Nitrid, ktorákoľvek z triedy chemických zlúčenín, v ktorých je dusík kombinovaný s prvkom podobnej alebo nižšej elektronovej aktivity, ako je bór, kremík a väčšina kovov. Nitridy obsahujú nitridový ión (N 3–) a podobne ako karbidy je možné nitridy rozdeliť do troch všeobecných kategórií: iónové, intersticiálne a kovalentné.
spracovanie uránu: Nitridové palivá
Urán tvorí mononitrid (UN) a dve vyššie nitridové fázy (alfa- a beta-seschinitridy; a = U2N3 a
Niektoré nitridy kovov sú nestabilné a väčšinou reagujú s vodou za vzniku amoniaku a oxidu alebo hydroxidu kovu; ale nitridy bóru, vanádu, kremíka, titánu a tantalu sú veľmi žiaruvzdorné, odolné proti chemickým útokom a tvrdé - a preto sú užitočné ako abrazíva a pri výrobe téglikov.
Príprava nitridov
Existujú dva hlavné spôsoby prípravy nitridov. Jedným z nich je priamou reakciou prvkov (obvykle pri zvýšenej teplote), tu uvedené pre syntézu nitridu vápenatého, Ca 3 N 2. 3Ca + N 2 → Ca 3 N 2 Druhý spôsob je prostredníctvom straty amoniaku tepelným rozkladom amidu kovu, tu znázornené bária amide.3Ba (NH 2) 2 → Ba 3 N 2 + 4NH 3 sú tvorené nitridy počas povrchového kalenia oceľových predmetov, keď sa amoniak zahrieva na teploty obvykle medzi 500 - 550 ° C (950 - 1 050 ° F) počas 5 až 100 hodín, v závislosti od požadovanej hĺbky tvrdeného prípadu.
Iným spôsobom, ktorý sa používa na tvorbu nitridov, je redukcia halogenidu kovu alebo oxidu v prítomnosti plynného dusíka, napríklad pri príprave nitridu hlinitého, AlN. Al 2 O 3 + 3C + N 2 → 2AlN + 3CO
Iónové nitridy
Lítium (Li), sa javí ako jediný alkalický kov schopný tvoriť nitrid, aj keď všetky kovy alkalických zemín sa tvorí nitridy s vzorca M 3 N 2. Tieto zlúčeniny, ktoré môžu byť považované, že pozostáva z kovových katiónov a N 3- aniónov, hydrolýze (reakcia s vodou) za vzniku amoniaku a hydroxidu kovu. Stabilita iónových nitridov vykazuje široký rozsah; Mg 3 N 2 sa rozkladá pri teplote nad 270 ° C (520 ° F), zatiaľ čo Be 3 N 2 topí pri 2200 ° C (4000 ° F) bez rozkladu.
Intersticiálne nitridy
Najväčšou skupinou nitridov sú intersticiálne nitridy, ktoré sa tvoria s prechodnými kovmi. Sú podobné intersticiálnym karbidom, pričom atómy dusíka zaberajú medzery alebo diery v mriežke tesne uzavretých atómov kovov. Všeobecné vzorce týchto nitridov sú MN, M 2 N a M 4 N, hoci ich stechiometriou sa môžu líšiť. Tieto zlúčeniny majú vysoké teploty topenia, sú extrémne tvrdé a sú to obvykle nepriehľadné materiály, ktoré majú kovový lesk a vysokú vodivosť. Obvykle sa pripravujú zahrievaním kovu v amoniaku pri približne 1200 ° C. Intersticiálne nitridy sú chemicky inertné a je známych len málo reakcií. Najcharakteristickejšou reakciou je hydrolýza, ktorá je zvyčajne veľmi pomalá (a môže si vyžadovať kyselinu, rovnako ako vanád, V pri reakcii uvedenej nižšie), aby sa vytvoril amoniak alebo plynný dusík. 2VN + 3H 2 SO 4 → V 2 (SO 4) 3 + N 2 + 3H 2
Z dôvodu ich chemickej inertnosti a schopnosti odolávať vysokým teplotám sú intersticiálne nitridy užitočné v niekoľkých vysokoteplotných aplikáciách vrátane ich použitia ako téglikov a vysokoteplotných reakčných nádob.
