Նիտրիդներ

Նիտրիդներ, փոքր էլեկտրաբացասականություն ունեցող տարրերի հետ ազոտի առաջացրած միացություններն են, օրինակ ազոտի և մետաղների (ալյումինի նիտրիդ՝ AlN, տիտանի նիտրիդ՝ TiN_x, 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

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

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

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.

{\mathsf {Li_{3}N+3H_{2}O\rightarrow 3LiOH+NH_{3}\uparrow }}

{\mathsf {Ca_{3}N_{2}+6H_{2}O\rightarrow 3Ca(OH)_{2}+2NH_{3}\uparrow }}

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

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

Նիտրատներ

Ծանոթագրություններ խմբագրել

↑ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-08-037941-8.
↑ 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.
↑ Oyama, S. T., ed. (1996). The Chemistry of Transition Metal Carbides and Nitrides. Blackie Academic. ISBN 0-7514-0365-2.
↑ Pierson, H. O. (1996). Handbook of refractory carbides and nitrides. William Andrew. ISBN 0-8155-1392-5.

Գրականություն խմբագրել

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

Նիտրիդներ

[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.

[1]

[2]

[3]

[4]