กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 5 นาที

ไนไตรด์

ใน วิชาเคมี ไน ไตรด์ คือ สารประกอบทางเคมี ของ ไนโตรเจน ไน ไตรด์อาจเป็น สารอนินทรีย์ หรือ สารอินทรีย์ ไอ ออนิก หรือ โคเวเลน ต์ ไอออน ไนไตรด์ N 3− นั้นหายากมาก...

ไนไตรด์

ในวิชาเคมีไนไตรด์คือสารประกอบทางเคมีของไนโตรเจน ไนไตรด์อาจเป็นสารอนินทรีย์หรือสารอินทรีย์ไอออนิกหรือโคเวเลนต์ไอออน ไนไตรด์ N 3−นั้นหายากมาก แต่สารประกอบของไนไตรด์มีอยู่มากมาย แม้ว่าจะพบได้น้อยในธรรมชาติ การประยุกต์ใช้สารประกอบไนไตรด์บางอย่าง ได้แก่[ 1 ] สาร เคลือบที่ทนต่อการสึกหรอ (เช่นไทเทเนียมไนไตรด์ , TiN) วัสดุเซรามิก แข็ง (เช่นซิลิคอนไนไตรด์ , Si 3 N 4 ) และสารกึ่งตัวนำ (เช่นแกลเลียมไนไตรด์ , GaN) การพัฒนา ไดโอดเปล่งแสงที่ใช้ GaN ได้รับการยอมรับจาก รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ประจำปี 2014 [ 2 ]สารประกอบเชิงซ้อนไนไตรด์ของโลหะก็พบได้ทั่วไปเช่นกัน

การสังเคราะห์ไนไตรด์โลหะอนินทรีย์เป็นเรื่องท้าทาย เนื่องจากก๊าซไนโตรเจน (N₂ )ไม่ค่อยทำปฏิกิริยาที่อุณหภูมิต่ำ แต่จะทำปฏิกิริยาได้มากขึ้นที่อุณหภูมิสูงขึ้น ดังนั้นจึงต้องสร้างสมดุลระหว่างปฏิกิริยาที่ต่ำของก๊าซไนโตรเจนที่อุณหภูมิต่ำกับการก่อตัวของ N₂ ที่ขับเคลื่อนด้วยเอนโทรปีที่อุณหภูมิสูง[ 3 ]อย่างไรก็ตาม วิธีการสังเคราะห์ไนไตรด์กำลังมีความซับซ้อนมากขึ้น และวัสดุเหล่านี้ก็มีความสำคัญทางเทคโนโลยีเพิ่มมากขึ้น[ 4 ]

การใช้ประโยชน์จากไนไตรด์

เช่นเดียวกับคาร์ไบด์ไนไตรด์มักเป็นวัสดุที่ทนความ ร้อน สูงเนื่องจากมีพลังงานแลตติซ สูง ซึ่งสะท้อนถึงพันธะที่แข็งแรงของ "N 3− " กับแคตไอออนโลหะ ดังนั้นโบรอนไนไตรด์แบบลูกบาศก์ไทเทเนียมไนไตรด์และซิลิคอนไนไตรด์ จึงถูกใช้เป็นวัสดุตัดและสารเคลือบแข็ง โบรอนไนไตรด์แบบหกเหลี่ยมซึ่งมีโครงสร้างเป็นชั้น เป็นสารหล่อลื่นอุณหภูมิสูงที่มีประโยชน์คล้ายกับโมลิบเดนัมไดซัลไฟด์ สารประกอบไนไตรด์มักมีช่องว่างแถบพลังงาน ขนาดใหญ่ ดังนั้นไนไตรด์จึงมักเป็นฉนวนหรือ สารกึ่งตัวนำที่มี ช่อง ว่าง แถบพลังงานกว้างตัวอย่างเช่นโบรอนไนไตรด์และซิลิคอนไนไตรด์ วัสดุที่มีช่องว่างแถบพลังงานกว้างอย่างแกลเลียมไนไตรด์เป็นที่นิยมสำหรับการเปล่งแสงสีน้ำเงินในLED [ 5 ] [ 6 ] เช่นเดียวกับออกไซด์บางชนิด ไนไตรด์สามารถดูดซับไฮโดรเจนได้ และมีการกล่าวถึงในบริบทของการจัดเก็บไฮโดรเจนเช่นลิเธียมไนไตรด์

