Lithiumnitride

Lithiumnitride
Structuurformule en molecuulmodel
	Eenheidscel van , ball and stick model
	Kristalstructuur van
Algemeen
Molecuulformule
Andere namen	Trilithiumnitride
Molmassa	34,83 g/mol
SMILES	[Li]N([Li])[Li]
CAS-nummer	26134-62-3
EG-nummer	247-475-2
PubChem	520242
Wikidata	Q413407
Beschrijving	rood-purperen vaste stof
Waarschuwingen en veiligheidsmaatregelen
H-zinnen	H260 - H314
P-zinnen	P223 - P231+P232 - P260 - P264 - P280 - P301+P330+P331 - P303+P361+P353 - P304+P340 - P305+P351+P338 - P310 - P321 - P335+P334 - P363 - P370+P378 - P402+P404 - P405 - P501
Fysische eigenschappen
Dichtheid	1,270 g/cm³
Smeltpunt	813 °C
Oplosbaarheid in water	reageert g/L
log(Pow)	3,24
Thermodynamische eigenschappen
ΔfGos	-207 kJ/mol
Tenzij anders vermeld zijn standaardomstandigheden gebruikt (298,15 K of 25 °C, 1 bar).
Portaal	Scheikunde

Lithiumnitride is een chemische verbinding met de formule ${\ce {Li3N}}$ . Het is het enige stabiele alkali-nitride. De vaste stof heeft een rood-roze kleur en een hoog smeltpunt.^[2] Naast ${\ce {Li3N}}$ zijn ook bij hogere drukken ${\ce {LiN2,\ LiN}}$ en ${\ce {LiN5}}$ bekend.^[1]^[3]

Synthese en risico[bewerken | brontekst bewerken]

Lithiumnitride wordt verkregen door de directe reactie tussen lithium en stikstofgas.^[4]

{\ce {6Li\ +\ N2\ \longrightarrow \ 2Li3N}}

In plaats van metallisch lithium in een stikstofatmosfeer te verbanden wordt een oplossing van lithium in vloeibaar natrium met stikstofgas behandeld. Deze reactie verloopt al bij kamertemperatuur, maar dan erg langzaam. De reactie wordt meestal uitgevoerd bij ongeveer 100, een temperatuur net boven de smelttemperatuur van natrium.^[1]

Lithiumnitride reageert heftig met water, waarbij ammoniak ontstaat:

{\ce {Li3N\ +\ 3H2O\ \longrightarrow \ 3LiOH\ +\ NH3}}

Wordt lithiumnitride in een waterstofstroom verhit, dan ontstaat via lithiumamide ${\ce {(LiNH2)}}$ en lithiumimide ${\ce {(Li2NH)}}$ uiteindelijk lithiumhydride en stikstofgas:^[1]^[5]^[6]

{\ce {2Li3N\ +\ 3H2\ \longrightarrow \ 6LiH\ +\ N2\uparrow }}

Structuur en eigenschappen[bewerken | brontekst bewerken]

${\ce {\alpha Li3N}}$ (stabiel onder standaardomstandigheden) heeft een ongebruikelijke kristalstructuur: het bestaat uit twee soorten lagen. De ene heeft de samenstelling ${\ce {Li2N^{-}}}$ , de stukstof-atomen zijn hierin 6 gecoördineerd, de andere laag bestaat uitsluitend uit lithium-kationen.^[7]

Naast de alfa-vorm zijn ook ${\ce {\beta Li3N}}$ en ${\ce {\gamma Li3N}}$ bekend. De beta-vorm ontstaat uit de alfa-vorm bij 4200 bar = 4,2∙10⁸ Pa met dezelfde kristalstructuur als natriumarsenide. ${\ce {\gamma Li3N}}$ ontstaat uit de beta-vorm bij een druk van ongeveer 4∙10¹⁰ Pa en heeft dezelfde kristalstructuur als ${\ce {Li3Bi}}$ .^[8]

Lithiumnitride is een goede ionengeleider (ladingtransport via ionen in plaats an elektronen).^[1]^[9]

Toepassingen^[1][bewerken | brontekst bewerken]

In de metallurgie wordt lithiumniride toegepast om stikstof aan legeringen toe te voegen.^[10]

Lithiumnitride wordt in combinatie met brandstofcellen ook onderzocht als opslagmedium voor waterstof, omdat het door reactie tot 9,3 gewichts% waterstof kan opnemen. De reactie verloopt via lithiumimide en lithiumamide. Omdat de reactie tussen het imide en het amide reversibel is, komt het practische waterstofgehalte uit op 7%. Voor een practische toepassing is momenteel (2023) de werktemperatuur van ongeveer 255 °C te hoog.^[11]^[12]^[13]

{\ce {Li2N\ +\ 2H2\ \longrightarrow \ Li2NH\ +\ LiH\ +\ H2\ _{\longrightarrow }^{\longleftarrow }\ LiNH2\ +\ 2LiH}}

Bronnen, noten en/of referenties

Dit artikel of een eerdere versie ervan is een (gedeeltelijke) vertaling van het artikel Lithium nitride op de Engelstalige Wikipedia, dat onder de licentie Creative Commons Naamsvermelding/Gelijk delen valt. Zie de bewerkingsgeschiedenis aldaar.

