氮化鈉
提示：此條目頁的主題不是疊氮化鈉。氮化鈉 （Na3N）是一種非常不穩定的鹼金屬氮化物。氮化鈉是2002年由馬克斯-普朗克學會的Dieter Fischer及Martin Jansen所合成。合成時，用鈉及氮的原子束在低溫的藍寶石上沈積出氮化鈉[2]。
| 氮化鈉 | |
|---|---|
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| IUPAC名 Sodium nitride | |
| 識別 | |
| CAS號 | 12136-83-3 
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| SMILES |
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| InChI |
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| InChIKey | ZOULLXMSYSKRPG-UHFFFAOYNA-N |
| EINECS | 235-232-3 |
| 性質 | |
| 化學式 | Na3N |
| 摩爾質量 | 82.976 g/mol g·mol⁻¹ |
| 外觀 | 紅棕色或是深藍色固體 |
| 熔點 | 87 °C（360 K） |
| 溶解性（水） | reacts |
| 結構 | |
| 晶體結構 | 立方，cP4[1] |
| 空間群 | Pm3m[1] |
| 熱力學 | |
| ΔfHm⦵298K | -151 J/mol[1] |
| 相關物質 | |
| 其他陰離子 | 氨基鈉 醯亞胺基鈉 |
| 其他陽離子 | 氮化鋰 氮化鉀 |
| 若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。 | |
氮化鈉在室溫為晶體。在低於室溫時會變成非晶體。在攝氏75度以上就會分解為元素鈉及氮氣。
合成
編輯氮化鈉可以用兩種方式合成：用氨基鈉（NaNH2）的熱分解，或是將氮氣和鈉元素直接反應[1]。最常見成功製備氮化鈉的方式是用元素直接反應，由Dieter Fischer、Martin Jansen和Grigori Vajenine發現。第一種用元素反應的方式是分別準備氣態的鈉蒸氣和氮氣，並使兩者維持想要的比例，在有冷卻基質的情形下將其釋放到真空腔體中，再加熱到室溫（298 K）使其結晶[2]。 第二種方式是讓鈉金屬和電漿活化的氮氣在金屬表面反應。此合成反應還可以用液態的Na-K合金進行。之後固體和液體可以用離心機分離。不過此方式對空氣非常敏感，在空氣下會快速分解和燃燒，只有暴露在純氧的環境下才不會燃燒[3]。
特徵
編輯氮化鈉的顏色從紅棕色到深藍色不等，依合成方式而不同[2][3]。氮化鈉在室溫下可以放置數週，都不會分解[3]。氮化鈉沒有熔點，在約360K下進行質譜分析時就分解了[2][1]。預估的標準莫耳生成焓為+64 kJ/mol[3]。
結構
編輯氮化鈉在室溫下有90%是離子態，但是有半導體典型的能隙[1][3]氮化鈉的結構是反ReO3結構，其晶格是由NNa6八面體組成[2][1][3][4] The compound has N−Na bond lengths of 236.6 pm.[2][3]。其結構已由X光繞射以及最近的中子繞射，針對粉末以及晶體分析所確認[2][1][3][4]。
參考資料
編輯- CTD Sodium nitride （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- 'Elusive Binary Compound Prepared' （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） Chemical & Engineering News 80 No. 20 (20 May 2002)
- ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 Sangster, J. N-Na(Nitrogen-Sodium) System. Journal of Phase Equilibria and Diffusion. 2004, 25 (6): 560–563. S2CID 97905377. doi:10.1007/s11669-004-0082-0.
- ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 Fischer, D., Jansen, M. Synthesis and structure of Na3N. Angew Chem. 2002, 41 (10): 1755–1756. PMID 19750706. doi:10.1002/1521-3773(20020517)41:10<1755::AID-ANIE1755>3.0.CO;2-C. Fischer, D.; Cancarevic, Z.; Schön, J. C.; Jansen, M. Z. Synthesis and structure of K3N. Z. Anorg. Allg. Chem. 2004, 630 (1): 156. doi:10.1002/zaac.200300280.. 'Elusive Binary Compound Prepared' Chemical & Engineering News 80 No. 20 (20 May 2002)
- ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 Vajenine, G.V. Plasma-Assisted Synthesis and Properties of Na3N. Inorganic Chemistry. 2007, 46 (13): 5146–5148. PMID 17530752. doi:10.1021/ic700406q.
- ^ 4.0 4.1 Vajenine, G. V., Hoch, C., Dinnebier, R. E., Senyshyn, A., Niewa, R. A Temperature-dependent Structural Study of anti-ReO3-type Na3N: to Distort or not to Distort?. Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie. 2009, 636 (1): 94–99. doi:10.1002/zaac.200900488.