ניטריד, כל סוג של תרכובות כימיות בהן משולב חנקן עם אלמנט של אלקטרונטיביות דומה או נמוך יותר, כמו בורון, סיליקון ורוב המתכות. ניטרידים מכילים את יון הניטריד (N 3 -), ובדומה לקרביד, ניתן לסווג ניטרידים לשלוש קטגוריות כלליות: יוניים, בין-עירוניים וקוואלנטיים.
עיבוד אורניום: דלקים נייטרידים
האורניום יוצר מונוניטריד (UN) ושני שלבים גבוהים יותר של ניטריד (אלפא ובטא-ססקוויניטרידים; α = U2N3 ו-
ניטרידים מתכתיים מסוימים אינם יציבים, ורובם מגיבים עם מים ליצירת אמוניה ותחמוצת או הידרוקסיד של המתכת; אך הניטרידים של בורון, ונדיום, סיליקון, טיטניום וטנטלום הם עקשן מאוד, עמידים בפני התקפה כימית, וקשים - ולכן הם מועילים כחומרי גלם ובעשיית הכור היתוך.
הכנת ניטרידים
ישנן שתי שיטות עיקריות להכנת ניטרידים. האחת היא על ידי תגובה ישירה של היסודות (בדרך כלל בטמפרטורה גבוהה), המוצגת כאן לסינתזה של סידן ניטריד, Ca 3 N 2. 3Ca + N 2 → Ca 3 N 2 שיטה שנייה היא דרך אובדן אמוניה על ידי פירוק תרמי של amide מתכת, המוצג כאן עם בריום amide.3Ba (NH 2) 2 → Ba 3 N 2 + 4NH 3 ניטרידים נוצרים גם במהלך התקשות פני השטח של חפצי פלדה כאשר אמוניה מחוממת לטמפרטורות שבדרך כלל בין 500-550 מעלות צלזיוס למשך 5 עד 100 שעות, תלוי בעומק המקרה הקשה הרצוי.
שיטה נוספת המשמשת ליצירת ניטרידים היא הפחתה של הליד או תחמוצת מתכת בנוכחות גז חנקן, כמו למשל בהכנת אלומיניום ניטריד, AlN. Al 2 O 3 + 3C + N 2 → 2AlN + 3CO
ניטרידים יוניים
נראה כי ליתיום (Li) הוא המתכת האלקלית היחידה שיכולה ליצור ניטריד, אם כי כל המתכות האדמה-אלקליות יוצרים ניטרידים עם הנוסחה M 3 N 2. תרכובות אלה, אשר ניתן לראות בהן כמורכבות מקטיונים מתכתיים ו- N 3- anions, עוברות הידרוליזה (תגובה עם מים) לייצור אמוניה וההידרוקסיד המתכתי. היציבות של ניטרידים יוניים מציגה מגוון רחב; מג 3 N 2 מתפרק בטמפרטורות מעל 270 מעלות צלזיוס ואילו בי 3 N 2 נמס בטמפרטורה של 2,200 מעלות צלזיוס ללא פירוק.
ניטרידים ביניים
הקבוצה הגדולה ביותר של ניטרידים הם ניטרידים ביניים שנוצרים עם מתכות המעבר. הם דומים לקרבידות הביניים, עם אטומי חנקן התופסים את האינטרסטלים, או החורים, בסריג של אטומי מתכת ארוזים. הנוסחאות הכלליות של ניטרידים אלה הן MN, M 2 N ו- M 4 N, אם כי הסטוכיומטריות שלהם עשויות להשתנות. לתרכובות אלה יש נקודות התכה גבוהות, הן קשות במיוחד, והן בדרך כלל חומרים אטומים בעלי ברק מתכתי ומוליכות גבוהה. בדרך כלל הם מוכנים על ידי חימום המתכת באמוניה בטמפרטורה של בערך 1,200 מעלות צלזיוס. ניטרידים בין-עירוניים הם אינרטיים מבחינה כימית, ומעט התגובות הכרוכות בהן. התגובה האופיינית ביותר היא הידרוליזה, שהיא בדרך כלל איטית מאוד (ועשויה לדרוש חומצה, וכך גם ונדיום, V, בתגובה המוצגת להלן), כדי לייצר אמוניה או גז חנקן. 2VN + 3H 2 SO 4 → V 2 (SO 4) 3 + N 2 + 3H 2
בגלל האינרטיות הכימית שלהם ויכולתם לעמוד בטמפרטורות גבוהות, ניטרידים בין-עירוניים מועילים בכמה יישומים בטמפרטורה גבוהה, כולל השימוש בהם ככבשן וככלי תגובה עם טמפרטורה גבוהה.
