Нітриди це клас хімічних сполук, що утворюються, коли азот поєднується з менш електронегативними компонентами, такими як кремній або бор. У природі він зустрічається в різноманітних формах. Існує три різні типи нітридів: перехідні метали, ковалентні та іонні. Вони корисні в різних програмах і мають відмінні функції. Ці нітридні сполуки, розбиті на два іони, утворюють катіон та аніон. Утворений аніон називається нітрид-іоном.

містить підрядок java

У цій статті ми детально дізнаємося про те, що таке нітриди, нітрид-іони, їх формулу, валентність, властивості, види і застосування.

Зміст

• Що таке нітриди?
• Приклади нітридів
• Властивості нітридів
• Отримання нітридів
• Види нітридів
• Нітрид, нітрит і нітрат

Що таке нітриди?

Нітриди — хімічні сполуки, в яких аніон є іоном азоту. Нітриди утворюються, коли менш електронегативний елемент поєднує азот. Вони мають загальну формулу X₃N, X₃Н₂або XN. Деякими прикладами нітридів є нітрид алюмінію, нітрид галію, нітрид бору тощо. Аніони, присутні в цих сполуках, називаються нітрид-іонами.

Нітрид-іон

Нітридні іони - це аніони, присутні в нітридних сполуках. Нітрид-іон представлений як N^3-.

Основні властивості нітридів

Ось таблиця, що підсумовує основні характеристики нітридів:

Формула нітриду

Нітрид-іони мають формулу (N^3-). Ступінь окислення -3 призводить до того, що азот перетворюється на нітрид-іон. Це дозволяє нітрид-іону утворювати клас нітридів сполук із можливими молекулярними формулами X₃N, X₃Н₂або XN.

Валентність нітриду

Азот має валентність -3. Азот має атомний номер 7 і електронну конфігурацію 1s²2s²2п³. Азот містить 5 електронів у своїй зовнішній оболонці, і йому потрібні 3 додаткові електрони, щоб утворити стабільний октет. Азот отримує три електрони, в результаті чого утворюється нітрид-іон (N^3-). Цей приріст електронів можна представити наступним хімічним рівнянням

Н + 3 Це є ⁻ → Н ³⁻

Нітридний заряд

Нітрид-іон має заряд -3. Електронна конфігурація азоту дорівнює 1s²2s²2п³що призводить до 5 електронів у його зовнішній оболонці. Він отримує три електрони, утворюючи стабільний октет. Придбання трьох додаткових електронів призводить до утворення нітрид-іона (N^3-), причому атом азоту несе заряд -3. Хімічне рівняння для утворення нітрид-іону таке:

Н + 3 Це є ⁻ → Н ³⁻

Приклади нітридів

Давайте розглянемо, наскільки важливий нітрид для різних компаній, на кількох конкретних прикладах:

Нітрид алюмінію (AlN): Відмінна теплопровідність робить його корисним для програм управління температурою та виробництва високопродуктивних електричних пристроїв.

Нітрид кремнію (Так ₃ Н ₄ ): Через його велику міцність, твердість і стійкість до корозії він часто використовується в керамічних матеріалах, ріжучих інструментах і компонентах двигуна.

Нітрид бору (BN): Існує в кількох формах, таких як кубічний нітрид бору (c-BN) і гексагональний нітрид бору (h-BN). У той час як c-BN є надтвердою речовиною, яка використовується в абразивах і ріжучих інструментах, h-BN використовується як мастильний матеріал і в косметиці.

Нітрид титану (TiN): Тверді покриття, які забезпечують зносостійкість і вигляд золота, використовуються на металорізальному обладнанні, а також в аерокосмічній і медичній галузях.

Нітрид ванадію (VN): Під час виробництва аміаку та обробки поверхні сталі для підвищення її твердості та стійкості до корозії він використовується як каталізатор.

Нітрид танталу (TaN): Завдяки своїм електричним характеристикам і зносостійкості він використовується як тонка плівка в напівпровідникових приладах.

Нітрид галію (GaN): Нітрид галію — це напівпровідник із великою забороненою зоною, який викликав великий інтерес в електроніці та оптоелектроніці. Він використовується у виробництві світлодіодів (LED), радіочастотних (RF) пристроїв і силової електроніки.

