Lithi nitride

Lithi nitride
	Mô hình không gian của tinh thể lithi nitride
Danh pháp IUPAC	Lithi nitride
Tên khác	Trilithi nitride
Nhận dạng
Số CAS	26134-62-3
Số EINECS	247-475-2
ChEBI	30525
Ảnh Jmol-3D	ảnh
SMILES	đầy đủ [Li+].[Li][N-][Li] ;
InChI	đầy đủ 1S/3Li.N/q;;+1;-1;
ChemSpider	453793
Thuộc tính
Công thức phân tử	Li3N
Khối lượng mol	34,83 g/mol
Bề ngoài	Chất rắn màu đỏ, tím
Khối lượng riêng	1,27 g/cm³
Điểm nóng chảy	813 °C (1.086 K; 1.495 °F)
Điểm sôi
Độ hòa tan trong nước	phản ứng
log P	3,24
Cấu trúc
Cấu trúc tinh thể	Xem bài viết
Nhiệt hóa học
Các nguy hiểm
Nguy hiểm chính	Phản ứng với nước tạo ra amonia
NFPA 704	0 2
Các hợp chất liên quan
Anion khác	Lithi oxit
Cation khác	Natri nitride
Hợp chất liên quan	Lithi amit; Lithi imit
	Trừ khi có ghi chú khác, dữ liệu được cung cấp cho các vật liệu trong trạng thái tiêu chuẩn của chúng (ở 25 °C [77 °F], 100 kPa). kiểm chứng (cái gì ?) Tham khảo hộp thông tin

Lithi nitride là một hợp chất vô cơ của lithi với nitơ có công thức hóa học Li₃N. Nó là nitride duy nhất của kim loại kiềm ổn định ở nhiệt độ thường. Chất rắn này có màu đỏ hoặc tía, với nhiệt độ nóng chảy cao và là một chất phân ly thành ion.^[1]

Cấu trúc tinh thể

α-Li₃N (ổn định ở điều kiện thường) có cấu trúc tinh thể bất thường, bao gồm hai kiểu khác nhau của các lớp, một lớp dạng tấm, kết cấu là Li₂N chứa 6 ion nitơ phối hợp còn lớp kia chỉ bao gồm các ion lithi.^[2]

Hai dạng khác được biết đến là β-Li₃N, được hình thành từ pha alpha ở 4.200 bar (4.100 atm) có cấu trúc giống natri asenua (Na₃As); γ-Li₃N (cùng cấu trúc với Li₃Bi) tạo thành từ dạng beta ở 35 đến 45 gigapascal (350.000 đến 440.000 atm).^[3]

Điều chế

Hợp chất này được tạo ra bằng cách cho hai nguyên tố này phản ứng với nhau, hoặc là bằng cách đốt lithi kim loại trong khí nitơ nguyên chất^[4] hay bằng cách cho khí nitơ phản ứng với lithi hòa tan trong natri kim loại lỏng:^[2]

6Li + N₂ → 2Li₃N

Phương pháp thứ hai cho sản phẩm tinh khiết hơn.

Tính chất hóa học

Lithi nitride phản ứng mãnh liệt với nước để giải phóng amonia:

Li₃N (rắn) + 3H₂O (lỏng) → 3LiOH (dung dịch) + NH₃ (khí)

Tất cả các nitride dạng ion khác đều thể hiện tính chất này, do ion N³⁻ là một base Bronsted cực mạnh. Nó có đủ điều kiện để coi là một siêu base. Trên thực tế, nó là một base mạnh hơn tất cả các ion hydride, vì thế nó khử proton của hydro ở dưới 300 ℃ (áp suất 0,5 MPa) tạo ra lithi hydride và lithi amit:^[5]

Li₃N (rắn) + 2H₂ (khí) → LiNH₂ (rắn) + 2LiH (rắn)

Ứng dụng

Lithi nitride rắn là chất điện phân rắn và có hệ số dẫn điện cao nhất trong số các muối vô cơ của lithi. Nó được nghiên cứu một cách rộng rãi như là chất điện phân rắn và làm vật liệu chế tạo anôt (cực dương) trong các loại pin.^[6]

Lithi nitride còn được khám phá ra như là một chất trung gian lưu trữ khí hiđrô, do phản ứng của Li₃N và H₂ là thuận nghịch ở 270 ℃. Người ta đã đạt được tỷ lệ hấp thụ hiđrô tới 11,5% theo trọng lượng của nó.^[7]

