Nitrīdi ir ķīmisko savienojumu klase, kas veidojas, kad slāpeklis apvienojas ar mazāk elektronegativitātes komponentiem, piemēram, silīciju vai boru. Dabā tas parādās dažādās formās. Ir trīs dažādi nitrīdu veidi: pārejas metāls, kovalentais un jonu. Tie ir noderīgi dažādās lietojumprogrammās, un tiem ir atšķirīgas funkcijas. Šie nitrīdu savienojumi, sadaloties divos jonos, veido katjonu un anjonu. Izveidoto anjonu sauc par nitrīdjonu.

Šajā rakstā mēs detalizēti uzzināsim par to, kas ir nitrīdi, nitrīdjoni, to formula, valence, īpašības, veidi un lietojumi.

Satura rādītājs

• Kas ir nitrīdi?
• Nitrīdu piemēri
• Nitrīdu īpašības
• Nitrīdu sagatavošana
• Nitrīdu veidi
• Nitrīdi, nitrīti un nitrāti

Kas ir nitrīdi?

Nitrīdi ir ķīmiski savienojumi, kuros anjons ir slāpekļa jons. Nitrīdi veidojas, ja slāpekli apvieno mazāk elektronegatīvs elements. Viņiem ir vispārīga X formula₃N, X₃N₂vai XN. Daži no nitrīdu piemēriem ir alumīnija nitrīds, gallija nitrīds, bora nitrīds utt. Šajos savienojumos esošos anjonus sauc par nitrīda joniem.

Nitrīda jons

Nitrīda joni ir anjoni, kas atrodas nitrīda savienojumos. Nitrīda jons ir attēlots kā N^3-.

Nitrīdu pamatīpašības

Šeit ir tabula, kurā apkopotas nitrīdu galvenās iezīmes:

Nitrīda formula

Nitrīda joniem ir formula (N^3-). Oksidācijas stāvoklis -3 izraisa slāpekļa pārvēršanos par nitrīda jonu. Tas ļauj nitrīda joniem veidot nitrīdu savienojumu klasi ar iespējamām X molekulārajām formulām₃N, X₃N₂vai XN.

Nitrīda valence

Slāpekļa valence ir -3. Slāpeklim ir atomskaitlis 7 un elektronu konfigurācija 1s²2s²2p³. Slāpeklis savā ārējā apvalkā satur 5 elektronus, un tam ir nepieciešami 3 papildu elektroni, lai izveidotu stabilu oktetu. Slāpeklis iegūst trīs elektronus, kā rezultātā veidojas nitrīda jons (N^3-). Šo elektronu pieaugumu var attēlot ar šādu ķīmisko vienādojumu

kali linux komandas

N + 3 Tas ir ⁻ → N ³⁻

Nitrīda lādiņš

Nitrīda jona lādiņš ir -3. Slāpekļa elektronu konfigurācija ir 1 s²2s²2p³kā rezultātā tā visattālākajā apvalkā ir 5 elektroni. Tas iegūst trīs elektronus, lai izveidotu stabilu oktetu. Trīs papildu elektronu iegūšana rada nitrīda jonu (N^3-), slāpekļa atomam ir -3 lādiņš. Nitrīda jonu veidošanās ķīmiskais vienādojums ir šāds:

N + 3 Tas ir ⁻ → N ³⁻

Nitrīdu piemēri

Tagad apskatīsim, cik nitrīds ir svarīgs dažādiem uzņēmumiem, apskatot dažus konkrētus piemērus:

Alumīnija nitrīds (AlN): Lieliska siltumvadītspēja padara to noderīgu siltuma pārvaldības lietojumos un augstas veiktspējas elektrisko ierīču ražošanā.

Silīcija nitrīds (jā ₃ N ₄ ): Pateicoties lielajai izturībai, cietībai un izturībai pret koroziju, to bieži izmanto keramikas materiālos, griezējinstrumentos un dzinēja komponentos.

