Nitridai yra cheminių junginių klasė, susidaranti, kai azotas susijungia su mažesnio elektronegatyvumo komponentais, tokiais kaip silicis ar boras. Gamtoje jis pasirodo įvairiomis formomis. Yra trys skirtingos nitridų rūšys: pereinamasis metalas, kovalentinis ir joninis. Jie yra naudingi įvairiose programose ir turi skirtingas funkcijas. Šie nitrido junginiai, suskaidę į du jonus, sudaro katijoną ir anijoną. Susidaręs anijonas vadinamas nitrido jonu.

Šiame straipsnyje mes išsamiai sužinosime, kas yra nitridai, nitrido jonai, jų formulė, valencija, savybės, tipai ir panaudojimas.

Turinys

• Kas yra nitridai?
• Nitridų pavyzdžiai
• Nitridų savybės
• Nitridų paruošimas
• Nitrido rūšys
• Nitridas, nitritas ir nitratas

Kas yra nitridai?

Nitridai yra cheminiai junginiai, kuriuose anijonas yra azoto jonas. Nitridai susidaro, kai mažiau elektronegatyvus elementas sujungia azotą. Jie turi bendrą X formulę₃N, X₃N₂arba XN. Kai kurie nitridų pavyzdžiai yra aliuminio nitridas, galio nitridas, boro nitridas ir kt. Šiuose junginiuose esantys anijonai vadinami nitrido jonais.

Nitrido jonai

Nitrido jonai yra nitridų junginiuose esantys anijonai. Nitrido jonas pavaizduotas kaip N^3-.

dvejetainė paieškos python

Pagrindinės nitridų savybės

Pateikiame lentelę, kurioje apibendrinamos pagrindinės nitridų savybės:

Nitrido formulė

Nitrido jonai turi formulę (N^3-). Oksidacijos būsena -3 lemia, kad azotas virsta nitrido jonais. Tai leidžia nitrido jonams sudaryti nitridų klasę junginių su galimomis X molekulinėmis formulėmis₃N, X₃N₂arba XN.

Nitrido valencija

Azoto valentingumas yra -3. Azoto atominis skaičius yra 7, o elektronų konfigūracija yra 1s²2s²2p³. Azoto atokiausiame apvalkale yra 5 elektronai ir jam reikia 3 papildomų elektronų, kad susidarytų stabilus oktetas. Azotas įgyja tris elektronus, todėl susidaro nitrido jonas (N^3-). Šis elektronų padidėjimas gali būti pavaizduotas tokia chemine lygtimi

N + 3 tai yra ⁻ → N ³⁻

Nitrido įkrova

Nitrido jonų krūvis yra -3. Azoto elektronų konfigūracija yra 1 s²2s²2p³todėl jo atokiausiame apvalkale yra 5 elektronai. Jis įgyja tris elektronus, kad sudarytų stabilų oktetą. Gavus tris papildomus elektronus, susidaro nitrido jonas (N^3-), o azoto atomas turi -3 krūvį. Cheminė nitrido jonų susidarymo lygtis yra tokia:

N + 3 tai yra ⁻ → N ³⁻

Nitridų pavyzdžiai

Dabar panagrinėkime, koks svarbus nitridas yra įvairioms įmonėms, pažvelgdami į keletą konkrečių pavyzdžių:

Aliuminio nitridas (AlN): Dėl puikaus šilumos laidumo jis yra naudingas šilumos valdymo programoms ir didelio našumo elektros prietaisų gamybai.

Silicio nitridas (taip ₃ N ₄ ): Dėl didelio stiprumo, kietumo ir atsparumo korozijai jis dažnai naudojamas keraminėse medžiagose, pjovimo įrankiuose ir variklio komponentuose.

Boro nitridas (BN): Yra kelių formų, tokių kaip kubinis boro nitridas (c-BN) ir šešiakampis boro nitridas (h-BN). Nors c-BN yra ypač kieta medžiaga, naudojama abrazyvuose ir pjovimo instrumentuose, h-BN naudojamas kaip tepalas ir kosmetikoje.

Titano nitridas (TiN): Kietos dangos, užtikrinančios atsparumą dilimui ir į auksą panašią išvaizdą, naudojamos metalo pjovimo įrangai, aviacijos ir medicinos sektoriuose.

Vanadžio nitridas (VN): Kai gaminamas amoniakas ir plienas apdorojamas paviršiumi, siekiant padidinti jo kietumą ir atsparumą korozijai, jis naudojamas kaip katalizatorius.

Tantalo nitridas (TaN): Dėl savo elektrinių charakteristikų ir atsparumo dilimui jis naudojamas kaip plona plėvelė puslaidininkiniuose įrenginiuose.

Galio nitridas (GaN): Galio nitridas yra puslaidininkis su dideliu pralaidumu, kuris sulaukė didelio susidomėjimo elektronikos ir optoelektronikos srityse. Jis naudojamas šviesos diodų (LED), radijo dažnių (RF) prietaisų ir galios elektronikos gamyboje.

