нитриды

НИТРИДЫ

соед. азота с металлами и более электроположительными, чем N, неметаллами. По типу хим. связи Н. делят на ионные, ковалентные и металлоподобные (ионно-ковалентно-металлические). Атомы азота в Н. могут принимать электроны партнера (образуется стабильная электронная конфигурация s2p6) или отдавать электрон партнеру (стабильная конфигурация sp3). В первом случае соед. обладают четко выраженной ионной связью, во втором-типично металлич., причем в обоих случаях им сопутствует определенная доля ковалентной составляющей. Ковалентная связь является основной в соединениях азота с бором и кремнием.

Н. с преим. ионной связью образуют металлы I и II гр. периодической системы (табл. 1), атомы которых имеют внеш. s-электроны. Эти Н. имеют составы, отвечающие обычным валентным соотношениям, что обусловливает их ионный характер (они подвергаются гидролизу с выделением NH3, обладают высоким электрич. сопротивлением, проявляют полупроводниковые свойства).

К ковалентным Н. относят бора нитрид, кремния нитрид, а также алюминия нитрид, Н. галлия (см. галлий) и индия (InN, кристаллич. решетка гексагональная, т. пл. 1200 °C, ΔH0обр −17,2 кДж/моль). Ковалентные Н. — диэлектрики; полупроводники с широкой запрещенной зоной.

Табл. 1 — СВОЙСТВА ИОННЫХ НИТРИДОВ

нитриды

Н. с преим. металлической связью образуют переходные металлы. Эти соед. характеризуются широкими областями гомогенности, высокой электрич. проводимостью и ее положительным температурным коэф., высокими температурами плавления, твердостью, высокой энтальпией образования (табл. 2).

Табл. 2 — СВОЙСТВА МЕТАЛЛОПОДОБНЫХ НИТРИДОВ

нитриды. Рис. 2

* Температура разложения.

Мех. свойства Н. зависят от прочности хим. связи, степени ее ковалентности, а также от структуры (величины зерен, состояния границ зерен, степени дефектности кристаллич. решетки). Большинство Н. очень твердые и хрупкие вещества, их пластич. деформация возможна только при высоких температурах и напряжениях.

При нагр. на воздухе и в среде O2 Н. разрушаются с образованием оксидов и выделением в осн. N2. H. бора, Si, Al, In, Ga и переходных металлов IV гр. устойчивы при нагр. в вакууме, Н. элементов V, VI и VIII гр. разлагаются с выделением N2 и последоват. образованием низших нитридов и твердых растворов азота в металлах. С углеродом Н. взаимод. с образованием карбидов, а также твердых растворов Н. и карбидов — к а р б о н и т р и д о в. Н. металлов I и II гр. легко гидролизуются, разлагаются минеральными кислотами и растворами щелочей. Н. переходных металлов, Al, In, Ga, а также В и Si устойчивы к действию большинства кислот и щелочей, не взаимод. с водой.

Получают H, из элементов при высоких температурах в атмосфере N2 или NH3, а также восстановлением оксидов и галогенидов металлов в присутствии азота. Синтез из элементов может осуществляться Э режиме горения, т. к. в результате реакции выделяется большое количество тепла, либо в плазме в дуговых, высокочастотных и сверхвысокочастотныя плаз-мотронах. В результате быстрого охлаждения из парогазо-вой смеси плазменным методом получают ультрадисперсные порошки Н. с размером частиц 10–100 нм.

Восстановление оксидов в присутствии азота с образованием нитридов происходит по схеме:

нитриды. Рис. 3

М'-металл-восстановитель, Х-неметаллич. восстановитель (углерод, кремний, бор и т. д.).

Чаще всего восстановителем является углерод. Однако при восстановлении оксидов карбидообразующих металлов конечный продукт реакции может представлять собой не чистый Н., а карбонитрид. Н. получают также восстановлением газообразных галогенидов металлов аммиаком или смесью N2 и H2 по реакциям типа:

нитриды. Рис. 4

Эти реакции проходят обычно при температурах выше 800 °C. Осаждение Н. из газовой фазы используют обычно для получения покрытий- Получают Н. также термич. разложением аммиакатов галогенидов металлов.

Компактные изделия из порошков Н. получают спеканием предварительно спрессованных порошков, горячим прессованием, реакц. спеканием. Спекание заготовок, спрессованных из порошков Н., может осуществляться в среде N2, азотсодержащих восстановит. газов или в вакууме. Горячим прессованием получают изделия с меньшей остаточной пористостью, чем при спекании. Однако применяемые при горячем прессовании графитовые прессформы служат источником загрязнения Н. углеродом. Реакц. спекание совмещение процессов образования Н. и их спекания — интенсифицирует уплотнение изделий по сравнению с обычным спеканием предварительно спрессованных заготовок из порошков заранее полученных Н. Уд. объем образующейся фазы Н. больше уд. объема исходного металла, что приводит к снижению пористости.

Области применения Н. весьма разнообразны. Наиб. развито использование огнеупорных свойств некоторых ковалентных H.-BN, SiN, AlN, а также их сложных соед. и разл. материалов на их основе. Н. используют для футеровки, изготовления огнеупорных тиглей, муфелей, чехлов термопар, крепления транзисторов, цоколей электронных ламп, устройств ядерной техники, высокотемпературной смазки, в производстве твердосплавного и абразивного инструмента и др. Металлоподобные Н. переходных металлов — компоненты твердых сплавов, их используют при производстве огнеупорных тиглей, лодочек для испарения Al, в качестве износостойких покрытий на твердосплавном режущем инструменте, для поверхностного упрочнения деталей машин и механизмов. Н. входят в состав жаропрочных и жаростойких композиц. материалов, в т. ч. керметов.

см. также плутония нитрид, титана нитрид, урана нитриды

Лит.: Самсонов Г. В., Нитриды, К., 1969; Тот Л., Карбиды и нитриды переходных металлов, пер. с англ., М., 1974; Самсонов Г. В., Винницкий И. М., Тугоплавкие соединения. Справочник, 2 изд., М., 1976; Бол-гap А. С., Литвиненко В.Ф., Термодинамические свойства нитридов, К., 1980; Свойства, получение и применение тугоплавких соединений. Справочник, под ред. Т. Я. Косолаповой, М., 1986.

Ю. В. Левинский

Источник: Химическая энциклопедия на Gufo.me


Значения в других словарях

  1. Нитриды — Соединения азота с более электроположительными элементами, главным образом с металлами. По строению и свойствам Н. подразделяются на три группы: 1) солеобразные... Большая советская энциклопедия
  2. нитриды — [нитр(о)… + гр. вид] – соединение азота с металлами и некоторыми металлоидами, неплавкие вещества, устойчивые при высоких температурах. Большой словарь иностранных слов
  3. НИТРИДЫ — НИТРИДЫ — химические соединения азота с более электроположительными элементами. Нитриды алюминия, бора, кремния, вольфрама, титана (AlN, BN, Si3N4, W2N, TiN) и многие другие — тугоплавкие, химические стойкие кристаллические вещества. Большой энциклопедический словарь
  4. нитриды — нитриды мн. Соединения азота с металлами и некоторыми металлоидами; неплавкие вещества, устойчивые при высоких температурах. Толковый словарь Ефремовой