氮与电负性比它小的元素所形成的二元化合物。叠氮化物 及氮与氢、卤素和氧族元素的化合物不属于氮化物。一般指固体氮化物,并主要指 金属氮化物。例如氮化锂Li3N、氮化镁 Mg3N2、氮化铝AlN、氮化钛TiN、氮化钽TaN等。多数难熔,热稳定性很高。有些是金属加热后直接与氮化合而成,有些是由金属、金属氧化物或金属氯化物在氨气流中加热而得。硼、磷、硅等非金属亦有氮化物(BN、P3N5、Si3N4)存在,对热都 十分稳定,其中BN特别稳定。
氮化物是氮与电负性小的元素形成的二元化合物,不包括氮与氢、氮与卤素的化合物及叠氮化物。按结构不同,氮化物可分为:
① 离子型氮化物 主要是氮与IA,ⅡA族活泼金属形成的氮化物,如氮化锂Li3N,氮化钙Ca3N2等。这类氮化物热稳定性低,加热至400℃时分解为氮和相应元素; 它们极易水解,与水蒸气作用放出氨并生成金属氢氧化物,如:Li3N+3H2O══3LiOH+NH3
②金属型氮化物 氮与过渡金属形成的氮化物,如氮化锰Mn5N2,氮化钨W2N3,氮化锆ZrN等。这类氮化物具有高硬度、高熔点、高热稳定性的特点。它们大多是氮原子填充在金属结构的间隙中,属于“间隙化合物”,具有金属的性质,不与水反应,有导电性。
③ 共价型氮化物 与磷、硅、硼等非金属元素所形成的氢化物,如氮化磷P3N5,氮化硅Si3N4,氮化硼BN等。这类氮化物非常稳定。
④过渡型氮化物 与铜、锌分族等金属元素所形成的氮化物,如氮化银Ag3N等。[1]
氮化硅1857年由印度人呙贺烈尔 (F.Wohler)最早合成。属六方晶系,有α型(低温)及β型(高温)的变态。当温度升高到1600℃时,由α型转变成β型,转变回来是困难的。α与β型的物理性质见表。其热导率较高,热膨胀系数小,抗热震性好,高温强度及耐磨性好。但在高温氧化气氛中,1200~1400℃开始氧化,1400℃以上则剧烈氧化。
氮化硅的合成方法有将硅粉磨细在N2气中加热到1200~1450℃形成3Si+4N2=2Si3N4+737J的放热反应。其反应速度较慢,如加入少量的Fe、Co、Ni、Cr、Cu等可加速反应。但对α、β的生成比例或性质有影响。如在N2气中加NH3或H2等最后能加速反应,而在1350℃以下反应多生成α型。或者硅石加炭在N2气中加热的方法,是在1550℃以上生成SiC,因此须加入百分之几的Fe2O3,使之在较低的温度下完成Si3N4的反应,然后用盐酸将Fe的化合物除去。