ตัวอย่าง

การจัดกลุ่มสารประกอบที่หลากหลายเช่นนี้ค่อนข้างเป็นไปตามอำเภอใจ สารประกอบที่ไนโตรเจนไม่ได้มีสถานะออกซิเดชันเป็น -3 จะไม่ถูกรวมอยู่ด้วย เช่นไนโตรเจนไตรคลอไรด์ซึ่งมีสถานะออกซิเดชันเป็น +3 และแอมโมเนียและอนุพันธ์อินทรีย์จำนวนมากของแอมโมเนีย ก็จะไม่ถูกรวมอยู่ด้วยเช่นกัน

ไนไตรด์ของธาตุในกลุ่มเอส

มี เพียงไนไตรด์ ของโลหะอัลคาไล เพียง ชนิดเดียวเท่านั้น ที่เสถียร คือ ลิเธียมไนไตรด์สีม่วงแดง( Li₃N )ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อลิเธียมเผาไหม้ในบรรยากาศของN₂ [ 7 ]ทั้งโซเดียมไนไตรด์และโพแทสเซียมไนไตรด์ได้รับการสังเคราะห์ขึ้นแล้ว แต่ยังคงเป็นเพียงสิ่งแปลกใหม่ในห้องปฏิบัติการ อย่างไรก็ตาม ไนไตรด์ของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ที่มีสูตร M₃N₂ นั้นมีมากมายตัวอย่างเช่นเบริลเลียมไนไตรด์( Be₃N₂), แมกนีเซียมไนไตรด์ (Mg₃N₂ ) , แคลเซียมไนไตรด์( Ca₃N₂ ) และตรอนเทียมไนไตรด์ (Sr₃N₂ )ไนไตรด์ของโลหะที่ มีประจุบวก (รวมถึง Li, Zn และโลหะอัลคาไลน์ เอิร์ธ) จะเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสได้ง่ายเมื่อสัมผัสกับน้ำ รวมถึงความชื้นในอากาศ:

Mg₃N₂ + 6H₂O → 3Mg ( OH ) + 2NH₃

ไนไตรด์ของธาตุในกลุ่มพี

S₄N₄ เป็นไน ไตรด์ โมเลกุล ไบนารีต้นแบบ

โบรอนไนไตรด์มีอยู่หลายรูปแบบ ( โพลี มอร์ฟ ) ไนไตรด์ของซิลิคอนและฟอสฟอรัสก็เป็นที่รู้จักเช่นกัน แต่มีเพียงซิลิคอนเท่านั้นที่มีความสำคัญในเชิงพาณิชย์ ไนไตรด์ของอะลูมิเนียมแกลเลียมและอินเดียมมีโครงสร้างแบบเวิร์ตไซต์ หกเหลี่ยม ซึ่งแต่ละอะตอมจะครอบครองตำแหน่งเตตระเฮดรัล ตัวอย่างเช่น ในอะลูมิเนียมไนไตรด์ อะตอมอะลูมิเนียมแต่ละอะตอมจะมีอะตอมไนโตรเจนข้างเคียงสี่อะตอมที่มุมของเตตระเฮดรัล และในทำนองเดียวกัน อะตอมไนโตรเจนแต่ละอะตอมจะมีอะตอมอะลูมิเนียมข้างเคียงสี่อะตอมที่มุมของเตตระเฮดรัล โครงสร้างนี้คล้ายกับเพชรหกเหลี่ยม ( ลอนส์เดลไลต์ ) ซึ่งอะตอมคาร์บอนแต่ละอะตอมจะครอบครองตำแหน่งเตตระเฮดรัล (อย่างไรก็ตาม เวิร์ตไซต์แตกต่างจากสฟาเลอไรต์และเพชรในทิศทางการวางตัวสัมพัทธ์ของเตตระเฮดรัล) แทลเลียม(I) ไนไตรด์( Tl₃N ) เป็นที่รู้จัก แต่แทลเลียม(III) ไนไตรด์ (TlN) ยังไม่เป็นที่รู้จัก

