Lithiumnitrid

Lithiumnitrid
Lithiumnitrid
	IUPAC-navn ; Lithiumnitrid
Generelt
Molekylformel	Li3N
Molarmasse	34,83 g/mol
Fremtræden	Røde eller lilla krystaller
CAS-nummer	26134-62-3
PubChem	520242
InChI	1/3Li.N
Kemiske egenskaber
Massefylde	1,270 g/cm3
Opløselighed i vand	Reagerer
Smeltepunkt	813 °C
Sikkerhed
Største risici	Reagerer med vand og frigiver ammoniak
Beslægtede stoffer
Andre anioner	Lithiumoxid
Andre kationer	Natriumnitrid
Relaterede forbindelser	Lithiumamid
	Hvis ikke andet er angivet, er data givet for; stoffer i standardtilstanden (ved 25 °C, 100 kPa)
	v; d; r;

Lithiumnitrid er en kemisk forbindelse mellem lithium og nitrogen med den kemiske formel Li₃N. Det er det eneste stabile alkalimetal nitrid. Lithiumnitrid har en rød eller lilla farve samt et højt smeltepunkt.

Lithiumnitrid, Li₃N, har en udsædvanelig krystalstruktur som består af to forskellige lag, et med kompositionen Li₂N⁻ som indeholder et 6-koordineret lithiumcenter og et som kun består af lithiumkationer. Lithiumnitrid på fast form er en fast ion conductor og har den højeste ledningsevne blandt alle uorganiske lithiumsalte. Det er blevet extensivt studeret med det formål, at benytte det som en fast elektrolyt- og anodemateriale i batterier.^[1] Lithiumnitrid kan dannes direkte fra lithium og nitrogengas, enten ved at brænde lithium metal i ren nitrogengas, eller ved at lede nitrogen gennem en opløsning af lithium opløst i flydende natrium.^[2] Sidstnævnte metode giver det reneste produkt.

Reaktioner

Lithiumnitrid reagerer voldsomt med vand og danner ammoniak:

Li₃N (s) + 3 H₂O (l) → 3 LiOH (aq) + NH₃ (g)

Andre alkali- og jordalkalimetalnitrider reagerer tilsvarende pga. deres høje basestyrke. Den hypotetiske nitridion, N³⁻, ville være en ekstremt stærk Brønsted base. Den er en stærkere base end hydridanionen, og deprotoniserer dihydrogen:

Li₃N (s) + 2 H₂ (g) → LiNH₂ (s) + 2 LiH (s)

Anvendelse

Lithiumnitrid er blevet undersøgt som muligt stof til lagring af hydrogengas, idet hydrogengassen frigives igen ved opvarmning til 270 °C. Det er lykkedes at absorbere op til 11,5% (vægtprocent) hydrogengas.^[3]

Lithium danner små mængder af lithiumnitrid (samt lithiumoxid og lithiumcarbonat) når det bliver udsat for luft.

Referencer

Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. (1997), Chemistry of the Elements (engelsk) (2nd udgave), Oxford: Butterworth-Heinemann, ISBN 0-7506-3365-4{{citation}}: CS1-vedligeholdelse: Flere navne: authors list (link)

^ 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. (1999). "Novel layered lithium nitridonickelates; effect of Li vacancy concentration on N co-ordination geometry and Ni oxidation state". Chem. Commun.: 1187-1188. doi:10.1039/a902962a.{{cite journal}}: CS1-vedligeholdelse: Flere navne: authors list (link)
^ Ping Chen, Zhitao Xiong, Jizhong Luo, Jianyi Lin and Kuang Lee Tan (2002). "Interaction of hydrogen with metal nitrides and imides". Nature. 420: 302-304. doi:10.1038/nature01210.{{cite journal}}: CS1-vedligeholdelse: Flere navne: authors list (link)

[1] US patent 4888258 (1989)

[2] Barker M.G., Blake A.J, Edwards P.P., Gregory D.H., Hamor T. A., Siddons D. J., Smith S. E. (1999). "Novel layered lithium nitridonickelates; effect of Li vacancy concentration on N co-ordination geometry and Ni oxidation state". Chem. Commun.: 1187-1188. doi:10.1039/a902962a.{{cite journal}}: CS1-vedligeholdelse: Flere navne: authors list (link)

[3] Ping Chen, Zhitao Xiong, Jizhong Luo, Jianyi Lin and Kuang Lee Tan (2002). "Interaction of hydrogen with metal nitrides and imides". Nature. 420: 302-304. doi:10.1038/nature01210.{{cite journal}}: CS1-vedligeholdelse: Flere navne: authors list (link)

[1]

[2]

[3]