Przejdź do zawartości

Azotki

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii

Azotkinieorganiczne związki chemiczne,będące formalniepochodnymiamoniaku,NH3,w którym wszystkie wiązania N–H zostały zastąpione wiązaniami z innymi pierwiastkami[1].W azotkachazotmastopień utlenienia−III i jest trójwiązalny, Wzór ogólny: MI3N (nie jest spełniony dla azotków międzywęzłowych). Azotki są dużą klasą związków o szerokim zakresie właściwości i zastosowań[2].Jonazotkowy, N3–,nigdy nie występuje w roztworach ponieważ ze względu na jego silnązasadowośćzostajeprotonowany.

Klasyfikacja

[edytuj|edytuj kod]

Azotki mogą być klasyfikowane w zależności od charakteru dominującegotypu wiązań.Azotki jonowe powstają, gdy drugim pierwiastkiem jest metal silnieelektrododatni,jak na przykładlit,tworząc jonowyazotek litu.Azotki metaliczne często tworzą się w połączeniach zmetalami przejściowymi,na przykład zżelazem,tworzącazotek żelaza.W przypadku połączeń azotu z metalami mniej elektrododatnimi lub zniemetalamipowstają związki posiadające przewagę wiązania kowalencyjnego, jak na przykład stałyazotek glinuczyamoniak.Azotków nie należy mylić zazydkami– pochodnymikwasu azotowodorowego,HN3.

Otrzymywanie

[edytuj|edytuj kod]

Przykładowe metody otrzymywania[2]:

  • bezpośrednio z pierwiastków w wysokiej temperaturze:
3Ca+ N
2
→ Ca
3
N
2
3Mg+ 2NH
3
→ Mg
3
N
2
+ 3H
2
3Zn(NH
2
)
2
→ Zn
3
N
2
+ 4NH
3
przy czym dany amidek może być otrzymywanyin situ,np.:
3Ca + 6NH
3
→ 3[Ca(NH
2
)
2
] → Ca
3
N
2
+ 3H
2
↑ + 4NH
3
  • redukcjatlenku metalu w obecności azotu:
Al
2
O
3
+ 3C + N
2
→ 2AlN + 3CO
ZrCl
4
+ 4H
2
+ N
2
→ 2ZrN + 3CO

Przykłady azotków

[edytuj|edytuj kod]
Azotek glinu

Klasyfikacja tak szerokiej grupy związków jest w pewnym stopniu arbitralna. Związki, gdzie azot nie występuje na −III stopniu utlenienia nie są zwykle określane mianem azotków, np.trójchlorek azotu,amoniak lubaminy.

Azotki metali blokus

[edytuj|edytuj kod]

Tylko jeden azotek metali alkalicznych jest stabilny – różowo-czerwonyazotek litu(Li3N), który tworzy się podczas spalanialituw atmosferze azotu. Otrzymano również nietrwałyazotek sodu,który łatwo rozkłada się do wolnych pierwiastków. Powstaje on w reakcji sodu z azotem aktywowanym wyładowaniami elektrycznymi (gdy proces prowadzi się dłużej niż 5 min powstaje równieżazydek sodu,NaN
3
). Istnieją doniesienia o analogicznej syntezie azotków wyższych metali alkalicznych, jednak są one bardzo nietrwałe i zostały bardzo słabo scharakteryzowane[3].

Azotki metali ziem alkalicznych mają ogólny wzór M3N2,np.Be
3
N
2
lubMg
3
N
2
.Są trwalsze od azotków metali alkalicznych i są dobrze poznane. Występują w licznych odmianach strukturalnych[3].Łatwohydrolizująw kontakcie z wilgocią zawartą wpowietrzuoraz w wyniku działania wody lub kwasów (podobnie zachowuje sięazotek cynku):