Bora nitrīds (BN): Pastāv vairākos veidos, piemēram, kubiskā bora nitrīdā (c-BN) un sešstūra bora nitrīdā (h-BN). Kamēr c-BN ir īpaši cieta viela, ko izmanto abrazīvos līdzekļos un griešanas instrumentos, h-BN izmanto kā smērvielu un kosmētikā.

Titāna nitrīds (TiN): Cietie pārklājumi, kas nodrošina nodilumizturību un zeltam līdzīgu izskatu, tiek izmantoti metāla griešanas iekārtās un kosmosa un medicīnas nozarēs.

Vanādija nitrīds (VN): Kad tiek ražots amonjaks un tērauda virsma tiek apstrādāta, lai palielinātu tā cietību un izturību pret koroziju, to izmanto kā katalizatoru.

Tantala nitrīds (TaN): Tā elektrisko īpašību un nodilumizturības dēļ to izmanto kā plānu plēvi pusvadītāju ierīcēs.

Gallija nitrīds (GaN): Gallija nitrīds ir pusvadītājs ar lielu joslas atstarpi, kas ir izpelnījies lielu interesi elektronikā un optoelektronikā. To izmanto gaismas diožu (LED), radiofrekvences (RF) ierīču un jaudas elektronikas ražošanā.

Magnija nitrīds (Mg ₃ N ₂ ): Tas ir bināra ķīmiska viela, kas sastāv no magnija (Mg) un slāpekļa (N). Tā augstā kušanas temperatūra padara to noderīgu dažādos rūpnieciskos lietojumos. Magnija nitrīdam ir ķīmiskā formula Mg₃N₂.

Nitrīdu īpašības

Nitrīdiem ir daudz ķīmisku un fizikālu īpašību, tostarp:

Fizikālās īpašības

Jonu rādiuss: Nitrīdu savienojumu jonu rādiuss ir aptuveni 140 pm, kas ietekmē to mijiedarbību ar citiem elementiem un savienojumiem.

Reakcija ar ūdeni: Kad nitrīdi nonāk saskarē ar ūdeni, tajos notiek reakcija, kas rada amonjaku, izceļot to reaktivitāti un iespējamo izmantošanu amonjaka sintēzē.

Izolācijas raksturs: Nitrīds ir labi pazīstams ar savām izolācijas īpašībām, kas padara to noderīgu dažādos lietojumos, kuros nepieciešama elektriskās vadītspējas kontrole.

izpildīt skripta čaulu

Oksidācijas stāvoklis: Nitrīdam ir stabils oksidācijas skaitlis -3, kas izskaidro tā elektronu koplietošanas uzvedību ķīmiskajos procesos.

Dažādas formas: Nitrīds pastāv dažādās formās, tostarp kalcija nitrīdā, nātrija nitrīdā un bora nitrīdā, kas parāda tā elastību savienojumu veidojumos.

Nitrīdu ķīmiskā reakcija

Nitrīdu ķīmiskās īpašības ir minētas zemāk:

Nātrija nitrīda reaģētspēja: Nātrijs mijiedarbojas ar nitrīdu, veidojot nātrija nitrīdu, kas ir īpaši nestabils. Reakcijas vienādojums parāda uzņēmību pret sadalīšanos:

2 jau ₃ ) N →6 jau + N ₂

Kalcija nitrīda veidošanās: Kalcijs savienojas ar slāpekli, veidojot kalcija nitrīdu un oksīdu, parādot savienojuma spēju iesaistīties tiešās reakcijās.

