氮化锂
| 氮化锂 | |
|---|---|
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| IUPAC名 Lithium nitride | |
| 识别 | |
| CAS号 | 26134-62-3 
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| PubChem | 520242 |
| SMILES |
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| InChI |
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| InChIKey | AJUFTLIHDBAQOK-UHFFFAOYSA-N |
| EINECS | 247-475-2 |
| ChEBI | 30525 |
| 性质 | |
| 化学式 | Li3N |
| 摩尔质量 | 34.83 g·mol⁻¹ |
| 外观 | 红色或紫色的固体 |
| 密度 | 1.270 g/cm3 |
| 熔点 | 813 °C（1086 K） |
| 溶解性（水） | 会和水反应 |
| log P | 3.24 |
| 危险性 | |
| 主要危害 | 和水反应后会产生氨 |
| 相关物质 | |
| 其他阴离子 | 氧化锂 |
| 其他阳离子 | 氮化钠 |
| 相关化学品 | 氨基锂 |
| 若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。 | |
氮化锂是由氮和锂组成的化合物，化学式为Li3N。氮化锂是碱金属氮化物中热稳定性最高的化合物，也是当中唯一一个可以在室温下制备的化合物[1]。氮化物熔点很高，常温下为紫色或红色的晶状固体。
结构
氮化锂的晶体构造相当特殊，可分为二层：其中一层为 Li2N−，其中的氮原子为六配位；而另一层只有锂离子。氮化锂是一种快离子导体且其电导率比其他无机的锂盐都高。目前已有许多研究是针对氮化锂作为电池固体电极及阴极材枓的应用。[2]
制备
氮化锂的制备可直接将元素氮和锂直接反应而成，包括将锂在纯氮气中燃烧，或是让氮气和溶解于液态钠中的锂反应。[3]后者产生的氮化锂纯度较高。
性质
- Li3N (s) + 3 H2O (l) → 3 LiOH (aq) + NH3 (g)
其他碱金属及碱土金属的氮化物由于其强碱性，和水也会有类似的反应。
细粉状的氮化锂可在空气中起火燃烧，因此氮化锂必须在惰性气体中储存和处理。氮化锂是超强碱，其碱性比负氢离子还要强，因此可以将氢去质子化：
- Li3N (s) + 2 H2 (g) → LiNH2 (s) + 2 LiH (s)
氮化锂在氢气中加热时可相继得到氨基锂（LiNH2）、亚氨基锂（Li2NH），最终转化为氢化锂，并放出氨。
由于上述的反应在摄氏 270 度时可逆，氮化锂可作为氢气储存的媒介，最多可吸收其重量 11.5% 的氢气。[4]
氮化锂和二氧化碳反应，生成半导体石墨氮化碳（C3N4）和肥料的前体氰氨化锂（Li2CN2），并放出热量。[5][6]
参考资料
- WebElements （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. Chemistry of the Elements 2nd. Oxford:Butterworth-Heinemann. 1997. ISBN 0-7506-3365-4.
- ^ Kumar De, Anil. A Text Book of Inorganic Chemistry. New Age International. 203. ISBN 8122413846.
- ^ US patent 4888258 (1989)
- ^ Barker M.G., Blake A.J, Edwards P.P., Gregory D.H., Hamor T. A., Siddons D. J., Smith S. E. Novel layered lithium nitridonickelates; effect of Li vacancy concentration on N co-ordination geometry and Ni oxidation state. Chem. Commun. 1999: 1187–1188. doi:10.1039/a902962a.
- ^ Ping Chen, Zhitao Xiong, Jizhong Luo, Jianyi Lin and Kuang Lee Tan. Interaction of hydrogen with metal nitrides and imides. Nature. 2002, 420: 302–304. doi:10.1038/nature01210.
- ^ Yun Hang Hu, Yan Huo. Fast and Exothermic Reaction of CO2 and Li3N into C–N-Containing Solid Materials. The Journal of Physical Chemistry A (The Journal of Physical Chemistry A 115 (42), 11678-11681). 12 September 2011, 115 (42): 11678–11681. Bibcode:2011JPCA..11511678H. PMID 21910502. doi:10.1021/jp205499e.
- ^ Darren Quick. Chemical reaction eats up CO2 to produce energy...and other useful stuff. NewAtlas.com. 21 May 2012 [17 April 2019]. （原始内容存档于2023-03-13）.