↑ ^a ^b ^c ^d ^e ^f Toegevoegd vanuit de Duitse Wikipedia naar de tekst van 18 juni 2023. Gearchiveerd op 12 april 2024.
↑ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-08-037941-8
↑ Dominique Laniel, Gunnar Weck, Paul Loubeyre: Direct Reaction of Nitrogen and Lithium up to 75 GPa: Synthesis of the Li3N, LiN, LiN2, and LiN5 Compounds. In: Inorganic Chemistry. 57, 2018, S. 10685, DOI:10.1021/acs.inorgchem.8b01325.
↑ 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.
↑ R. Abegg, F. Auerbach, I. Koppel: Handbuch der anorganischen Chemie. 2. Band, 1. Teil, Verlag S. Hirzel, 1908, S. 134 (Volltext).
↑ K. A. Hofmann: Lehrbuch der anorganischen Chemie. 2. Auflage, Verlag F. Vieweg & Sohn, 1919, S. 441 (Volltext).
↑ Sjabloon:Citeer journal1
↑ Solid-State Hydrogen Storage: Materials and Chemistry (2008).
↑ Albrecht Rabenau. (1981). Lithiumnitrid und verwandte Stoffe, Ihre wissenschaftliche und praktische Bedeutung. Sila-Substitutionen. 12 Westdeutscher Verlag GmbH (Opladen) ISBN 978-3-663-01758-5 Google: bibliotheek
↑ D. L. Perry, S. L. Phillips: Handbook of Inorganic Compounds: An Electronic Database. CRC Press, 1995, ISBN 978-0-8493-8671-8, S. 228.
↑ Jan Oliver Löfken. (2019-09-08). Neuer Wasserstoffspeicher aus Lithiumnitrid entdeckt. Bild der Wissenschaft. Internetpagina: Internet . Gearchiveerd op 18 juni 2023.
↑ . (2002-11-25). Neues Speichermedium für Wasserstoff entwickelt. innovations-report.de. Internetpagina: Internet geraadpleegd op 2017-09-03
↑ Ping Chen, Zhitao Xiong, Jizhong Luo, Jianyi Lin, Kuang Lee Tan. (2002). Interaction of hydrogen with metal nitrides and imides. Nature. 420 (6913): 302–304 DOI:10.1038/nature01210

[Du-1] ↑ ^a ^b ^c ^d ^e ^f Toegevoegd vanuit de Duitse Wikipedia naar de tekst van 18 juni 2023. Gearchiveerd op 12 april 2024.

[2] Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-08-037941-8

[DOI10.1021/acs.inorgchem.8b01325-3] Dominique Laniel, Gunnar Weck, Paul Loubeyre: Direct Reaction of Nitrogen and Lithium up to 75 GPa: Synthesis of the Li3N, LiN, LiN2, and LiN5 Compounds. In: Inorganic Chemistry. 57, 2018, S. 10685, DOI:10.1021/acs.inorgchem.8b01325.

[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.

[Abegg-5] R. Abegg, F. Auerbach, I. Koppel: Handbuch der anorganischen Chemie. 2. Band, 1. Teil, Verlag S. Hirzel, 1908, S. 134 (Volltext).

[Hofmann-6] K. A. Hofmann: Lehrbuch der anorganischen Chemie. 2. Auflage, Verlag F. Vieweg & Sohn, 1919, S. 441 (Volltext).

[7] Sjabloon:Citeer journal1

[his1-8] Solid-State Hydrogen Storage: Materials and Chemistry (2008).

[:0-9] Albrecht Rabenau. (1981). Lithiumnitrid und verwandte Stoffe, Ihre wissenschaftliche und praktische Bedeutung. Sila-Substitutionen. 12 Westdeutscher Verlag GmbH (Opladen) ISBN 978-3-663-01758-5 Google: bibliotheek

[perry-10] D. L. Perry, S. L. Phillips: Handbook of Inorganic Compounds: An Electronic Database. CRC Press, 1995, ISBN 978-0-8493-8671-8, S. 228.

[11] Jan Oliver Löfken. (2019-09-08). Neuer Wasserstoffspeicher aus Lithiumnitrid entdeckt. Bild der Wissenschaft. Internetpagina: Internet . Gearchiveerd op 18 juni 2023.

[12] . (2002-11-25). Neues Speichermedium für Wasserstoff entwickelt. innovations-report.de. Internetpagina: Internet geraadpleegd op 2017-09-03

[13] Ping Chen, Zhitao Xiong, Jizhong Luo, Jianyi Lin, Kuang Lee Tan. (2002). Interaction of hydrogen with metal nitrides and imides. Nature. 420 (6913): 302–304 DOI:10.1038/nature01210

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

Synthese en risico[bewerken | brontekst bewerken]

Structuur en eigenschappen[bewerken | brontekst bewerken]

Toepassingen[1][bewerken | brontekst bewerken]

Toepassingen^[1][bewerken | brontekst bewerken]