НИТРИДЫ

НИТРИДЫ
Методические указания
2006
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Казанский государственный технологический университет»
НИТРИДЫ
Методические указания
Казань
КГТУ
2006
УДК 539.19
Нитриды:
Составители: доц. Иванцов А.Е.
доц. Рожкова Г.А.
Методические
специальностей / Сост.:
указания
А.Е.Иванцов,
для
студентов
механических
Г.А.Рожкова; Казан. гос. технол. ун-т.
Казань, 2006. − 20 с.
Изложены основные сведения о получении, строении, физических и
химических свойствах нитридов металлов и неметаллов. Рассмотрены примеры
взаимосвязи между структурой нитридов и их свойствами. Приведены контрольные
вопросы по теме.
Предназначены для студентов механических специальностей, изучающих тему
«Нитриды» по дисциплине «Общая и неорганическая химия».
Подготовлена на кафедре неорганической химии КГТУ.
Под редакцией проф. А.М.Кузнецова.
Печатается
по
решению
методической
естественнонаучных дисциплин.
Рецензенты: д-р. хим. наук, проф. П.А.Гуревич
канд. хим. наук, доц. Л.И.Климова
комиссии
по
циклу
Иванцов Александр Евгеньевич
Рожкова Галина Алексеевна
Нитриды
Методические указания
Редактор Т.М.Петрова
Лицензия №
Подписано в печать
Бумага писчая
Формат
Печать RISO
Тираж 150
Заказ
С
Издательство Казанского государственного технологического университета
Офсетная лаборатория Казанского государственного
технологического университета
420015, Казань, К.Маркса, 68
Введение
В настоящее время особо важное значение приобретает разработка новых
материалов, которые могли бы эксплуатироваться при экстремальных значениях
температур, давлений, скоростей, напряжений, радиационных потоков. Среди таких
материалов наиболее перспективными являются тугоплавкие металлы, их сплавы, а
также соединения тугоплавких металлов с неметаллами – бором, углеродом, азотом,
кремнием и другими.
Особый интерес представляют соединения металлов с азотом, так называемые
нитриды,
среди
которых
многие
обладают
высокой
огнеупорностью,
диэлектрическими и полупроводниковыми свойствами, способностью переходить в
сверхпроводники при относительно высоких температурах, высокой химической
устойчивостью в различных агрессивных средах. Многие из нитридов уже успешно
используются в электронике, атомной промышленности, технике полупроводников
и
диэлектриков,
в
космической
технике,
современном
машиностроении,
металлургии, в электротехнике и других отраслях.
Целью предлагаемой тематической консультации является компенсация
недостатка учебной литературы по данному разделу химии, поскольку в
распространенных учебниках, издаваемых в последние годы, данный материал
изложен недостаточно полно. Подробное рассмотрение связи между составом и
структурой нитридов и их свойствами является одной из основных задач химии.
Вместе с тем, данная тематическая консультация облегчит в дальнейшем усвоение
студентами таких учебных дисциплин, как «Металловедение» и «Технология
конструкционных материалов».
Азот и его свойства
Азот
(1s22s22p3)
–
типичный
неметаллический
элемент,
по
электроотрицательности (3,0) он уступает лишь фтору и кислороду. Как и у других
p-элементов 2-го периода у азота четыре валентные орбитали, которые могут
находиться в состоянии
sp3-, sp2- или
sp-гибридизации. При двух последних
гибридных состояниях возможно образование соответственно одной и двух
π-
связей. Степени окисления азота в соединениях: -3, -1, +1, +3, +5, а также +2 и +4.
Электронная конфигурация молекулы азота N2 отвечает тройной связи между
атомами азота. Вследствие этого молекула N2 исключительно прочна:
N2 = 2N , ∆H0298 = 945 кДж
Даже при 30000 C степень диссоциации молекулярного азота на атомы составляет
всего лишь 0,1%.
Вследствие прочности молекулы N2 многие соединения азота эндотермичны.