Magnio nitridas (Mg ₃ N ₂ ): Tai yra dvejetainė cheminė medžiaga, sudaryta iš magnio (Mg) ir azoto (N). Dėl aukštos lydymosi temperatūros jis yra naudingas įvairiose pramonės srityse. Magnio nitrido cheminė formulė yra Mg₃N₂.

Nitridų savybės

Nitridai turi daug cheminių ir fizinių savybių, įskaitant:

Fizinės savybės

Jonų spindulys: Nitrido junginių joninis spindulys yra apie 140 pm, o tai turi įtakos jų sąveikai su kitais elementais ir junginiais.

Reakcija su vandeniu: Kai nitridai liečiasi su vandeniu, juose vyksta reakcija, kurios metu susidaro amoniakas, išryškinant jų reaktyvumą ir galimą panaudojimą amoniako sintezei.

Izoliacinis pobūdis: Nitridas yra gerai žinomas dėl savo izoliacinių savybių, todėl jis yra naudingas įvairiose srityse, kuriose reikalingas elektros laidumo valdymas.

Oksidacijos būsena: Nitridas turi stabilų oksidacijos skaičių -3, o tai paaiškina jo elektronų pasidalijimo elgesį cheminiuose procesuose.

Įvairios formos: Nitridas yra įvairių formų, įskaitant kalcio nitridą, natrio nitridą ir boro nitridą, o tai rodo jo lankstumą junginių dariniuose.

Cheminė nitridų reakcija

Cheminės nitridų savybės paminėtos toliau:

Natrio nitrido reaktyvumas: Natris sąveikauja su nitridu ir gamina natrio nitridą, kuris yra ypač nestabilus. Reakcijos lygtis parodo jautrumą skilimui:

2 jau ₃ , N →6 jau + N ₂

Kalcio nitrido susidarymas: Kalcis jungiasi su azotu ir sudaro kalcio nitridą ir oksidą, parodantį junginio gebėjimą dalyvauti tiesioginėse reakcijose.

3 Tai + N ₂ → Tai ₃ , N ₂

Sąveika su vandeniu: Nitridai, tokie kaip kalcio nitridas, sąveikauja su vandeniu arba oro drėgme, kad cheminės reakcijos metu susidarytų kalcio hidroksidas ir amoniakas:

Tai ₃ N ₂ + 6 H ₂ O →3 Tai ( OI ) ₂ + 2 NH ₃

Vandenilio absorbcija: Kalcio nitridas gali absorbuoti vandenilį esant aukštai temperatūrai, todėl vyksta cheminė reakcija, kurios metu susidaro kalcio amidas ir hidridas:

Tai ₃ N ₂ + 2 H ₂ →2 Sriuba + CaH ₂

Nitridų paruošimas

Nitridai susidaro tiesiogiai reaguojant metalui su azoto šaltiniu, pvz., amoniako dujomis, arba reaguojant metalui su azoto junginiu, pvz., azoto rūgštimi. Šių reakcijų metu metalas reaguoja su azotu, sudarydamas nitridus. Terminis metalų amidų skaidymas ir metalų halogenidų arba oksidų redukcija, esant azoto dujoms, yra kiti būdai įvairiems įvairiems nitridiniams junginiams gaminti. Toliau pateikiami kai kurie nitrido paruošimo pavyzdžiai:

Tiesioginė elementų reakcija

Tiesioginis elementų reagavimas yra paprastas būdas. Naudojant kalcio nitridą (Ca₃N₂) kaip iliustraciją:

3Ca + N ₂ →Ca ₃ N ₂

Metalo amido terminis skilimas

Antrasis metodas yra metalo amido kaitinimas, kad išsiskirtų amoniakas, pvz., bario amidas:

3Ba(NH ₂ ) ₂ → Ba ₃ N ₂ + 4NH ₃

Ši procedūra parodo alternatyvų nitrido susidarymo būdą išleidžiant amoniaką.

Metalo halogenido arba oksido redukcija

Papildomas metodas yra metalo oksido arba halogenido redukcija esant azoto dujoms. Aliuminio nitrido (AlN) sintezė vyksta taip:

Į ₂ The ₃ + 3C + N ₂ → 2AlN + 3CO

Nitrido rūšys

Nitridai gali būti skirstomi į įvairias kategorijas, atsižvelgiant į jų jungties pobūdį arba medžiagų, naudojamų nitridui gaminti, šaltinius. Toliau pateikiami įvairūs nitridų tipai:

Joninis nitridas

Joniniai nitridai yra nitridai, kuriuose katijonas yra metalas, o anijonas yra nitrido jonas. Litis yra vienintelis šarminis metalas, kuris sudaro nitridą, o visi šarminiai žemės metalai gamina nitridus, kurių formulė M₃N₂. Šie joniniai nitridai, tokie kaip Be₃N₂ir Mg₃N₂, turi skirtingą stabilumą. Dėl šio skirtingo reaktyvumo ir įvairaus stabilumo joniniai nitridai yra svarbūs tiek pramonėje, tiek chemijos pramonėje.