ניטרידים קוולנטים
ניטרידים בינאריים קוולנטיים הם בעלי מגוון רחב של תכונות, תלוי באלמנט אליו נקשר החנקן. כמה דוגמאות לניטרידים קוולנטיים הם בור ניטריד, BN, ציאנוגן, (CN) 2, זרחן ניטריד, P 3 N 5, טטרה-גופרית טטריניטריד, S 4 N 4, ודיפור דיסריד, S 2 N 2. נידרידים קוולנטיים של בור, פחמן וגופרית נדונים כאן.
בורון ניטריד
מכיוון שבור וחנקן יחד מכילים אותו מספר של אלקטרונים ערכיים (שמונה) כמו שני אטומי פחמן קשורים, נאמר כי בורון ניטריד הוא איזואלקטרוני עם פחמן יסודי. בורון ניטריד קיים בשתי צורות מבניות, המקבילות לשתי צורות של פחמן - גרפיט ויהלום. בצורת המשושה, בדומה לגרפיט, יש מבנה שכבתי עם טבעות מישוריות, בעלות שש חברות, של אטומי בורון וחנקן לסירוגין מוערמים בצורה כזו שאטום בור בשכבה אחת ממוקם ישירות מעל אטום חנקן בשכבה הסמוכה. לעומת זאת, שכבות משושה רצופות של גרפיט מתקזזות כך שכל אטום פחמן נמצא ישירות מעל דרך ביניים (חור) בשכבה סמוכה וישירות מעל אטום פחמן של שכבות חלופיות. ניתן להכין ניטריד בור משושה על ידי חימום בור טריכילריד, BCl 3, בעודף אמוניה בטמפרטורה של 750 מעלות צלזיוס. התכונות של בורון ניטריד משושה שונות באופן כללי מאלו של הגרפיט. בעוד ששניהם מוצקים חלקלקים, בורון ניטריד חסר צבע והוא מבודד טוב (ואילו גרפיט שחור והוא מוליך חשמלי), ובור ניטריד יציב יותר מבחינה כימית מאשר גרפיט. משושה BN מגיב עם פלואור אלמנטלי בלבד, F 2 (ויוצר את המוצרים BF 3 ו- N 2), ופלואוריד מימן, HF (מייצר NH 4 BF 4). ניתן להכין את צורת היהלום (מעוקב) של BN על ידי חימום BN משושה ל- 1,800 מעלות צלזיוס בלחץ גבוה מאוד (85,000 אטמוספרות; הלחץ בגובה הים הוא אטמוספרה אחת) בנוכחות מתכת אלקלית או אלקליין. זרז מתכת. בדומה לצורת היהלומים המקבילה של פחמן, בורון ניטריד מעוקב הוא קשה ביותר.
ציאנוגן
ציאנוגן, (CN) 2, הוא גז רעיל וחסר צבע הרותח -21 מעלות צלזיוס. ניתן להכינו על ידי חמצון של מימן ציאניד (HCN). ניתן להשתמש במגוון חומרי חמצון, כולל גז חמצן, O 2, גז כלור, Cl 2, וחנקן דו חמצני, NO 2. כאשר משתמשים ב- NO 2 ניתן למחזר את המוצר NO ולהשתמש בו שוב כדי לייצר את ה- NO 2 המגיב. נראה כי 2HCN + NO 2 → (CN) 2 + NO + H 2 זיהומים OTrace ב- (CN) 2 מאפשרים פילמור בטמפרטורות גבוהות (300–500 מעלות צלזיוס) עד פרסינוגן, מוצק כהה שיש לו מבנה פולי-מחזורי של טבעות בעלות שישה חברים של אטומי פחמן וחנקן לסירוגין. מולקולת הציאנוגן, N≡C ― C≡N, היא לינארית ודליקה. הוא שורף בחמצן כדי לייצר להבה חמה במיוחד (כ -4,775 מעלות צלזיוס).