มี เพียงคลอรีนออกซิเจนและฟลูออรีน เท่านั้นที่มีค่าอิเล็กโทรเน กา ติ วิตีสูงกว่าไนโตรเจน แต่ระบบการตั้งชื่อทางเคมีอนินทรีย์ของ IUPACจัดเรียงธาตุส่วนใหญ่ตามหมู่มากกว่าค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตี อย่างเคร่งครัด [ 8 ] โดยทั่วไป แล้วจะไม่ปฏิบัติตามธรรมเนียมนี้สำหรับสารประกอบโมเลกุลของไนโตรเจนและแคลโคเจน ที่สูงกว่า สารประกอบดังกล่าวเรียกว่าซัลเฟอร์ไนไตรด์ซีลีเนียมไนไตรด์และเทลลูเรียมไนไตรด์ในทางตรงกันข้าม สารประกอบไนโตรเจน- ฮาโลเจนทั้งหมดจะถูกตั้งชื่อว่าเฮไลด์ แม้ว่าไนโตรเจนไตรโบรไมด์และไนโตรเจนไตรไอโอไดด์จะมีประจุฟอร์มัลลบที่ไนโตรเจนก็ตาม

ไซยาโนเจน ( (CN) 2 ) และเตตระซัลเฟอร์เตตระไนไตรด์ ( S 4 N 4 ) เป็นตัวอย่างที่หายากของไนไตรด์โมเลกุลแบบไบนารี (ประกอบด้วยธาตุหนึ่งนอกเหนือจากไนโตรเจน) พวกมันละลายได้ในตัวทำละลายที่ไม่เป็นขั้ว ทั้งสองชนิดเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชัน S 4 N 4ยังไม่เสถียรเมื่อเทียบกับธาตุต่างๆ แต่ไม่เสถียรเท่ากับSe 4 N 4 ที่มีโครงสร้างคล้ายกัน การให้ความร้อนแก่S 4 N 4จะได้พอลิเมอร์ และยังพบแอนไอออนและแคตไอออนของซัลเฟอร์ไนไตรด์โมเลกุลอีกหลายชนิด

ไนไตรด์ของโลหะทรานซิชัน

ไนไตรด์ของโลหะทรานซิชันส่วนใหญ่ที่มีโลหะเป็นองค์ประกอบหลักจะมีโครงสร้างผลึกแบบลูกบาศก์ศูนย์กลางหน้าหรือแบบหกเหลี่ยมอัดแน่นที่มี ระเบียบค่อนข้างดี โดยมีการประสานงานแบบทรงแปดเหลี่ยม [ 9 ] บางครั้งวัสดุเหล่านี้เรียกว่า " ไนไตรด์ แทรก " ซึ่งมีความสำคัญต่อโลหะวิทยา อุตสาหกรรม เนื่องจากโดยทั่วไปแล้วจะแข็งกว่าและมีความยืดหยุ่น น้อย กว่าโลหะต้นกำเนิด และทนต่อการออกซิเดชันในอากาศ[ 10 ] สำหรับ โลหะ หมู่ 3 นั้น ScN และYNเป็นที่รู้จักกันทั้งคู่ โลหะทรานซิชัน หมู่ 4 , 5และ6 (กลุ่มไทเทเนียม วานาเดียม และโครเมียม) ล้วนก่อตัวเป็น[ 11 ] ไนไตรด์ ที่มีเสถียรภาพทางเคมีทนความร้อนและมีจุดหลอมเหลวสูง ฟิล์มบางของไทเทเนียมไนไตรด์เซอร์โคเนียมไนไตรด์และแทนทาลัมไนไตรด์ช่วยปกป้องพื้นผิวอุตสาหกรรมจำนวนมาก

ไน ไตร ด์ของ โลหะทรานซิชัน หมู่ 7และ8มักจะมีไนโตรเจนน้อย และสลายตัวได้ง่ายที่อุณหภูมิสูง ตัวอย่างเช่นเหล็กไนไตรด์ Fe₂N สลายตัวที่ 200 °C แพลทินัมไนไตรด์และออสเมียมไนไตรด์อาจมี หน่วย N₂ อยู่ ด้วย ดังนั้นจึงไม่ควรเรียกว่าไนไตรด์[ 12 ] [ 13 ]

