Նիտրիդներ

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից
Jump to navigation Jump to search

Նիտրիդներ, փոքր էլեկտրաբացասականություն ունեցող տարրերի հետ ազոտի առաջացրած միացություններն են, օրինակ ազոտի և մետաղների (ալյումինի նիտրիդ՝ AlN, տիտանի նիտրիդ՝ TiNx, նատրիումի նիտրիդ՝ Na3N, կալցիումի նիտրիդ՝ Ca3N2, ցինկի նիտրիդ՝ Zn3N2, և այլն) ազոտի և մի շարք ոչմետաղների միացությունները (անոնիակ՝ NH3, բորի նիտրիդ՝ BN, սիլիցիումի նիտրիդ՝ Si3N4)[1]:

Ազոտի և մետաղների միացությունները մեծ մասամբ դժվարահալ են և կայուն են բարձր ջերմաստիճաններում (օրինակ կիբոնիտը՝ BN): Նիտրիդային ծածկույթները արտադրանքին հաղորդում են կարծրություն և կոռոզիոն դիմացկունություն, որի շնորհիվ կիրառվում են էներգետիկայի և տիեզերական տեխնոլոգիաների մեջ:

Կառուցվածք[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Երկատոմ նիտրիդի օրինակ

Մոլեկուլներում քիմիական կապերի բնույթից կախված տարբերում են իոնային, կովալենտային և մետաղանման (իոն-կովալենտային-մետաղական) նիտրիդներ: Նիտրիդներում ազոտի ատոմները կարող են ընդունել էլեկտրոններ փոքր էլեկտրաբացասականություն ունեցող տարրի ատոմներից, առաջացնելով կայուն էլեկտրոնային փոխդասավորություն (կոնֆիգուրացիա)՝ s2p6 կամ տալիս են էլեկտրոններ առաջացնելով հաստատուն փոխդասավորություն՝ sp3: Առաջին դեպքում նիտրիդները բնութագրվում են իոնային կապի առկայությամբ, երկրորդում` քիմիական կապը, որպես կանոն, մետաղական է: Երկու դեպքում էլ կա նաև կովալենտային բաղադրիչի որոշ մաս: Բորի և սիլիցիումի հետ ազոտային միացություններում գերակշռում է քիմիական կապի կովալենտային բնույթը:

Իոնային կապը նկատվում է պարբերական համակարգի I և II խմբերի մետաղների նիտրիդներում: Այս նիտրիդների կազմը համապատասխանում է սովորական վալենտային գործակիցներին: Այս նիտրիդները ենթարկվում են հիդրոիզի` ամոնիակի անջատմամբ, ունեն բարձր էլեկտրական դիմադրություն և կիսահաղորդչային հատկություններ:

Կովալենտային նիտրիդներն են՝ բորի, սիլիցիումի, ալյումինի, գալիումի և ինդիումի նիտրիդները: Կովալենտային նիտրիդները դիէլեկտրիկներ և կիսահաղորդիչներ են՝ լայն արգելված գոտիով:

Անցումային մետաղները առաջացնում են մեծամասամբ մետաղական կապով նիտրիդներ: Այս նյութերն ունեն զգալի կարծրություն և փխրունություն, բարձր էլեկտրահաղորդականություն, հալման բարձր ջերմաստիճան և գոյացման բարձր էնթալպիա:

Ստացում[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Իոնային նիտրիդները ստացվում են 700–1200°C ջերմաստիճանում ազոտի և մետաղների փոխազդեցության արդյունքում: Այլ նիտրիդներ կարելի է ստանալ մետաղի և ազոտի կամ ամոնիակի փոխազդեցությունից, կամ բարձր ջերմաստիճաններում ազոտի կամ ամոնիակի առկայությամբ մետաղի քլորիդները ածխածնով վերականգնելիս:

Պլազմայում նիտրիդները կարող են առաջանալ վոլտյան աղեղի, բարձր և գերբարձր հաճախականության պլազմատրոններում: Վերջին դեպքում, նիտրիդները առաջանում են որպես ուլտրադիսպերս փոշիներ` 10-100նմ մասնիկի չափով:

Քիմիական հատկություններ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Կայուն է միայն մեկ ալկալային մետաղի նիտրիդը՝ կարմրամանուշակագույն լիթիումի նիտրիդը (Li3N), որն առաջանում է, երբ լիթումն այրվում է N2 մթնոլորտում[2]: Իոնային բնութի նիտրիդները ջրով և թթուներով հեշտությամբ քայքայվում են ցուցաբերելով հիմնային հատկություններ.