Li
3
N + 3H
2
O → 3LiOH + NH
3
Ca
3
N
2
+ 6H
2
O → 3Ca(OH)
2
+ 2NH
3
Zn
3
N
2
+ 6H
2
O → 3Zn(OH)
2
+ 2NH
3

Azotki metali blokup

[edytuj|edytuj kod]
Przedstawienie strukturywurcytu

Azotek boruwystępuje pod kilkoma postaciamipolimorfizm.Azotkikrzemuifosforusą również poznane, ale tylko ten drugi ma znaczenie przemysłowe. Azotkiglinu,galuiinduprzyjmują diamentopodobnąstrukturę wurcytu,w której atomy zajmują tetraedryczne położenia. Na przykład, w azotku glinu, każdy atom glinu posiada cztery otaczające go atomy azotu na narożach tetraedru i podobnie każdy atom azotu posiada cztery sąsiadujące z nim atomy glinu, znajdujące się w narożach tetraedru. Znany jest azotek talu(I) Tl3N, natomiast nie jest znany azotek talu(III) TlN co jest następstwemefektu biernej pary elektronowej.

Azotki metali przejściowych

[edytuj|edytuj kod]

W3 grupieukładu okresowegoznany jest tylko azotek skandu (ScN). Wgrupach4,5i6metali przejściowych, w których znajduje siętytan,wanadichromwszystkie tworzą azotki. Charakteryzują się wysoką temperaturą topnienia i odpornością chemiczną, przedstawicielem tego typu azotków jestazotek tytanu.Czasami te substancje są nazywane "azotkamimiędzywęzłowymi".
Azotki grupy 7 i 8 łatwo ulegają rozkładowi. Na przykład, azotek żelaza, Fe2N rozkłada się przy 200 °C. Azotkiplatynyiosmumogą zawierać cząsteczki N2,stąd też nie powinny być nazywane azotkami[4][5].
Do azotków metaligrupy 11należy m.in. Cu3N, a do azotkówgrupy 12Zn3N2.

Azotki cząsteczkowe

[edytuj|edytuj kod]
Azotkowy kompleksirydu

Wiele metali tworzy kompleksy azotkowe. Pierwiastki grupy głównej również tworzą pewne azotki cząsteczkowe.Cyjan((CN)2) i tetraazotek tetrasiarki (S4N4) są rzadkimi przykładami podwójnych azotków cząsteczkowych. Rozpuszczają się one wrozpuszczalnikachapolarnych. Oba podlegająpolimeryzacji.S4N4jest bardziej trwały niż analogiczny Se4N4.Ogrzewanie S4N4dajepolimer.

Zastosowanie

[edytuj|edytuj kod]

Azotki ze względu na różnorodność swoich właściwości mają bardzo szerokie spektrum zastosowań. Azotki charakteryzujące się wysokątwardościąi ogniotrwałością, jak azotek tytanu czy azotek boru znajdują zastosowanie między innymi w produkcji ostrzy narzędzi tnących iskrawających,ogniotrwałych naczyń laboratoryjnych i pokryć ochronnych. Azotek galu znalazł zastosowanie w wytwarzaniu m.in.niebieskiego lasera.Tak jak niektóre tlenki, azotki mogą absorbowaćwodóri są rozważane pod kątem magazynowania wodoru, np.azotek litu.

Zobacz też

[edytuj|edytuj kod]

Przypisy

[edytuj|edytuj kod]
  1. Jerzy Chodkowski (red.):Mały słownik chemiczny.Wyd. V. Warszawa:Wiedza Powszechna,1976.
  2. abNitrides, azides and nitrido complexes,[w:]Norman N.Greenwood,AlanEarnshaw,Chemistry of the Elements,wyd. 2, Oxford–Boston: Butterworth-Heinemann, 1997, s. 417–420,ISBN0-7506-3365-4(ang.).
  3. abDuncan H.Gregory,Nitride chemistry of the s-block elements,„Coordination Chemistry Reviews”, 215 (1), 2001, s. 301-345,DOI:10.1016/S0010-8545(01)00320-4(ang.).
  4. Javier A.Montoyai inni,OsN2:Crystal structure and electronic properties,„Applied Physics Letters”, 90 (1), 2007, art. nr 011909,DOI:10.1063/1.2430631(ang.).
  5. L.Šilleri inni,Gold film with gold nitride—A conductor but harder than gold,„Applied Physics Letters”, 86 (22), 2005, art. nr 221912,DOI:10.1063/1.1941471(ang.).