Кроме того, энтропия их образования отрицательна (N2 – газ). Вследствие этого
молекулярный азот химически малоактивен, а соединения азота термически
малоустойчивы и относительно легко разлагаются при нагревании. Поэтому азот на
Земле находится главным образом в свободном состоянии.
В обычных условиях азот непосредственно взаимодействует лишь с литием,
образуя нитрид лития Li3N. При активации молекул N2 (нагреванием, действием
электроразряда или ионизирующих излучений) азот обычно выступает как
окислитель и лишь при взаимодействии с фтором и кислородом – как
восстановитель.
В промышленности азот получают фракционной перегонкой жидкого воздуха,
в лаборатории – термическим разложением соединений, чаще всего NH4NO2:
NH4NO2 = N2 + 2H2O
Основная масса получаемого азота используется для синтеза аммиака. Азот
применяют также для создания инертной атмосферы в химических и других
производствах.
Получение нитридов
Известны несколько методов получения нитридов.
Метод синтеза из простых веществ. При высоких температурах азот окисляет
многие металлы и неметаллы, образуя нитриды, в которых проявляет степень
окисления -3:
3Mg + N2 = Mg3N2
2Al + N2 = 2AlN
3Si + 2N2 = Si3N4
Из ковалентных нитридов наибольшее значение имеет нитрид водорода
H3N
(аммиак), получаемый в промышленности синтезом из простых веществ:
3H2 + N2 ↔ 2H3N
Основная масса производимого аммиака используется для получения азотной
кислоты.
Метод восстановления из оксидов в присутствии азота. В качестве
восстановителя в этих процессах используют не только углерод, но и металлы или
их гидриды:
TiO2 + CaH2 + N2 → TiN + CaO + H2O
ZrO2 + Mg + N2 → ZrN + MgO
В
некоторых
случаях
восстановление
оксидов
с
образованием
нитридов
осуществляется аммиаком, водород которого играет роль восстановителя:
3CuO + 2H3N → 2Cu3N + 3H2O
Метод термической диссоциации. Этот метод осуществляется с применением
соединений, содержащих одновременно и металл и азот, например аминохлоридов:
TiCl4 · 4NH3 → TiN + NH3 + HCl
Таким способом получают нитриды AlN, VN, NbN, Ta3N5, CrN, U3N, Fe2N.
Метод осаждения нитридов из газовой фазы. Примером этого метода может
служить взаимодействие хлоридов и оксихлоридов металлов с аммиаком. Эти
реакции происходят обычно при температурах порядка 8000С:
MeCl4 + NH3 → MeN + HCl
MeOCl3 + NH3 → MeN + H2O + HCl
Опыт 1.
Получение нитрида магния
(Тяга!) Тигель с магниевыми стружками накройте асбестовым кружком и
нагревайте в течение 1-2 часов на слабом огне. В результате в верхней части тигля
образуется оксид магния, который необходимо осторожно удалить. Внутренний
желтоватый слой содержит нитрид магния. Его необходимо поместить в пробирку и
добавить дистиллированную воду. Установите выделение аммиака с помощью
индикаторной фенолфталеиновой бумажки, смоченной водой.
Опыт 2.
Получение аммиака из его аммонийных солей и его растворимость
в воде
Тщательно перемешанную смесь равных объемов
NH4Cl
и Ca(OH)2
всыпьте в пустую пробирку. Пробирку накройте пробкой с газоотводной трубкой и
укрепите в штативе. На трубку наденьте сухую пробирку. Смесь осторожно
прогрейте, водя вдоль пробирки пламенем горелки. После наполнения пробирки
аммиаком осторожно, не переворачивая, снимите трубку и закройте пробирку
пробкой. Пробирку с H3N погрузите отверстием вниз в ванну с водой и выньте
пробку. Наблюдайте заполнение пробирки водой и исследуйте характер среды
полученного раствора.