Нітрид магнію (Mg ₃ Н ₂ ): Це це бінарна хімічна речовина, що складається з магнію (Mg) і азоту (N). Його висока температура плавлення робить його корисним у різноманітних промислових застосуваннях. Нітрид магнію має хімічну формулу Mg₃Н₂.

Властивості нітридів

Нітриди мають багато хімічних і фізичних характеристик, які включають:

Фізичні властивості

Іонний радіус: Нітридні сполуки мають іонний радіус близько 140 пм, що впливає на їх взаємодію з іншими елементами та сполуками.

Реакція з водою: Коли нітриди контактують з водою, вони вступають у реакцію з утворенням аміаку, підкреслюючи їх реакційну здатність і можливе використання в синтезі аміаку.

Ізоляційна природа: Нітрид добре відомий своїми ізоляційними властивостями, які роблять його корисним у різноманітних сферах застосування, де потрібен контроль електропровідності.

Ступінь окислення: Нітрид має стабільну ступінь окислення -3, що пояснює його поведінку з розподілом електронів у хімічних процесах.

Різноманітні форми: Нітрид існує в різноманітних формах, включаючи нітрид кальцію, нітрид натрію та нітрид бору, демонструючи свою гнучкість утворення сполук.

Хімічна реакція нітридів

Нижче наведено хімічні властивості нітридів:

Реакційна здатність нітриду натрію: Натрій взаємодіє з нітридом, утворюючи нітрид натрію, який особливо нестійкий. Рівняння реакції показує схильність до розкладання:

2 вже ₃ ​ Н →6 вже + Н ₂

Утворення нітриду кальцію: Кальцій поєднується з азотом, утворюючи нітрид і оксид кальцію, демонструючи здатність сполуки брати участь у прямих реакціях.

3 що + Н ₂ → що ₃ ​ Н ₂

Взаємодія з водою: Нітриди, такі як нітрид кальцію, взаємодіють з водою або вологою в повітрі, утворюючи гідроксид кальцію та аміак за допомогою хімічної реакції:

порівнянний рядок

що ₃ Н ₂ + 6 Х ₂ О →3 що ( ой ) ₂ + 2 NH ₃

Поглинання водню: Нітрид кальцію має здатність поглинати водень при високих температурах, що призводить до хімічної реакції, яка утворює амід і гідрид кальцію:

що ₃ Н ₂ + 2 Х ₂ ​→2 суп + CaH ₂

Отримання нітридів

Нітриди утворюються безпосередньою реакцією металу з джерелом азоту, наприклад газоподібним аміаком, або реакцією металу з сполукою азоту, такою як азотна кислота. Під час цих реакцій метал реагує з азотом, утворюючи нітриди. Термічний розклад амідів металів і відновлення галогенідів або оксидів металів у присутності газоподібного азоту є іншими шляхами виробництва універсальних нітридних сполук із широким спектром використання. Нижче наведено деякі приклади отримання нітриду:

Пряма реакція елементів

Безпосередня реакція елементів є простим прийомом. Використовуючи нітрид кальцію (Ca₃Н₂) як ілюстрація:

3Ca + N ₂ ​→Прибл ₃ Н ₂

Термічний розклад аміду металу

Другий метод полягає в нагріванні аміду металу для вивільнення аміаку, такого як амід барію:

3Ba(NH ₂ ) ₂ ​ →Ба ₃ Н ₂ + 4NH ₃

встановити java

Ця процедура показує альтернативний шлях до створення нітридів шляхом виділення аміаку.

Відновлення галогенідів або оксидів металів

Додатковим методом є відновлення оксиду або галогеніду металу в присутності газоподібного азоту. Синтез нітриду алюмінію (AlN) відбувається так:

До ₂ The ₃ + 3C + N ₂ ​→2AlN + 3CO

Види нітридів

Нітриди можна класифікувати за різними категоріями залежно від характеру зв’язку, який вони мають, або джерел використання матеріалу для отримання нітриду. Нижче наведено різні типи нітридів:

Іонний нітрид

Іонні нітриди - це нітриди, в яких катіон є металом, а аніон - іоном нітриду. Літій є єдиним лужним металом, який утворює нітрид, тоді як усі лужноземельні метали утворюють нітриди з формулою M₃Н₂. Ці іонні нітриди, наприклад Be₃Н₂і Mg₃Н₂, мають різну стійкість. Ця різна реакційна здатність і різноманітна стабільність роблять іонні нітриди важливими як у промисловому, так і в хімічному застосуванні.

