., 1980; Свойства, получение и применение тугоплавких соединений. Справочник, под ред. Т. Я. Косолаповой, М., 1986. Ю. В. Левинский.

Химическая энциклопедия. Том 3 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
купить филейный нож для рыбы
бокалы для шампанского на длинной ножке купить
акриловые ванны 165х70 в казани
влок в москве

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(08.12.2016)