Kovalentinis nitridas

Kovalentiniai nitridai, tokie kaip boro nitridas (BN), yra junginiai, susidarantys dalijantis elektronams tarp nemetalų. BN atveju boro ir azoto atomai sudaro kovalentinius ryšius, sudarydami kristalinės gardelės struktūrą.

Du moliai boro reaguoja su trimis moliais azoto dujų, kad susidarytų du moliai boro nitrido, o tai rodo kovalentinį boro ir azoto jungties pobūdį šioje molekulėje.

Dvejetainis metalo nitridas

Dvejetainiai metalų nitridai, kaip rodo pavadinimas, turi du nitrido junginio elementus. Vienas iš jų yra azotas. Dvejetainio metalo nitrido, pvz., magnio nitrido (Mg₃N₂), susidaro derinant metalą, pvz., magnį, su azotu.

Pereinamojo metalo nitridas

Pereinamojo metalo nitridas, susidedantis iš pereinamojo metalo katijono ir nitrido anijono. Pereinamojo metalo nitrido pavyzdys, pvz., titano nitridas (TiN), susidaro vykstant cheminei reakcijai tarp titano (Ti) ir azoto dujų (N).₂). Cheminė sintezės lygtis yra

Jūs + N ₂ → TiN

Neorganiniai nitridai

Neorganiniai nitridai yra junginiai, susidarantys derinant azotą ir kitus elementus, išskyrus anglį. Šie junginiai paprastai yra susiję su azoto surišimu su metalais arba nemetalais, todėl gaunamas platus medžiagų spektras, pasižymintis įvairiomis savybėmis ir panaudojimu.

Aliuminio nitridas yra neorganinis nitridas. Kiti neorganinių nitridų pavyzdžiai yra silicio nitridas (Si₃N₄), titano nitridas (TiN) ir boro nitridas. Dėl savo išskirtinių savybių ir pritaikomumo šie junginiai naudojami elektronikoje, keramikoje, pjovimo įrankiuose ir įvairiose kitose pramonės srityse.

Organiniai nitridai

Organiniai nitridai yra cheminės medžiagos, kuriose yra nitridų funkcinė grupė (-N≡). Paprastai jie susidaro pakeičiant vandenilio atomus amoniake (NH₃) molekulės su organinėmis grupėmis. Nitrilai, kurių bendra struktūra R-C≡N, yra dažnas organinio nitrido pavyzdys. R žymi organinę grupę.

Acetonitrilas (CH₃CN) yra organinio nitrido pavyzdys. Acetonitrile yra triguba jungtis (≡N) tarp azoto atomo ir metilo grupės (CH₃). Kiti organinių nitridų pavyzdžiai yra benzonitrilas (C₆H₅CN) ir propionitrilas (CH₃CH₂CN). Organiniai nitridai yra svarbūs gaminant vaistus, agrochemines medžiagas ir įvairioms kitoms pramoninėms reikmėms.

Nitrido naudojimas

Yra keletas nitrido naudojimo būdų:

• LED lemputės skleidžia mėlyną šviesą dėl didelio galio nitrido juostos tarpo, o tai parodo jo svarbą technologijoje, kuri maitina šias energiją taupančias lempas.
• Nitridai naudojami greitaeigiams, aukštos temperatūros pjovimo įrankiams gaminti, o tai padeda pagreitinti apdirbimo operacijas.
• Nitridai yra svarbūs aviacijos ir kosmoso sektoriuje dengiant komponentus, nes jie yra atsparūs stiprioms temperatūroms, o tai pagerina jų veikimą ir patvarumą.
• Nitridai taip pat prisideda prie katalizės, palengvindami chemines reakcijas ir procesus, kurie yra labai svarbūs įvairiose pramonės srityse.
• Nitridai, kaip ir boro nitridas, naudojami kaip izoliatoriai elektros srautui reguliuoti.

Nitridas, nitritas ir nitratas

Nitridas, nitritas ir nitritas yra trys galimi anijonų tipai cheminiuose junginiuose, susidariusiuose su azoto jonais. Pagrindinį šių trijų tipų supratimą galima gauti iš toliau pateiktos lentelės:

Taip pat patikrinkite

• Bario nitrido formulė
• Natrio nitrido formulė
• Trivalenčiai jonai

Dažnai užduodami klausimai

Kas yra nitridai?

Nitridai yra cheminiai junginiai, kuriuose anijonas yra azoto jonas.

Kaip vaizduojami nitrido jonai?

Nitrido jonai pavaizduoti kaip N^-3

pakeisti java eilutę

Kas yra nitrido oksidacijos būsena?

Nitrido jonų oksidacijos būsena yra -3

Kas yra nitrido formulė?

Nitrido formulė pateikiama kaip N^-3

Kas yra metalo nitridai?

Metalo nitridai yra nitridų junginys, kuriame katijonas yra metalas. Pavyzdžiui, magnio nitridas Mg₃N₂yra metalo nitridas

Kas yra nitrido valencija?

Nitrido valencija yra 3