V, VI և VIII խմբերի տարրերի նիտրիդները տաքացնելիս քայքայվում են առաջացնելով ազոտ, այդ տարրի ցածր ՕԱ ունեցող նիտրիդ և ազոտի և մետաղի պինդ լուծույթ: IV խմբի բորի, սիլիցիումի, ալյումինի, ինդիումի, գալիումի և անցումային մետաղների նիտրիդները վակուումում տաքացնելիս չեն քայքայվում:

Թթվածնի հետ նիտրիդների օքսիդացումը հանգեցնում է մետաղի և ազոտի օքսիդների առաջացմանը: Ածխածնի հետ նիտրիդների փոխազդեցությունից առաջանում են կարբիդների և կարբոնիտրիդների:

Կիրառություն[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Դժվարահալ նիտրիդներն օգտագործվում են որպես հրակայուն և ջերմադիմացկուն նյութերի, կարծր նիտրիդներն օգտագործվում են կարբիդային և հղկող գործիքների արտադրության մեջ՝ որպես մաշվածադիմացկուն և ջերմակայուն նյութեր: Տիտանի և սիլիցիումի նիտրիդներն օգտագործվում են որպես կտրող նյութեր և կոշտ ծածկույթներ: Վեցանկյուն բորի նիտրիդը ունի շերտավոր կառուցվածք, մոլիբդենի դիսուլֆիդի նման բարձր ջերմակայունության շնորհիվ օգտակար քսանյութ է: Նիտրիդային միացությունները հաճախ ունենում են մեծ արգելված գոտիներ, ուստի նիտրիդները սովորաբար մեկուսիչ են կամ կիսահաղորդիչներ, օրինակ բորի նիտրիդը մեկուսիչ է, իսկ սիլիցիումի նիտրիդը՝ կիսահաղորդիչ: Գալիումի նիտրիդը՝ լայն արգելված գոտիով նյութ է, բարձր է գնահատվում LED լամպերում կապույտ լույս ճառագայթելու համար[3][4]:

Տես նաև[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Գրականություն[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

  • Գ. Պ. Խոմչենկո, Քիմիայի ձեռնարկ բուհ ընդունվողների համար, Զանգակ, 2005թ., Երևան
  • Հ.Հ Մխիթարյան Ընդհանուր և անօրգանական քիմիա, ՀԱԱՀ, 2014թ. Երևան
  • Մ. Մ. Պետրով, Լ.Ա. Միխաիլով, Յու. Ն. Կուկուշկին, Անօրգանական քիմիա, Լույս, 1979թ., Երևան
  • Կ. Սահակյան, Մ. Սարգսյան, Ս. Ալեքսանյան, Փոքր պարբերությունների քիմիական տարրերի տեղեկագիրք, Նահապետ, 2009թ., Երևան
  • O. Ruff, F. Luft, J. Fischer: Z. anorg. allg. Chem. 172, 1928, S. 417 ff.
  • O. Ruff, Z. anorg. allg. Chem. 197, 1931, S. 273 ff.
  • O. Ruff, L. Staub: Z. anorg. allg. Chem. 198, 1932, S. 32 ff.
  • G. Brauer (Hrsg.): Handbook of Preparative Inorganic Chemistry. 2. Auflage. Band 1, Academic Press 1963, ISBN 0-12-126601-X, S. 181–183.

Արտաքին հղումներ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Ծանոթագրություններ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

  1. Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-08-037941-8.
  2. Gregory Duncan H. (2001)։ «Nitride chemistry of the s-block elements»։ Coord. Chem. Rev. 215: 301–345։ doi:10.1016/S0010-8545(01)00320-4 
  3. Oyama S. T., ed. (1996)։ The Chemistry of Transition Metal Carbides and Nitrides։ Blackie Academic։ ISBN 0-7514-0365-2 
  4. Pierson H. O. (1996)։ Handbook of refractory carbides and nitrides։ William Andrew։ ISBN 0-8155-1392-5