니트라이드

Nitride
아질산염, 질산염,이산화질소와혼동해서는 안 된다.

화학에서 질소는 질소의 공식 산화 상태가 -3인 질소의 화합물이다. 질화물은 다양한 성질과 용도를 가진 화합물의 큰 종류다.[1]

질화 이온인 N은3− 너무 기본적이어서 즉시 양성화될 것이기 때문에 양성자 용액에서는 결코 마주치지 않는다. 이온 반경은 140pm으로 추정된다.

질산염의 사용

탄화물과 마찬가지로 질화물은 높은 격자 에너지 때문에 내화성 물질인 경우가 많으며 이는 금속 양이온에 대한 "N3−"의 강한 흡인력을 반영한다. 따라서 질화붕소, 질화티타늄, 질화규소 등이 절삭재와 하드코팅으로 사용된다. 층층 구조물을 채택한 육각형 붕소 질화물은 이황화 몰리브덴과 비슷한 고온의 유용한 윤활유다. 질화합물은 흔히 대역 간극이 크기 때문에 질화합물은 보통 절연체나 광대역폭 반도체가 된다. 예를 들면 질화 붕소와 질화규소 등이 있다. 광폭 갭 소재 질화 갈륨은 2014년 연구원 노벨 물리학상을 수상한 LED 개발로 높이 평가받고 있다.[2][3][4] 일부 산화물과 마찬가지로 질화물은 수소를 흡수할 수 있으며, 질화 리튬과 같은 수소 저장의 맥락에서 논의되어 왔다.

예

이렇게 다양한 화합물 집단의 분류는 다소 자의적이다. 산화 상태가 +3인 질소 트리클로로이드와 같이 질소가 -3 산화 상태가 할당되지 않은 화합물은 포함되지 않으며 암모니아와 그 많은 유기 유도체도 포함되지 않는다.

s-블록 원소의 질화물

질화수소나트륨2 N.[5] 질화수소나트륨 대기에서 리튬이 연소할 때 형성되는 보라색-레드디시리튬(LiN3)인 질화알칼리 금속 1개만이 안정적이지만 실험실 호기심으로 남아 있다. 그러나 MN이라는32 공식을 가진 알칼리성 지구 금속의 질산은 매우 많다. 예로는32 BeN, MgN32, CaN32, SrN32 등이 있다. 전기 금속(Li, Zn 및 알칼리성 접지 금속 포함)의 질산은 공기의 수분을 포함하여 물과 접촉할 때 쉽게 가수분해된다.

MgN32 + 6 HO2 → 3 Mg(OH)2 + 2 NH3

p-블록 원소의 질화물

질화 붕소는 여러 가지 형태(폴리모르프)로 존재한다. 실리콘과 인의 질화수소도 알려져 있지만, 전자만이 상업적으로 중요하다. 알루미늄, 갈륨, 인듐의 질산은 각 원자가 사면체를 차지하는 다이아몬드처럼 생긴 우르츠아이트 구조를 채택한다. 예를 들어 질화알루미늄에서 각 알루미늄 원자는 4면체의 모서리에 4개의 인접한 질소 원자를 가지고 있으며, 마찬가지로 각 질소 원자는 4면체의 모서리에 4개의 인접 알루미늄 원자를 가지고 있다. 이 구조는 모든 탄소 원자가 사면체를 차지하는 육각 다이아몬드(론즈데일라이트)와 같다(그러나 사면체의 상대적 방향에서 우르츠아이트는 스팔라이트와 다이아몬드와는 다르다). 탈륨(I) 질화수소, TlN은3 알려져 있지만 탈륨(III) 질화수소, TlN은 알려져 있지 않다.

전환 금속 질화물

참고 항목: 질화 지르코늄, 질화 텅스텐, 질화 바나듐, 질화 탄탈룸 및 질화 니오비움

그룹 3 금속의 경우 ScN과 YN이 모두 알려져 있다. 그룹 4, 5, 6 전환 금속(티타늄, 바나듐, 크롬 그룹)은 모두 질화물을 형성한다.[6] 그것들은 내화성이 있고 용해점이 높으며 화학적으로 안정적이다. 대표적인 것이 질화 티타늄이다. 때때로 이러한 물질들을 "간질화질소"라고 부른다.