Химическая связь и структурные особенности нитридов
По типу химической связи между атомами нитриды могут быть подразделены
на три основные группы: ионные, ковалентные и металлоподобные.
К первой группе относятся нитриды щелочных и щелочноземельных металлов
(а также элементов подгрупп меди и цинка), атомы которых имеют внешние sэлектроны.
Ковалентные нитриды образуются при соединении с азотом металлов и
неметаллов, атомы которых имеют внешние p-электроны (B, Al, Si, Ga, Ge, и др.).
Металлоподобные нитриды образуются переходными металлами, атомы
которых имеют незавершенные электронные d- или f- оболочки. Эти нитриды
являются структурами внедрения атомов азота в кристаллические решетки
переходных металлов.
Ионные и ковалентные нитриды имеют формулы, отвечающие обычным
степеням окисления элементов (Li3N, K3N, Ca3N2, GaN, InN, BN, AlN, Si3N4), и могут
рассматриваться как производные аммиака, в котором атомы водорода заменены
атомами металла.
Металлоподобные нитриды имеют более сложный состав, не отвечающий
обычным степеням окисления (TiN, ZrN, Cr2N, Mn3N2), причем переходные металлы
образуют в ряде случаев несколько форм нитридов (Nb2N и NbN, Ta2N и TaN, Cr2N
и CrN).
Для понимания особенностей химической связи в нитридах необходимо иметь
в виду, что для изолированного атома азота характерна конфигурация валентных
электронов 2s22p3. При образовании
химических связей
азота с другими
элементами эта конфигурация стремится к преобразованию в более устойчивую и
стабильную.
Как
известно,
особенно
устойчивыми
являются
конфигурации
либо
полностью заполненные электронами (s2p6), либо наполовину заполненные (s2p0),
либо полностью незаполненные электронами (s0p0).
Способность к реализации того или иного преобразования зависит от донорноакцепторной способности партнера азота по соединению. С ростом донорной
способности партнера повышается вероятность образования атомами азота s2p6конфигурации, а с повышением акцепторной способности – s2p0-конфигурации.
Кроме того, однако существует и еще одна возможность получения устойчивой
конфигурации. Она заключается в передаче партнеру азота лишь одного электрона
по схеме
s2p3 → s1p4 → s1p3 + e
c образованием сравнительно устойчивой
наполовину заполненной электронами s1p3-конфигурации с геометрией тетраэдра. В
этой схеме атом азота становится донором электрона. Примером такой устойчивой
sp3-конфигурации является тетраэдрический ион аммония
NH4+, который
образуется по донорно-акцепторному механизму из молекулы аммиака и протона
(атом азота донор, а протон – акцептор электронов).
Ионные нитриды
Легко ионизируемые щелочные металлы обладают высокой донорной
способностью. Они передают свои валентные электроны атомам азота, в результате
чего образуются ионные нитриды. При этом остов атома азота приобретает
устойчивую
s2p6-конфигурацию. То же самое происходит и при образовании
нитридов металлов подгруппы меди.
Ионные
нитриды
представляют
собой
солеподобные
кристаллические
вещества с относительно простой структурой. Например, на рис.1 представлена
кристаллическая структура нитрида меди
Cu3N , которая является простой
кубической решеткой типа ReO3 . В этой структуре каждый атом азота окружен
шестью атомами меди, находящимися в вершинах правильного октаэдра.
