Azotki

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj

Azotkinieorganiczne związki chemiczne, będące formalnie pochodnymi amoniaku, NH3, w którym wszystkie wiązania N–H zostały zastąpione wiązaniami z innymi pierwiastkami[1]. W azotkach azot ma stopień 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]. Jon azotkowy, N3–, nigdy nie występuje w roztworach ponieważ ze względu na jego silną zasadowość zostaje protonowany.

Klasyfikacja[edytuj | edytuj kod]

Azotki mogą być klasyfikowane w zależności od charakteru dominującego typu wiązań. Azotki jonowe powstają, gdy drugim pierwiastkiem jest metal silnie elektrododatni, jak na przykład lit, tworząc jonowy azotek litu. Azotki metaliczne często tworzą się w połączeniach z metalami przejściowymi, na przykład z żelazem, tworząc azotek żelaza. W przypadku połączeń azotu z metalami mniej elektrododatnimi lub z niemetalami powstają związki posiadające przewagę wiązania kowalencyjnego, jak na przykład stały azotek glinu czy amoniak. Azotków nie należy mylić z azydkami – pochodnymi kwasu azotowodorowego, HN3.

Reakcje[edytuj | edytuj kod]

Niektóre azotki otrzymuje się z pierwiastków w wysokiej temperaturze (700–1200° C), np.

3Mg + N2 → Mg3N2

Ulegają one często rozkładowi pod wpływem wody lub kwasów:

2Li3N + 6H2O = 6LiOH + 2NH3
Ca3N2 + 6H2O → 3Ca(OH)2 + 2NH3
Zn3N2 + 6H2O → 3Zn(OH)2 + 2NH3
Mg3N2 + 6H2O → 3Mg(OH)2 + 2NH3

Przykłady azotków[edytuj | edytuj kod]

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 lub aminy.

Azotki metali bloku s[edytuj | edytuj kod]

Tylko jeden azotek metali alkalicznych jest stały - różowo-czerwony azotek litu (Li3N), który tworzy się podczas spalania litu w atmosferze azotu, N2[3].Otrzymanie azotku sodu i potasu mimo to jest jednak możliwe w laboratorium. Azotki metali ziem alkalicznych mają ogólny wzór M3N2 i są bardzo liczne[3]. Przykładami ich są Mg3N2, Be3N2, Ca3N2, Sr3N2, i Ba3N2. Azotki metali elektrododatnich (metale alkaliczne, cynk) z łatwością hydrolizują w kontakcie z wilgocią zawartą w powietrzu:

2 Mg4N3 + 9 H2O → 8 MgO + 6 NH3

Azotki metali bloku p[edytuj | edytuj kod]

Przedstawienie struktury wurcytu

Azotek boru występuje pod kilkoma postaciami polimorfizm. Azotki krzemu i fosforu są również poznane, ale tylko ten drugi ma znaczenie przemysłowe. Azotki glinu, galu i indu przyjmują diamentopodobną strukturę 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.

Azotki metali przejściowych[edytuj | edytuj kod]

W 3 grupie układu okresowego znany jest tylko azotek skandu (ScN). W grupach 4,5 i 6 metali przejściowych, w których znajduje się tytan, wanad i chrom wszystkie tworzą azotki. Charakteryzują się wysoką temperaturą topnienia i odpornością chemiczną, przedstawicielem tego typu azotków jest azotek tytanu. Czasami te substancje są nazywane "azotkami międzywęzłowymi".
Azotki grupy 7 i 8 łatwo ulegają rozkładowi. Na przykład, azotek żelaza, Fe2N rozkłada się przy 200 °C. Azotki platyny i osmu mogą zawierać cząsteczki N2, stąd też nie powinny być nazywane azotkami[4][5].
Do azotków metali grupy 11 należy m.in. Cu3N, a do azotków grupy 12 Zn3N2

Azotki cząsteczkowe[edytuj | edytuj kod]

Azotkowy kompleks irydu

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 w rozpuszczalnikach apolarnych. Oba podlegają polimeryzacji. S4N4 jest bardziej trwały niż analogiczny Se4N4. Ogrzewanie S4N4 daje polimer.

Zastosowanie[edytuj | edytuj kod]

Azotki ze względu na różnorodność swoich właściwości mają bardzo szerokie spektrum zastosowań. Azotki charakteryzujące się wysoką twardością i ogniotrwałością, jak azotek tytanu czy azotek boru znajdują zastosowanie między innymi w produkcji ostrzy narzędzi tnących i skrawających, ogniotrwałych naczyń laboratoryjnych i pokryć ochronnych. Azotek galu znalazł zastosowanie w wytwarzaniu m.in. niebieskiego lasera. Tak jak niektóre tlenki, azotki mogą absorbować wodór i 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. Norman Neill Greenwood, Alan Earnshaw: Chemistry of the element. Oxford ; Boston: Butterworth-Heinemann, 1997. ISBN 0-7506-3365-4. (ang.)
  3. 3,0 3,1 H Gregory Duncan. Nitride chemistry of the s-block elements. „Coordination Chemistry Reviews”. 215 (1), s. 301-345. Elsevier Science B.V.. doi:10.1016/S0010-8545(01)00320-4. 
  4. Javier A. Montoya, Alexander D. Hernandez, Chrystele Sanloup, Sandro Scandolo. OsN2: Crystal structure and electronic properties. „Applied Physics Letters”. 90 (1), 2007. American Institute of Physics. doi:10.1063/1.2430631. ISSN 0003-6951 (ang.). [dostęp 17-05-2011]. 
  5. L. Šiller, N. Peltekis, S. Krishnamurthy, Y. Chao i inni. Gold film with gold nitride—A conductor but harder than gold. „Applied Physics Letters”. 86 (22), 24 Maja 2005. American Institute of Physics. doi:10.1063/1.1941471. ISSN 0003-6951 (ang.). [dostęp 17-05-2011].