Ковалентний нітрид

Ковалентні нітриди, такі як нітрид бору (BN), є сполуками, які утворюються шляхом обміну електронами між неметалами. У випадку BN атоми бору та азоту утворюють ковалентні зв’язки, утворюючи структуру кристалічної решітки.

Два моля бору реагують з трьома молями газоподібного азоту з утворенням двох молей нітриду бору, що демонструє ковалентний характер зв’язку бор-азот у цій молекулі.

Бінарний нітрид металу

Бінарні нітриди металів, як випливає з назви, містять два елементи в нітридній сполукі. Одним з них, очевидно, є азот. Приклад бінарного нітриду металу, такого як нітрид магнію (Mg₃Н₂), утворюються шляхом поєднання металу, наприклад магнію, з азотом.

Нітрид перехідного металу

Нітрид перехідного металу складається з катіону перехідного металу та аніону нітриду. Приклад нітриду перехідного металу, такого як нітрид титану (TiN), утворюється в результаті хімічної реакції між титаном (Ti) і газоподібним азотом (N₂). Хімічне рівняння синтезу таке

Ти + Н ₂ → TiN

Неорганічні нітриди

Неорганічні нітриди - це сполуки, що утворюються шляхом поєднання азоту та інших елементів, крім вуглецю. Ці сполуки зазвичай передбачають зв’язок азоту з металами або неметалами, в результаті чого утворюється широкий спектр матеріалів з різними характеристиками та використанням.

Нітрид алюмінію є неорганічним нітридом. Іншими прикладами неорганічних нітридів є нітрид кремнію (Si₃Н₄), нітрид титану (TiN) і нітрид бору. Завдяки своїм відмінним властивостям і адаптивності ці сполуки використовуються в електроніці, кераміці, ріжучих інструментах і в багатьох інших промислових цілях.

Органічні нітриди

Органічні нітриди — це хімічні речовини, які містять нітридну функціональну групу (−N≡). Зазвичай вони утворюються шляхом заміщення атомів водню в аміаку (NH₃) молекули з органічними групами. Нітрили із загальною структурою R-C≡N є частим прикладом органічних нітридів. R позначає органічну групу.

Ацетонітрил (CH₃CN) є прикладом органічного нітриду. Ацетонітрил містить потрійний зв’язок (≡N) між атомом азоту та метильною групою (CH₃). Іншими прикладами органічних нітридів є бензонітрил (C₆Х₅CN) і пропіонітрил (CH₃CH₂CN). Органічні нітриди значні у виробництві ліків, агрохімікатів та інших інших промислових цілях.

Застосування нітриду

Існує кілька застосувань нітриду:

• Світлодіодні ліхтарі випромінюють синє світло через високу ширину забороненої зони нітриду галію, що демонструє його важливість у технології, яка живить ці енергозберігаючі ліхтарі.
• Нітриди використовуються для виготовлення високошвидкісних високотемпературних різальних інструментів, що сприяє прискоренню операцій обробки.
• Нітриди важливі в аерокосмічному секторі для покриття компонентів, оскільки вони стійкі до високих температур, що покращує їхню продуктивність і довговічність.
• Нітриди також сприяють каталізу, сприяючи хімічним реакціям і процесам, які мають вирішальне значення в різноманітних промислових застосуваннях.
• Нітриди, як і нітрид бору, використовуються як ізолятори для регулювання потоку електрики.

Нітрид, нітрит і нітрат

Нітрид, нітрит і нітрит є трьома можливими типами аніонів у хімічних сполуках, утворених іоном Нітрогену. Базове розуміння цих трьох типів можна отримати з таблиці нижче:

Також перевірте

• Формула нітриду барію
• Формула нітриду натрію
• Тривалентні іони

Питання що часто задаються

Що таке нітриди?

Нітриди - це хімічні сполуки, в яких аніон є іоном азоту.

mysql список користувачів

Як представлені нітрид-іони?

Нітрид-іони представлені як N^-3

Що таке ступінь окислення нітриду?

Ступінь окислення нітрид-іона -3

Що таке нітридна формула?

Формула нітриду подається як N^-3

Що таке нітриди металів?

Нітриди металів - це нітридні сполуки, в яких катіон є металом. Наприклад, нітрид магнію Mg₃Н₂є нітридом металу

Що таке валентність нітриду?

Валентність нітриду дорівнює 3