Рис. 1. Кристаллическая структура нитрида меди Cu3N
При переходе к бериллию, магнию и щелочноземельным металлам характер
химической связи в нитридах несколько изменяется. Например, в нитриде бериллия
наряду с образованием ионной связи между атомами азота и бериллия возникает
также значительная доля ковалентной связи. Это объясняется способностью атома
бериллия к переходу из основного состояния 2s22p0 в возбужденное состояние с
конфигурацией 2s12p1, которая может приводить к образованию связей с атомами
азота за счет его гибридных sp-, sp2- или sp3-орбиталей. По мере перехода к нитриду
магния и далее к нитридам щелочноземельных металлов вследствие понижения
вероятности перехода в возбужденное состояние доля ковалентной связи
уменьшается, а ионной – увеличивается. Однако уже в нитриде кальция вследствие
перехода части валентных электронов на свободные
3d-орбитали наряду со
значительной долей ионной и некоторой долей ковалентной связи образуется также
металлическая связь. Её доля возрастает с увеличением главного квантового числа
валентных s-электронов при переходе от кальция к стронцию и барию. Наоборот,
для металлов подгруппы цинка, у которых d-орбитали заполнены электронами,
характерна полная передача от атома металла атомам азота валентных s-электронов
с образованием преимущественно ионной связи.
Все ионные нитриды имеют высокое удельное электрическое сопротивление и
являются полупроводниками с различной шириной запрещенной зоны. Так, для
Cu3N она составляет 0,23 эВ, а для Zn3N2 – 0,09 эВ.
Ковалентные нитриды
При переходе к нитридам третьей и последующих групп периодической
системы вероятность образования атомами
sxpy-конфигураций возрастает, а
возможность передачи их валентных электронов азоту уменьшается. Это приводит к
образованию соединений с преимущественно ковалентным типом химической
связи. В главной подгруппе четвертой группы типичные ковалентные соединения с
азотом образуют углерод, кремний и германий, а начиная с пятой группы –
практически все элементы главных подгрупп.
Наибольший интерес в этом ряду представляет нитрид бора BN, известный в
двух основных модификациях (гексагональной и кубической), представленных на
рисунках 2 и 3.
Рис. 2. Структура гексагонального нитрида бора BN
Атомы бора имеют в изолированном состоянии конфигурацию валентных
электронов s2p1. При образовании нитрида бора они приобретают сначала за счет s
→ p перехода конфигурацию s1p2, а затем, присоединяя к себе электрон от атома
азота – сравнительно устойчивую конфигурацию s1p3. В то же время атом азота,
теряя электрон, также приобретает конфигурацию s1p3. В результате образуются
структуры, очень похожие на структуры аллотропных модификаций углерода
(графит и алмаз), для которых
sp3-гибридное состояние является наиболее
характерным.
Гексагональный нитрид бора имеет кристаллическую структуру, аналогичную
структуре графита (рис.2). Она состоит из графитоподобных сеток, расположенных
друг под другом с чередованием атомов бора и азота вдоль оси Z. Из-за близости
структуры и некоторых физических свойств графита и нитрида бора, последний
часто называют «белой сажей» или «белым графитом». Однако в отличие от
электрического проводника графита нитрид бора является диэлектриком с шириной
запрещенной зоны около 4 эВ. Это можно объяснить отсутствием в нитриде бора
металлической связи между слоями, тогда как в графите металлическая связь в
заметной мере проявляется.
При высоких температурах (13600С) и давлениях (60-70 Т/см2) гексагональный
нитрид бора превращается в кубическую алмазоподобную модификацию (рис.3),
известную под названием боразон.
Рис.3. Структура кубического нитрида бора BN
В боразоне каждый атом азота образует связи с четырьмя атомами углерода,
расположенными в вершинах тетраэдра. Он обладает твердостью, близкой к
твердости алмаза, стоек при нагревании до 20000С (в то время как алмаз сгорает при
9000С). Боразон является диэлектриком с шириной запрещенной зоны 10 эВ, что
почти вдвое выше по сравнению с алмазом.
Другими важными в техническом отношении нитридами являются нитрид
алюминия AlN и нитрид кремния Si3N4.