그룹 7과 8의 전환 금속의 질산은 쉽게 분해된다. 예를 들어, 질화 철, FeN은2 200 °C에서 분해된다. 질화 백금 및 질화 오스뮴은 N단위를2 포함할 수 있으며, 따라서 질화수소라고 부르면 안 된다.[7][8]

참고 항목: 질화 은과 질화 수은

그룹 11과 12의 중량 부재의 질화물은 질화 구리보다 안정성이 떨어지며, CuN과3 ZnN32: 드라이 실버 질화(AgN3)는 접촉폭발물로, 물방울이 떨어져도 미세한 촉각에서 폭발할 수 있다.[9]

란타니드 및 액티니드 질화물

란타니드 종과 액티니드 종을 함유한 질화물은 결합의 공밸런스를 결정하는 데 유용한 손잡이를 제공할 수 있어 과학적으로 관심이 높다. 양자 화학 분석과 함께 핵자기공명(NMR) 분광법을 사용하여 금속 질화 결합이 이온성 또는 공밸런스 성질의 정도를 결정하는 경우가 많았다. 한 예로 질화 우라늄은 질소-15 화학적 변화가 가장 높은 것으로 알려져 있다.[10]

분자질화물

SN은44 전형적인 2진 분자 질화물이다.
주요 기사: 전이 금속 니트리도 복합체

많은 금속들이 전문 기사에서 논의된 바와 같이 분자 질티도 콤플렉스를 형성한다. 주요 그룹 원소들은 또한 약간의 분자 질화물을 형성한다. 시아노겐(CN)2과 테트라술푸르 테트라니트라이드(SN44)는 분자 이항(질소 이외에 하나의 원소를 포함) 질산염의 드문 예다. 비극 용매에 용해된다. 둘 다 중합 과정을 거친다. 또한44 SN은 원소에 관해서도 불안정하지만, 등구조44 SEN이 덜 불안정하다. 가열 SN은44 폴리머를 주며, 다양한 분자 황 질화 음이온과 양이온도 알려져 있다.

질화염과 관련이 있지만, 질화염과는 구별된다, N2−
2.

참조

  1. ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-08-037941-8.
  2. ^ Oyama, S. T., ed. (1996). The Chemistry of Transition Metal Carbides and Nitrides. Blackie Academic. ISBN 0-7514-0365-2.
  3. ^ Pierson, H. O. (1996). Handbook of refractory carbides and nitrides. William Andrew. ISBN 0-8155-1392-5.
  4. ^ "The Nobel Prize in Physics 2014". The Nobel Prize. Nobel Prize Outreach. Retrieved 13 January 2021.
  5. ^ 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.
  6. ^ Mei, A. B.; Howe, B. M.; Zhang, C.; Sardela, M.; Eckstein, J. N.; Hultman, L.; Rockett, A.; Petrov, I.; Greene, J. E. (2013-10-18). "Physical properties of epitaxial ZrN/MgO(001) layers grown by reactive magnetron sputtering". Journal of Vacuum Science & Technology A. 31 (6): 061516. doi:10.1116/1.4825349. ISSN 0734-2101.
  7. ^ Siller, L.; Peltekis, N.; Krishnamurthy, S.; Chao, Y.; Bull, S. J.; Hunt, M. R. C. (2005). "Gold film with gold nitride—A conductor but harder than gold" (PDF). Appl. Phys. Lett. 86 (22): 221912. Bibcode:2005ApPhL..86v1912S. doi:10.1063/1.1941471.
  8. ^ Montoya, J. A.; Hernández, A. D.; Sanloup, C.; Gregoryanz, E.; Scandolo, S (2007). "OsN2: Crystal structure and electronic properties". Appl. Phys. Lett. 90 (1): 011909. Bibcode:2007ApPhL..90a1909M. doi:10.1063/1.2430631.
  9. ^ Shanley, Edward S.; Ennis, John L. (1991). "The Chemistry and Free Energy Formation of Silver Nitride". Ind. Eng. Chem. Res. 30 (11): 2503. doi:10.1021/ie00059a023.
  10. ^ Du, Jingzhen; Seed, John A.; Berryman, Victoria E. J.; Kaltsoyannis, Nikolas; Adams, Ralph W.; Lee, Daniel; Liddle, Stephen T. (2021). "Exceptional uranium(VI)-nitride triple bond covalency from 15N nuclear magnetic resonance spectroscopy and quantum chemical analysis". Nat. Commun. 12: 5649. doi:10.1038/s41467-021-25863-2. PMID 34561448.