Nitrid lithný

Nitrid lithný
Systematický názevNitrid lithný
Sumární vzorecLi3N
Vzhledčervená pevná látka
Identifikace
Registrační číslo CAS26134-62-3
SMILES[Li]N([Li])[Li]
InChI1S/3Li.N
Vlastnosti
Molární hmotnost34,83 g.mol−1
Teplota tání813 °C
Hustota1,273 g.cm−3
Není-li uvedeno jinak, jsou použity
jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa).
Některá data mohou pocházet z datové položky.

Nitrid lithný je sloučenina se vzorcem Li3N. Je to jediný stabilní nitrid alkalického kovu. Tato pevná látka má červenorůžovou barvu a vysokou teplotu tání.[1]

Příprava a manipulace

Nitrid lithný se připravuje přímou reakcí kovového lithia s plynným dusíkem:[2]

6 Li + N2 → 2 Li3N

Místo spalování kovového lithia v atmosféře dusíku lze využít reakci plynného dusíku s roztokem lithia v tekutém kovovém sodíku. Nitrid lithný prudce reaguje s vodou za vzniku amoniaku:

Li3N + 3 H2O→ 3 LiOH + NH3

Struktura a vlastnosti

alfa-Li3N (stabilní při pokojové teplotě a tlaku) má neobvyklou krystalickou strukturu, která se skládá ze dvou typů vrstev, jedna vrstva má složení Li2N− a obsahuje oktaedricky koordinované dusíkové centra a druhá vrstva se skládá pouze z kationtů lithia.[3] Jsou známy dvě další formy: beta-nitrid lithný, vytvořený z alfa fáze při 4 200 bar (4 100 atm). má strukturu arsenidu sodného (Na3As); gama-nitrid lithný (stejná struktura jako Li3Bi) vzniká z beta formy při tlaku od 35 do 45 gigapascalů (350,000–440,000 atm).[4]

Nitrid lithný vykazuje iontovou vodivost pro Li+ s hodnotou c. 2×10−4Ω−1cm−1 a (intrakrystalická) aktivační energie cca 0,26 eV (c. 24 kJ/mol). Dopování vodíkem zvyšuje vodivost, zatímco dotování ionty kovů (Al, Cu, Mg) ji snižuje.[5][6] Bylo zjištěno, že aktivační energie pro přenos lithia přes krystaly nitridu lithia (interkrystalické) je vyšší při cca 68,5 kJ/mol.[7]

Reakce s vodíkem při teplotě pod 300 °C (0,5 MPa tlak) poskytuje hydrid lithný a amid lithný.[8]

Nitrid lithný byl zkoumán jako skladovací médium pro plynný vodík, protože reakce je vratná při 270 °C. Bylo dosaženo až 11,5% absorpce vodíku.[9]

Reakcí nitridu lithného s oxidem uhličitým vzniká v exotermní reakci amorfní nitrid uhlíku (C3N4), polovodič, a kyanamid lithný (Li2CN2), prekurzor hnojiv.[10][11]

Reference

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Lithium nitride na anglické Wikipedii.

  1. ↑ GREENWOOD, N. N. Chemistry of the elements. 2nd ed. vyd. Boston, Mass.: [s.n.] 1 online resource s. Dostupné online. ISBN 0-585-37339-6, ISBN 978-0-585-37339-3. OCLC 48138330 
  2. ↑ E. Döneges "Lithium Nitride" in Handbook of Preparative Inorganic Chemistry, 2nd Ed. Edited by G. Brauer, Academic Press, 1963, New York. Vol. 1. p. 984.
  3. ↑ BARKER, Marten G.; BLAKE, Alexander J.; GREGORY, Duncan H. Novel layered lithium nitridonickelates; effect of Li vacancy concentration on N co-ordination geometry and Ni oxidation state. Chemical Communications. 1999, čís. 13, s. 1187–1188. Dostupné online [cit. 2022-06-03]. DOI 10.1039/a902962a. 
  4. ↑ Solid state hydrogen storage : materials and chemistry. Cambridge, England: Woodhead Pub. 1 online resource (xviii, 580 pages) s. Dostupné online. ISBN 978-1-84569-494-4, ISBN 1-84569-494-5. OCLC 679349632 
  5. ↑ LAPP, T. Ionic conductivity of pure and doped Li3N. Solid State Ionics. 1983-10, roč. 11, čís. 2, s. 97–103. Dostupné online [cit. 2022-06-03]. DOI 10.1016/0167-2738(83)90045-0. 
  6. ↑ BOUKAMP, B.A.; HUGGINS, R.A. Lithium ion conductivity in lithium nitride. Physics Letters A. 1976-09, roč. 58, čís. 4, s. 231–233. Dostupné online [cit. 2022-06-03]. DOI 10.1016/0375-9601(76)90082-7. (anglicky) 
  7. ↑ BOUKAMP, B.A.; HUGGINS, R.A. Fast ionic conductivity in lithium nitride. Materials Research Bulletin. 1978-01, roč. 13, čís. 1, s. 23–32. Dostupné online [cit. 2022-06-03]. DOI 10.1016/0025-5408(78)90023-5. (anglicky) 
  8. ↑ GOSHOME, Kiyotaka; MIYAOKA, Hiroki; YAMAMOTO, Hikaru. Ammonia Synthesis via Non-Equilibrium Reaction of Lithium Nitride in Hydrogen Flow Condition. MATERIALS TRANSACTIONS. 2015, roč. 56, čís. 3, s. 410–414. Dostupné online [cit. 2022-06-03]. ISSN 1345-9678. DOI 10.2320/matertrans.M2014382. (anglicky) 
  9. ↑ CHEN, Ping; XIONG, Zhitao; LUO, Jizhong. Interaction of hydrogen with metal nitrides and imides. Nature. 2002-11, roč. 420, čís. 6913, s. 302–304. Dostupné online [cit. 2022-06-03]. ISSN 0028-0836. DOI 10.1038/nature01210. (anglicky) 
  10. ↑ HU, Yun Hang; HUO, Yan. Fast and Exothermic Reaction of CO 2 and Li 3 N into C–N-Containing Solid Materials. The Journal of Physical Chemistry A. 2011-10-27, roč. 115, čís. 42, s. 11678–11681. Dostupné online [cit. 2022-06-03]. ISSN 1089-5639. DOI 10.1021/jp205499e. (anglicky) 
  11. ↑ QUICK, Darren. Chemical reaction eats CO2 to produce energy... and other useful stuff [online]. Michigan: 2012-5-22 [cit. 2019-04-17]. Dostupné online. 

Externí odkazy