В структуре нитрида алюминия каждый атом алюминия окружен четырьмя
атомами азота, расположенными в вершинах правильного тетраэдра. Образование
ковалентной связи в этом соединении возможно по следующему механизму. Один
из электронов атома азота переходит к атому алюминия
с образованием
электронных конфигураций
Al- 3s23p2
и
N+ 2s22p2. Однако с учетом
тетраэдрической координации атомов можно полагать, что конфигурации части
атомов алюминия и азота имеют вид ns1np3. Это связано с s → p переходами 3s23p2
→ 3s13p3 и 2s22p2 → 2s12p3. Вместе с этим в нитриде алюминия проявляется и
ионная химическая связь. Её возникновение связано с переходом электронов от
части атомов алюминия к атомам азота с образованием конфигураций 3s03p0 для
алюминия и 2s22p6 для азота.
Нитрид алюминия является диэлектриком с шириной запрещенной зоны более
5 эВ. На него не действуют расплавленный алюминий (до 20000С), галлий (до
13000С), борный ангидрид (до 14000С). AlN устойчив в смеси расплавленного
криолита и алюминия в течение 65 часов при 12000С.
В структуре нитрида кремния Si3N4 каждый из атомов кремния находится в
центре искаженного тетраэдра из атомов азота. Атомы кремния и азота в Si3N4
соединены ковалентными химическими связями, возникающими при перекрывании
sp3-орбитали атома кремния с гибридными
каждой четвертой гибридной
sp2-
орбиталями атома азота. Оставшиеся полностью заполненные p-орбитали атома
азота перпендикулярны к плоскому треугольнику
sp2-орбиталей и не могут
участвовать в образовании связи.
Одно из важнейших свойств нитрида кремния – его исключительно высокая
химическая стойкость по отношению к расплавленным металлам. Например,
устойчивость тиглей
из
Si3N4 по отношению к расплавленному алюминию
достигает 3000 часов без какого-либо заметного разрушения.
Металлоподобные нитриды
Весьма разнообразные нитриды d- и f-элементов являются кристаллическими
веществами переменного состава. Чаще всего встречаются нитриды типа MеN (TiN,
VN, CrN)
и Mе2N (Nb2N, Cr2N, Mo2N). Они проявляют металлические свойства:
обладают металлическим блеском и электронной проводимостью.
В структурном отношении нитриды переходных металлов представляют
собой продукты внедрения атомов азота в кристаллические решетки металлов. При
этом образуются относительно простые структуры с гранецентрированной
кубической или плотноупакованной гексагональной решетками.
В качестве примера подобных структур можно привести кристаллическую
структуру нитрида ниобия, изображенную на рис.4.
Рис.4. Кристаллическая структура нитрида ниобия
В этой структуре каждый атом ниобия окружен шестью атомами азота,
находящимися
в вершинах
правильного
октаэдра, а
каждый
атом азота
октаэдрически координирован шестью атомами ниобия.
Для металлоподобных нитридов переходных металлов характерно наложение
нескольких типов химической связи, главным образом ионной и металлической.
Доли этих типов связи изменяются в зависимости от степени достроенности
электронных d- или f-оболочек металла и его энергии ионизации.
Благодаря участию в связях между атомами металлов и азота не только
внешних
s-электронов, но и более глубоко расположенных
d-электронов
(образование гибридных dsp-орбиталей), химическая связь в таких нитридах очень
прочна. Вследствие этого нитриды переходных металлов представляют собой
весьма тугоплавкие вещества, часто превосходящие по тугоплавкости исходные
металлы (табл.1).
Таблица 1
Металл
Ti
Zr
Hf
V
Nb
Ta
Тпл., 0С
1668
1855
2220
1900
2470
3015
Нитрид
TiN
ZrN
HfN
VN
NbN
TaN
Тпл., 0С
3220
2950
2982
2050
2573
3090
Нитриды
d-элементов обладают высокой твердостью, жаростойкостью и
жаропрочностью.
Многие металлоподобные нитриды являются хорошими сверхпроводниками.
Например, температуры перехода в сверхпроводящее состояние составляют для
нитрида ниобия 15 К, а для нитрида молибдена – 12 К.
