Triphosphor pentanitride

Triphosphor pentanitride
Mô hình phân tử
Danh pháp IUPAC	Triphosphor pentanitride
Tên khác
Nhận dạng
Số CAS	12136-91-3
Số EINECS	235-233-9
Thuộc tính
Công thức phân tử	P3N5
Khối lượng mol	162.955 g/mol
Bề ngoài	Chất rắn màu trắng
Khối lượng riêng	α-P3N5 = 2.77 g/cm³
Điểm nóng chảy	Nhiệt phân ở nhiệt độ trên 850 °C (1.120 K; 1.560 °F)
Điểm sôi
Độ hòa tan trong nước	Không hòa tan
Các nguy hiểm

Triphosphor pentanitride (công thức hóa học: P₃N₅) là một hợp chất vô cơ. Chỉ chứa phosphor và nitơ, hợp chất này được phân loại là một nitride nhị phân. Tồn tại ở thể rắn, thường có màu trắng.

Sự tổng hợp

Phosphor nitride có thể được tạo ra từ phản ứng giữa phosphor(V) và các hợp chất nitơ (như amonia và natri azua):

3 PCl₅ + 5 NH₃ → P₃N₅ + 15 HCl

3 PCl₅ + 15 NaN₃ → P₃N₅ + 15 NaCl + 5 N₂

Những phương pháp tương tự cũng từng được dùng để điều chế bo nitride (BN) và silicon nitride (Si₃N₄);tuy nhiên những sản phẩm tạo ra thường không tinh khiết và vô định hình.^[1][2]

Các mẫu tinh thể được sản xuất từ phản ứng giữa amoni chloride (NH₄Cl) và hexachlorocyclotriphosphazene ((NPCl₂)₃)^[3], hoặc phosphor pentachloride (PCl₅).

(NPCl₂)₃ + 2 NH₄Cl → P₃N₅ + 8 HCl

3 PCl₅ + 5 NH₄Cl → P₃N₅ + 20 HCl

P₃N₅ cũng được điều chế trong môi trường nhiệt độ phòng, từ phản ứng giữa phosphor trichloride và natri amit.^[4]

3 PCl₃ + 5 NaNH₂ → P₃N₅ + 5 NaCl + 4 HCl + 3 H₂

Phản ứng

P₃N₅ ít ổn định về nhiệt hơn cả bo nitride (BN) lẫn silicon nitride (Si₃N₄,) với sự nhiệt phân các nguyên tố xảy ra ở nhiệt độ trên 850 °C:

2 P₃N₅ → 6 PN + 2 N₂

4 PN → P₄ + 2 N₂

Có khả năng kháng axit và base yếu, không tan trong nước ở nhiệt độ phòng, tuy nhiên nó thủy phân khi nung nóng tạo ra sản phẩm là các muối phosphat amoni như diamoni phosphat ((NH₄)₂HPO₄) và amoni dihydro phosphat (NH₄H₂PO₄).

Ứng dụng

Phosphor nitride hiện tại không có ứng dụng quy mô lớn nào mặc dù nó đã được phát hiện và sử dụng như vật liệu cho đèn sợi đốt; thay thế các hỗn hợp chứa phosphor đỏ thường được sử dụng trước đó vào cuối những năm 1960. 

Cũng có nhiều nghiên cứu dùng nó làm một vật liệu mới cho các thiết bị điện tử dựa vào chất bán dẫn; đặc biệt là làm chất cách điện cổng trong MOSFET.^[5][6]

Một số bằng sáng chế đã được đệ trình cho việc sử dụng phosphor nitride trong các biện pháp cứu hỏa.^[7][8]

Xem thêm

• Polyphosphazene

Chú thích

1. Schnick, Wolfgang (ngày 1 tháng 6 năm 1993). “Solid-State Chemistry with Nonmetal Nitrides”. Angewandte Chemie International Edition in English. 32 (6): 806–818. doi:10.1002/anie.199308061.
2. Meng, Zhaoyu; Peng, Yiya; Yang, Zhiping; Qian, Yitai (ngày 1 tháng 1 năm 2000). “Synthesis and Characterization of Amorphous Phosphorus Nitride”. Chemistry Letters (11): 1252–1253. doi:10.1246/cl.2000.1252.
3. Schnick, Wolfgang; Lücke, Jan; Krumeich, Frank (1996). “Phosphorus Nitride P3N5: Synthesis, Spectroscopic, and Electron Microscopic Investigations”. Chemistry of Materials. 8: 281. doi:10.1021/cm950385y.
4. Chen, Luyang; Gu, Yunle; Shi, Liang; Yang, Zeheng; Ma, Jianhua; Qian, Yitai (2004). “Room temperature route to phosphorus nitride hollow spheres”. Inorganic Chemistry Communications. 7 (5): 643. doi:10.1016/j.inoche.2004.03.009.
5. Hirota, Yukihiro (1982). “Chemical vapor deposition and characterization of phosphorus nitride (P3N5) gate insulators for InP metal-insulator-semiconductor devices”. Journal of Applied Physics. 53 (7): 5037. doi:10.1063/1.331380.
6. Jeong, Yoon-Ha; Choi, Ki-Hwan; Jo, Seong-Kue; Kang, Bongkoo (1995). “Effects of Sulfide Passivation on the Performance of GaAs MISFETs with Photo-CVD Grown P₃N₅ Gate Insulators”. Japanese Journal of Applied Physics. 34 (Part 1, No. 2B): 1176–1180. doi:10.1143/JJAP.34.1176.
7. Phosphorus nitride agents to protect against fires and explosions, truy cập 2013 Kiểm tra giá trị ngày tháng trong: |access-date= (trợ giúp)Check date values in: |accessdate = (help)
8. Manufacture of flame-retardant regenerated cellulose fibres, ngày 20 tháng 12 năm 1977, Bản gốc lưu trữ ngày 4 tháng 12 năm 2017, truy cập 2013 Kiểm tra giá trị ngày tháng trong: |access-date= (trợ giúp)Check date values in: |accessdate = (help)