3 Tas + N ₂ → Tas ₃ ) N ₂

Mijiedarbība ar ūdeni: Nitrīdi, piemēram, kalcija nitrīds, mijiedarbojas ar ūdeni vai mitrumu gaisā, veidojot kalcija hidroksīdu un amonjaku ķīmiskās reakcijas ceļā:

Tas ₃ N ₂ + 6 H ₂ O →3 Tas ( Ak! ) ₂ + 2 NH ₃

Ūdeņraža absorbcija: Kalcija nitrīds spēj absorbēt ūdeņradi augstā temperatūrā, izraisot ķīmisku reakciju, kas rada kalcija amīdu un hidrīdu:

Tas ₃ N ₂ + 2 H ₂ →2 Zupa + CaH ₂

Nitrīdu sagatavošana

Nitrīdi veidojas, metālam tieši reaģējot ar slāpekļa avotu, piemēram, amonjaka gāzi, vai metālam reaģējot ar slāpekļa savienojumu, piemēram, slāpekļskābi. Šo reakciju laikā metāls reaģē ar slāpekli, veidojot nitrīdus. Metālu amīdu termiskā sadalīšanās un metālu halogenīdu vai oksīdu reducēšana slāpekļa gāzes klātbūtnē ir citi ceļi daudzpusīgu nitrīda savienojumu ražošanai ar plašu pielietojumu. Daži no nitrīda sagatavošanas piemēriem ir minēti zemāk:

Elementu tieša reakcija

Elementu tieša reaģēšana ir viens vienkāršs paņēmiens. Izmantojot kalcija nitrīdu (Ca₃N₂) kā ilustrāciju:

3Ca + N ₂ → Apm ₃ N ₂

Metāla amīda termiskā sadalīšanās

Otrais paņēmiens ir metāla amīda karsēšana, lai atbrīvotu amonjaku, piemēram, bārija amīdu:

3Ba(NH ₂ ) ₂ → Ba ₃ N ₂ + 4NH ₃

Šī procedūra parāda alternatīvu ceļu nitrīda radīšanai, atbrīvojot amonjaku.

Metālu halogenīdu vai oksīdu samazināšana

Papildu metode ir metāla oksīda vai halogenīda reducēšana slāpekļa gāzes klātbūtnē. Alumīnija nitrīda (AlN) sintēze notiek šādi:

Uz ₂ The ₃ + 3C + N ₂ ​→2AlN + 3CO

Nitrīdu veidi

Nitrīdus var iedalīt dažādās kategorijās atkarībā no to saiknes veida vai materiālu izmantošanas avotiem nitrīdu iegūšanai. Tālāk ir minēti dažādi nitrīdu veidi:

Jonu nitrīds

Jonu nitrīdi ir nitrīdi, kuros katjons ir metāls un anjons ir nitrīda jons. Litijs ir vienīgais sārmu metāls, kas veido nitrīdus, turpretim visi sārmzemju metāli ražo nitrīdus ar formulu M₃N₂. Šie jonu nitrīdi, piemēram, Be₃N₂un Mg₃N₂, ir atšķirīga stabilitāte. Šī atšķirīgā reaģētspēja un daudzveidīgā stabilitāte padara jonu nitrīdus nozīmīgus gan rūpnieciskos, gan ķīmiskos lietojumos.

Kovalents nitrīds

Kovalentie nitrīdi, piemēram, bora nitrīds (BN), ir savienojumi, kas rodas, daloties elektroniem starp nemetāliem. BN gadījumā bora un slāpekļa atomi veido kovalentās saites, veidojot kristāla režģa struktūru.

Divi moli bora reaģē ar trim moliem slāpekļa gāzes, veidojot divus molus bora nitrīda, kas parāda bora-slāpekļa saites kovalento raksturu šajā molekulā.

Binārais metāla nitrīds

Bināro metālu nitrīdos, kā norāda nosaukums, ir divi elementi nitrīda savienojumā. Viens, kas acīmredzami ir slāpeklis. Binārā metāla nitrīda, piemēram, magnija nitrīda (Mg₃N₂), veidojas, savienojot metālu, piemēram, magniju, ar slāpekli.