Химические свойства нитридов
Свойства нитридов более или менее закономерно изменяются по периодам и
группам периодической системы. Например, в малых периодах наблюдается
переход от основных нитридов к кислотным:
Na3N Mg3N2
AlN
Si3N4 P3N5 S3N4 Cl3N
основные
амфотерный
кислотные
Нитриды
s-элементов первой и второй групп, например Na3N, Mg3N2,
являются кристаллическими веществами. Химически они довольно активны.
Например, легко разлагаются водой, образуя щелочь и аммиак:
Na3N + 3H2O = 3NaOH + H3N
Кислотные нитриды, например Cl3N, гидролизуются с образованием кислот
и аммиака:
Cl3N + 3H2O = 3HClO + H3N
Основные нитриды взаимодействуют с кислотами:
Mg3N2 + HCl = MgCl2 +H3N
При этом кислотные нитриды склонны к взаимодействию со щелочами:
BN + H2O + OH- → BO2- + H3N
Амфотерные нитриды, в частности AlN, могут реагировать как с кислотами, так и со
щелочами:
2ALN + H2SO4 + 6H2O = 2Al(OH)3 + (NH4)2SO4
AlN + 3H2O + OH- → Al(OH)4- + H3N
Основные и кислотные нитриды вступают в реакции комплексообразования с
образованием смешанных нитридов, например
Li5TiN3 ,
Li3AlN2 ,
Li5GeN3 ,
Li9WN5:
5LI3N + Ge3N4 = 3Li5GeN3
осн.
кисл.
Нитриды щелочных металлов – малоустойчивые соединения. При обычной
температуре с кислородом воздуха они не взаимодействуют. При температурах
плавления начинают разлагаться на элементы.
Все ковалентные нитриды довольно устойчивы. Особенно устойчивы нитриды
алюминия, бора и кремния, которые начинают слабо разлагаться на элементы
только при температурах 1000-12000С. Они обладают высокой стойкостью против
окисления, против действия расплавленных металлов, горячих кислот, различных
агрессивных газов.
Металлоподобные нитриды обладают высокой химической стойкостью,
особенно против действия холодных и кипящих кислот, многих расплавленных
металлов, а также против окисления на воздухе. В растворах щелочей
металлоподобные нитриды менее устойчивы. Они быстро разлагаются при
сплавлении со щелочами и солями щелочных металлов.
Применение нитридов
Многообразие нитридов наряду с широкими пределами изменения их
физических свойств создает возможности их использования в различных областях
техники.
Огнеупорные
свойства
используются для создания
ковалентных
и
металлоподобных
нитридов
футеровок ванн для электролиза металлов из
расплавленных сред, защитных чехлов термопар для контроля температур
разнообразных металлургических и высокотемпературных химических процессов,
изготовления лодочек для испарения металлов в процессах металлизации, сопел для
распыления расплавленных металлов, тиглей для плавки редких металлов, а также
для создания сверхчистых и прецизионных сплавов.
Высокая жаропрочность и жаростойкость ковалентных нитридов (нитриды Al,
B, Si), а также некоторых металлоподобных нитридов (нитриды Ti, Zr, Hf), в
сочетании с умеренными коэффициентами термического расширения и высокой
термостойкостью, позволяет использовать их для создания устройств с высокой
жаропрочностью для техники высоких температур, газотурбостроения, энергетики.
Основными методами приготовления изделий из этих нитридов являются: 1)
спекание заготовок;
2) горячее прессование порошков нитридов; 3) реакционное
спекание; 4) литьё изделий.
Исключительная тонкость частиц порошка гексагонального нитрида бора
наряду с низкой твердостью обусловливает его смазочные свойства, причем более
высокие, чем у графита и дисульфида молибдена. Высокая твердость боразона
позволяет применять его для абразивной обработки (шлифования) особо твердых
материалов – твердых сплавов, искусственных и природных драгоценных и
полудрагоценных камней.