ไนไตรด์ของสมาชิก ที่หนักกว่าจากกลุ่ม11และ12มีเสถียรภาพน้อยกว่าคอปเปอร์ไนไตรด์( Cu3N )และซิงค์ไนไตรด์( Zn3N2 ) : ซิลเวอร์ไนไตรด์แห้ง ( Ag3N )เป็นวัตถุระเบิดสัมผัส ซึ่งอาจระเบิด ได้ จาก การสัมผัสเพียงเล็กน้อย แม้แต่หยดน้ำที่ตกลงมา[ 14 ]

ไนไตรด์ของแลนทานอยด์และแอกทินอยด์

สารประกอบที่มีไนไตรด์ของแลนทานอยด์และแอคติไนด์เป็นที่น่าสนใจทางวิทยาศาสตร์ เนื่องจากสามารถใช้เป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์ในการกำหนดความเป็นพันธะโคเวเลนต์ได้ การวิเคราะห์ด้วยสเปกโทรสโกปีนิวเคลียร์แมกเนติกเรโซแนนซ์ (NMR) ร่วมกับการวิเคราะห์ทางเคมีควอนตัมมักถูกใช้เพื่อกำหนดระดับความเป็นไอออนิกหรือโคเวเลนต์ของพันธะไนไตรด์ของโลหะ ตัวอย่างเช่น ยูเรเนียมไนไตรด์มีค่าการเลื่อนทางเคมีของไนโตรเจน-15 สูงที่สุดเท่าที่ทราบ[ 15 ]

ได อะซีไนด์ ( N) แอนไอออนไดอะตอมิก ที่เกี่ยวข้องแต่แตกต่างจากไนไตรด์2−2), แอนไอออนไดอะต อมิกเพอร์ไน ไตรด์ ( N )4−2) และแอ นไอออนไตรอะตอมิก อะไซด์ ( N )3)

ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Nitride&oldid=1348509766 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ไนไตรด์

ใน วิชาเคมี ไน ไตรด์ คือ สารประกอบทางเคมี ของ ไนโตรเจน ไน ไตรด์อาจเป็น สารอนินทรีย์ หรือ สารอินทรีย์ ไอ ออนิก หรือ โคเวเลน ต์ ไอออน ไนไตรด์ N 3− นั้นหายากมาก...

การใช้ประโยชน์จากไนไตรด์

เช่นเดียวกับ คาร์ไบด์ ไนไตรด์มักเป็น วัสดุที่ทนความ ร้อน สูงเนื่องจากมี พลังงานแลตติซ สูง ซึ่งสะท้อนถึงพันธะที่แข็งแรงของ "N 3− " กับแคตไอออนโลหะ ดังนั้น โบรอนไนไตรด์แบบลูกบาศก์ ไทเทเนียม ไนไตรด์ และ ซิลิคอนไนไตรด์ จึงถูกใช้เป็นวัสดุตัดและสารเคลือบแข็ง...

ตัวอย่าง

การจัดกลุ่มสารประกอบที่หลากหลายเช่นนี้ค่อนข้างเป็นไปตามอำเภอใจ สารประกอบที่ไนโตรเจนไม่ได้มีสถานะออกซิเดชันเป็น -3 จะไม่ถูกรวมอยู่ด้วย เช่น ไนโตรเจนไตรคลอไรด์ ซึ่งมีสถานะออกซิเดชันเป็น +3 และ แอมโมเนีย และอนุพันธ์อินทรีย์จำนวนมากของแอมโมเนีย...

ไนไตรด์ของธาตุในกลุ่มเอส

มี เพียงไนไตรด์ ของโลหะอัลคาไล เพียง ชนิดเดียวเท่านั้น ที่เสถียร คือ ลิเธียมไนไตรด์ สี ม่วงแดง ( Li₃N ) ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อลิเธียมเผาไหม้ในบรรยากาศของ N₂ [ 7 ] ทั้ง โซเดียมไนไตรด์ และ โพแทสเซียมไนไตรด์ ได้รับการสังเคราะห์ขึ้นแล้ว...