Pārejas metāla nitrīds

Pārejas metāla nitrīds, kas sastāv no pārejas metāla katjona un nitrīda anjona. Pārejas metāla nitrīda piemērs, piemēram, titāna nitrīds (TiN), rodas ķīmiskā reakcijā starp titānu (Ti) un slāpekļa gāzi (N)₂). Sintēzes ķīmiskais vienādojums ir

Tu + N ₂ → TiN

Neorganiskie nitrīdi

Neorganiskie nitrīdi ir savienojumi, kas rodas, apvienojot slāpekli un citus elementus, izņemot oglekli. Šie savienojumi parasti ietver slāpekļa saistīšanu ar metāliem vai nemetāliem, kā rezultātā tiek iegūts plašs materiālu klāsts ar dažādām īpašībām un lietojumiem.

Alumīnija nitrīds ir neorganisks nitrīds. Citi neorganisko nitrīdu piemēri ir silīcija nitrīds (Si₃N₄), titāna nitrīds (TiN) un bora nitrīds. To atšķirīgo īpašību un pielāgošanās spējas dēļ šos savienojumus izmanto elektronikā, keramikā, griezējinstrumentos un dažādos citos rūpnieciskos lietojumos.

Organiskie nitrīdi

Organiskie nitrīdi ir ķīmiskas vielas, kas satur nitrīdu funkcionālo grupu (-N≡). Tos parasti rada, aizstājot ūdeņraža atomus amonjakā (NH₃) molekulas ar organiskām grupām. Nitrili ar vispārējo struktūru R-C≡N ir bieži sastopams organiskā nitrīda piemērs. R apzīmē organisku grupu.

Acetonitrils (CH₃CN) ir organiskā nitrīda piemērs. Acetonitrils satur trīskāršu saiti (≡N) starp slāpekļa atomu un metilgrupu (CH₃). Citi organisko nitrīdu piemēri ir benzonitrils (C₆H₅CN) un propionitrilu (CH₃CH₂CN). Organiskie nitrīdi ir nozīmīgi medikamentu, agroķīmisko vielu ražošanā un dažādos citos rūpnieciskos lietojumos.

Nitrīda lietojumi

Ir vairāki nitrīda lietojumi:

• LED gaismas izstaro zilu gaismu, jo gallija nitrīdā ir liela joslas atstarpe, kas parāda tā nozīmi tehnoloģijā, kas darbina šīs energoefektīvās gaismas.
• Nitrīdi tiek izmantoti ātrgaitas, augstas temperatūras griezējinstrumentu izgatavošanai, kas palīdz paātrināt apstrādes darbības.
• Nitrīdi ir svarīgi aviācijas un kosmosa sektorā sastāvdaļu pārklāšanai, jo tie ir izturīgi pret smagām temperatūrām, kas uzlabo to veiktspēju un izturību.
• Nitrīdi arī veicina katalīzi, veicinot ķīmiskās reakcijas un procesus, kas ir ļoti svarīgi dažādos rūpnieciskos lietojumos.
• Nitrīdi, tāpat kā bora nitrīdi, tiek izmantoti kā izolatori, lai regulētu elektroenerģijas plūsmu.

Nitrīdi, nitrīti un nitrāti

Nitrīds, nitrīts un nitrīts ir trīs iespējamie anjonu veidi ķīmiskajos savienojumos, kas veidojas ar slāpekļa jonu. Pamata izpratni par šiem trim veidiem var iegūt no tālāk esošās tabulas.

Tāpat pārbaudiet

• Bārija nitrīda formula
• Nātrija nitrīda formula
• Trīsvērtīgie joni

bieži uzdotie jautājumi

Kas ir nitrīdi?

Nitrīdi ir ķīmiski savienojumi, kuros anjons ir slāpekļa jons.

Kā tiek attēloti nitrīda joni?

Nitrīda joni ir attēloti kā N^-3

Kas ir nitrīda oksidācijas stāvoklis?

Nitrīda jonu oksidācijas stāvoklis ir -3

Kas ir nitrīda formula?

Nitrīda formula ir norādīta kā N^-3

Kas ir metāla nitrīdi?

Metāla nitrīdi ir tie nitrīdu savienojumi, kuros katjons ir metāls. Piemēram, magnija nitrīds Mg₃N₂ir metāla nitrīds

Kas ir nitrīda valence?

Nitrīda valence ir 3