Tham khảo

^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. (1997), Chemistry of the Elements (ấn bản thứ 2), Oxford: Butterworth-Heinemann, ISBN 0-7506-3365-4
^ ^a ^b Barker M. G.; Blake A. J.; Edwards P. P.; Gregory D. H.; Hamor T. A.; Siddons D. J.; Smith S. E. (1999). “Novel layered lithium nitridonickelates; effect of Li vacancy concentration on N co-ordination geometry and Ni oxidation state”. Chemical Communications (13): 1187–1188. doi:10.1039/a902962a.
^ Walker, G biên tập (2008). Solid-State Hydrogen Storage: Materials and Chemistry. §16.2.1 Lithium nitride and hydrogen:a historical perspective.
^ 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.
^ Goshome1, Kiyotaka; Miyaoka2, Hiroki; Yamamoto1, Hikaru; Ichikawa3, Tomoyuki; Ichikawa1, Takayuki; Kojima1, Yoshitsugu (2015). “Ammonia Synthesis via Non-Equilibrium Reaction of Lithium Nitride in Hydrogen Flow Condition”. Materials TransactionS. 56 (3): 410–414. doi:10.2320/matertrans.M2014382.
^ C. David Desjardins, Hossein Sharifian, Gregory K. MacLean (1989), US patent 4888258. [1]
^ Ping Chen; Zhitao Xiong; Jizhong Luo; Jianyi Lin; Kuang Lee Tan (2002). “Interaction of hydrogen with metal nitrides and amides”. Nature. 420 (6913): 302–304. doi:10.1038/nature01210. PMID 12447436.

Xem thêm

WebElements

[1] Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. (1997), Chemistry of the Elements (ấn bản thứ 2), Oxford: Butterworth-Heinemann, ISBN 0-7506-3365-4

[Novel_layered_lithium_nitridonickel-2] Barker M. G.; Blake A. J.; Edwards P. P.; Gregory D. H.; Hamor T. A.; Siddons D. J.; Smith S. E. (1999). “Novel layered lithium nitridonickelates; effect of Li vacancy concentration on N co-ordination geometry and Ni oxidation state”. Chemical Communications (13): 1187–1188. doi:10.1039/a902962a.

[his1-3] Walker, G biên tập (2008). Solid-State Hydrogen Storage: Materials and Chemistry. §16.2.1 Lithium nitride and hydrogen:a historical perspective.

[4] 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.

[5] Goshome1, Kiyotaka; Miyaoka2, Hiroki; Yamamoto1, Hikaru; Ichikawa3, Tomoyuki; Ichikawa1, Takayuki; Kojima1, Yoshitsugu (2015). “Ammonia Synthesis via Non-Equilibrium Reaction of Lithium Nitride in Hydrogen Flow Condition”. Materials TransactionS. 56 (3): 410–414. doi:10.2320/matertrans.M2014382.

[6] C. David Desjardins, Hossein Sharifian, Gregory K. MacLean (1989), US patent 4888258. [1]

[7] Ping Chen; Zhitao Xiong; Jizhong Luo; Jianyi Lin; Kuang Lee Tan (2002). “Interaction of hydrogen with metal nitrides and amides”. Nature. 420 (6913): 302–304. doi:10.1038/nature01210. PMID 12447436.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

x t s Hợp chất lithi
Hợp chất lithi vô cơ	LiAlCl₄ LiAlH₄ LiAlO₂ LiBF₄ FLiNaK LiBH₄ LiBO₂ LiB₃O₅ Li₂B₄O₇ LiBr LiCN Li₂CO₃ Li₂C₂ LiCl LiClO LiClO₃ LiClO₄ LiCoO₂ Li₂CrO₄ LiF LiH LiHe LiI LiIO₃ Li₂IrO₃ Li₂MoO₄ LiNH₂ Li₂NH LiN₃ Li₃N LiNO₂ LiNO₃ LiNbO₃ LiOH LiO₂ Li₂O Li₂O₂ LiPF₆ Li₂PtO₃ Li₂Po Li₂RuO₃ Li₂S Li₂SO₃ Li₂SO₄ Li₃H(CO₃)₂ Li₂SiO₃ LiTaO₃ Li₂TiO₃
Hợp chất Lithi hữu cơ	12-hydroxystearat Axetat Aspartat Citrat Diisopropylamide Orotat Succinat Stearat Organolithiums Propynyllithi n-Butyllithi Sec-Butyllithi Tert-Butyllithi
Khoáng vật Lithi	Amblygonite Elbait Eucryptite Jadarite Lepidolite Lithiophilite Petalite Pezzottaite Saliotite Spodumene Sugilite Tourmalin Zabuyelite Zinnwaldite