Высокая электропроводность некоторых нитридов и малая зависимость их
электрического сопротивления от температуры позволяет использовать их в
качестве
токопроводящих
компонентов
малогабаритных
сопротивлений, проводящих элементов, оксидных катодов.
или
миниатюрных
Сверхпроводимость некоторых металлоподобных и ковалентных нитридов
может быть использована в технике
низких температур, для создания
сверхпроводниковых болометров и т.п.
Полупроводниковые
свойства
ионных,
ковалентных
и
некоторых
металлоподобных нитридов позволяют создавать новые полупроводниковые
устройства, способные эксплуатироваться при высоких температурах.
Большие перспективы использования в технике имеют ковалентные нитриды
бора и алюминия в связи с их высокими диэлектрическими свойствами.
Азотированием металлов, т.е. действием азота или аммиака на компактные
металлы, получают нитридные поверхностные покрытия. Особенно широко развито
азотирование сталей как одно из основных направлений их химико-термической
обработки. Азотированные стали обладают высокой поверхностной твердостью,
повышенным пределом выносливости, коррозионной и кавитационной стойкостью,
а также высокой износостойкостью. Улучшенные свойства азотированных сталей
связаны с наличием в поверхностном слое металла азота в форме нитридов.
Контрольные вопросы
1. Опишите основные способы получения нитридов.
2. Реакция синтеза аммиака выражается уравнением:
N2 (г) + 3H2 (г) = 2H3N (г), ∆H = - 46,19 кДж ,
∆S = - 103 Дж /К
а) Экзо- или эндотермической является эта реакция?
б) Вычислите температуру, при которой наступает равновесие в
системе, описанной уравнением.
в) Объясните, почему синтез аммиака из азота и водорода
проводят при высоких давлениях?
3. Опишите строение молекулы аммиака и объясните его большую
растворимость в воде.
4.
Вычислите ∆G0 следующих процессов:
4H3N (г) + 3O2 (г) = 2N2 (г) + 6H2O (г)
4H3N (г) + 5O2 (г) = 4NO (г) + 6H2O (г)
а) Какой из них наиболее вероятен при сжигании аммиака?
б) Каким образом достигают преимущественного течения
процесса окисления H3N в NO в промышленности?
в) Напишите уравнения реакций получения HNO3 в промышленности.
5.
Как классифицируются нитриды по типу химической связи?
Приведите примеры ионных, ковалентных и металлоподобных
нитридов.
6.
а) Напишите электронную структуру валентной конфигурации
атома азота.
б) Приведите примеры устойчивых электронных конфигураций, возможных для атома азота в соединениях.
в) Какие необходимы условия для переходов в эти конфигурации?
г) С проявлением каких типов химической связи связаны
эти переходы?
7.
Проявления каких типов химической связи обнаруживаются
в нитридах щелочноземельных металлов?
8.
Объясните, в чем сходство и различие структурных модификаций нитрида бора и структур графита и алмаза? Как это
отражается на их свойствах?
9.
Какие технически важные свойства характерны для нитридов
алюминия и кремния? Какие существуют методы приготовления изделий из них?
10. Какие структурные особенности проявляются у нитридов
переходных металлов? Почему они имеют составы, не отвечающие обычным степеням окисления элементов?
11. Какие нитриды d-элементов обладают высокой химической
стойкостью и жаропрочностью?
12. а) Закончите уравнения реакций:
L3N + H2O →
Li3N + HCl →
Li3N + AlN →
б) О проявлении каких химических свойств нитрида лития
свидетельствуют эти реакции?
13. Назовите основные области технического применения нитридов.
Библиографический список
1. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. М.: Высшая школа,
1998. − 744 с.
2. Краткая химическая энциклопедия. Том 3. М.:Советская энциклопедия,
1964. − 1112 с.
3. Самсонов Г.В. Нитриды. Киев: Наукова думка, 1969. − 378 с.
4
Корнилов И.И. Металлиды и взаимодействия между ними.
М.: Наука, 1964. − 181 с.