stringtranslate.com

Нитрид лития

Нитрид лития — соединение формулы Li 3 N. Это единственный стабильный нитрид щелочного металла . Твердое вещество имеет красновато-розовый цвет и высокую температуру плавления. [1]

Подготовка и обработка

Нитрид лития получают прямым соединением элементарного лития с газообразным азотом : [2]

6 Ли + Н 2 → 2 Ли 3 Н

Вместо сжигания металлического лития в атмосфере азота раствор лития в жидком металлическом натрии можно обработать N 2 .

Нитрид лития бурно реагирует с водой с образованием аммиака :

Li 3 N + 3 H 2 O → 3 LiOH + NH 3

Структура и свойства

альфа - Li 3 N (стабилен при комнатной температуре и давлении) имеет необычную кристаллическую структуру, состоящую из двух типов слоев, один лист имеет состав Li 2 N − содержит 6-координационные N-центры, а другой слой состоит только из катионов лития. . [3] Известны две другие формы: бета -нитрид лития, образующийся из альфа-фазы при давлении 4200 бар (4100 атм), имеет структуру арсенида натрия (Na 3 As); гамма -нитрид лития (такая же структура, как у Li 3 Bi) образуется из бета-формы при давлении от 35 до 45 гигапаскалей (от 350 000 до 440 000 атм). [4]

Нитрид лития демонстрирует ионную проводимость для Li + со значением c. 2×10 -4 Ом -1 см -1 и (внутрикристаллическую) энергию активации c. 0,26 эВ (около 24 кДж/моль). Легирование водородом увеличивает проводимость, а легирование ионами металлов (Al, Cu, Mg) снижает ее. [5] [6] Установлено, что энергия активации переноса лития через кристаллы нитрида лития (межкристаллические) выше при c. 68,5 кДж/моль. [7] Альфа-форма представляет собой полупроводник с запрещенной зоной c. 2,1 эВ. [4]

Реакция с водородом при температуре ниже 300 °C (давление 0,5 МПа) приводит к образованию гидрида лития и амида лития . [8]

Нитрид лития был исследован в качестве среды хранения газообразного водорода , поскольку реакция обратима при 270 ° C. Было достигнуто поглощение водорода до 11,5% по массе. [9]

Реакция нитрида лития с диоксидом углерода приводит к образованию аморфного нитрида углерода (C 3 N 4 ), полупроводника , и цианамида лития (Li 2 CN 2 ), предшественника удобрений , в экзотермической реакции. [10] [11]

Рекомендации

  1. ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8.
  2. ^ Э. Дёнегес «Нитрид лития» в Справочнике по препаративной неорганической химии , 2-е изд. Под редакцией Г. Брауэра, Academic Press, 1963, Нью-Йорк. Том. 1. п. 984.
  3. ^ Баркер МГ; Блейк Эй Джей; Эдвардс П.П.; Грегори Д.Х.; Хамор Т.А.; Сиддонс диджей; Смит С.Е. (1999). «Новые слоистые нитридоникелаты лития; влияние концентрации вакансий Li на координационную геометрию N и степень окисления Ni». Химические коммуникации (13): 1187–1188. дои : 10.1039/a902962a.
  4. ^ Аб Уокер, Дж., изд. (2008). Твердотельное хранение водорода: материалы и химия . §16.2.1 Нитрид лития и водород: историческая перспектива.
  5. ^ Лапп, Торбен; Скааруп, Стин; Хупер, Алан (октябрь 1983 г.). «Ионная проводимость чистого и легированного Li 3 N». Ионика твердого тела . 11 (2): 97–103. дои : 10.1016/0167-2738(83)90045-0.
  6. ^ Букамп, бакалавр; Хаггинс, РА (6 сентября 1976 г.). «Литий-ионная проводимость в нитриде лития». Буквы по физике А. 58 (4): 231–233. Бибкод : 1976PhLA...58..231B. дои : 10.1016/0375-9601(76)90082-7.
  7. ^ Букамп, бакалавр; Хаггинс, Р.А. (январь 1978 г.). «Быстрая ионная проводимость в нитриде лития». Бюллетень исследования материалов . 13 (1): 23–32. дои : 10.1016/0025-5408(78)90023-5.
  8. ^ Госоме, Киётака; Мияока, Хироки; Ямамото, Хикару; Итикава, Томоюки; Итикава, Такаюки; Кодзима, Ёсицугу (2015). «Синтез аммиака посредством неравновесной реакции нитрида лития в условиях потока водорода». Операции с материалами . 56 (3): 410–414. дои : 10.2320/matertrans.M2014382 .
  9. ^ Пин Чен; Чжитао Сюн; Цзичжун Ло; Цзяньи Линь; Куанг Ли Тан (2002). «Взаимодействие водорода с нитридами и амидами металлов». Природа . 420 (6913): 302–304. Бибкод : 2002Natur.420..302C. дои : 10.1038/nature01210. PMID  12447436. S2CID  95588150.
  10. ↑ Юн Ханг Ху, Ян Хо (12 сентября 2011 г.). «Быстрая и экзотермическая реакция CO 2 и Li 3 N с C–N-содержащими твердыми материалами». Журнал физической химии А. 115 (42). Журнал физической химии A 115 (42), 11678–11681: 11678–11681. Бибкод : 2011JPCA..11511678H. дои : 10.1021/jp205499e. ПМИД  21910502.
  11. ↑ Даррен Квик (21 мая 2012 г.). «Химическая реакция поглощает CO2 для производства энергии... и других полезных веществ». NewAtlas.com . Проверено 17 апреля 2019 г.

Смотрите также


  • в
  • т
  • е