Kovalentné nitridy
Kovalentné binárne nitridy majú široké spektrum vlastností v závislosti od prvku, na ktorý je viazaný dusík. Niektoré príklady kovalentných nitridov sú nitrid bóru BN, kyanovodík, (CN) 2, fosfor nitrid, P 3 N 5, tetrasulfur tetranitride, S 4 N 4, a disulfur dinitride, S 2, N 2. Sú tu diskutované kovalentné nitridy bóru, uhlíka a síry.
Nitrid bóru
Pretože bór a dusík spolu obsahujú rovnaký počet valenčných elektrónov (osem) ako dva viazané atómy uhlíka, hovorí sa, že nitrid bóru je izoelektronický s elementárnym uhlíkom. Nitrid bóru existuje v dvoch štruktúrnych formách, ktoré sú analogické dvom formám uhlíka - grafit a diamant. Šesťuholníkový tvar, podobný grafitu, má vrstvenú štruktúru s rovinnými, šesťčlennými kruhmi striedajúcich sa atómov bóru a dusíka usporiadaných tak, že atóm bóru v jednej vrstve je umiestnený priamo nad atómom dusíka v susednej vrstve. Naopak, následné hexagonálne vrstvy grafitu sú odsadené tak, že každý atóm uhlíka je priamo nad medzerou (dierou) v susednej vrstve a priamo nad atómom uhlíka alternatívnych vrstiev. Hexagonálne nitrid boritý môže byť pripravená zahrievaním chlorid boritý, Bcl 3, v nadbytku amoniaku pri 750 ° C (1400 ° F). Vlastnosti hexagonálneho nitridu bóru sa všeobecne líšia od vlastností grafitu. Aj keď sú obe klzké pevné látky, je nitrid bóru bezfarebný a je dobrým izolátorom (zatiaľ čo grafit je čierny a je elektrickým vodičom) a nitrid bóru je chemicky stabilnejší ako grafit. Šesťhranný BN reaguje iba s elementárnym fluórom, F 2 (formovanie produktov BF 3 a N 2), a fluorovodík, HF (produkujúce NH 4 BF 4). Diamantová (kubická) forma BN sa môže pripraviť zahrievaním hexagonálnej BN na 1 800 ° C (3 300 ° F) pod veľmi vysokým tlakom (85 000 atmosfér; tlak na hladine mora je jedna atmosféra) v prítomnosti alkalického kovu alebo alkalického kovu kovový katalyzátor. Rovnako ako analogická diamantová forma uhlíka je kubický nitrid bóru mimoriadne tvrdý.
kyanogény
Kyanogén (CN) 2 je toxický bezfarebný plyn, ktorý vrie pri teplote –21 ° C (–6 ° F). Môže sa pripraviť oxidáciou kyanovodíka (HCN). Môže byť použitá rad oxidačných činidiel vrátane kyslíka, O 2, plynného chlóru, Cl 2, a plyn oxid dusičitý NO 2. Pri NO 2 sa použije produkt NO možné recyklovať a znovu použiť na výrobu reagujúcu zložku NO 2. 2HCN + NO 2 → (CN) 2 + NO + H 2 OTrace nečistoty v (CN) 2 Zdá sa, že uľahčujú polymerizáciu pri vysokých teplotách (300 - 500 ° C [600 - 900 ° F]) na paracyanogén, tmavá pevná látka, ktorá má polycyklická štruktúra šesťčlenných kruhov striedajúcich sa atómov uhlíka a dusíka. Molekula kyanogénu, N = C = C = N, je lineárna a horľavá. Horí v kyslíku a vytvára extrémne horúci plameň (asi 4 775 ° C [8 627 ° F]).
![Iránska revolúcia [1978–1979]](https://images.thetopknowledge.com/img/world-history/8/iranian-revolution-19781979.jpg "Iránska revolúcia [1978–1979]")
