Гидридонитрид
 | Эта статья или раздел, возможно, содержит обобщение материала не , который достоверно и не относится упоминает основную тему ( Август 2023 г. ) |
В химии гидридонитрид нитридогидрид ( , , нитрид-гидрид или гидрид-нитрид ) представляет собой химическое соединение которое содержит как гидрид ( ЧАС − ) и нитрид ( Н 3− ) ионы . Эти неорганические соединения отличаются от неорганических амидов и имидов , поскольку водород не имеет связи с азотом и обычно содержат большую долю металлов. [ нужна ссылка ]
Структура
[ редактировать ]Гидрид-ион ЧАС − стабилизируется за счет окружения электроположительными элементами, такими как щелочи или щелочноземельные земли . [1] Четвертичные соединения существуют, когда азот образует комплекс со связями с переходным или основным элементом группы. Гидрид требует присутствия другого щелочноземельного элемента. [1]
Производство
[ редактировать ]Гидридонитриды могут быть получены с помощью процесса, называемого самораспространяющимся высокотемпературным синтезом (СВС), при котором нитрид металла воспламеняется в атмосфере водорода. [2]
Металл (Ti, Zr, Hf, Y) также может воспламеняться в атмосфере смешения водорода и азота, при этом экзотермически образуется гидридонитрид. [3]
расплавленного металла Метод флюса включает растворение нитридов и гидридов металлов в избытке расплавленного щелочноземельного металла путем нагревания до тех пор, пока все не расплавится, а затем охлаждения до образования кристаллов, но металл все еще остается жидким. При сливе жидкого металла (и центрифугировании ) остаются кристаллы гидридонитрида. Эвтектический расплавленный металл позволяет его сильнее охлаждать. [1]
Если жидкий щелочной металл используется в качестве флюса для выращивания кристалла гидридонитрида, избыток металла можно удалить с помощью жидкого аммиака . [4]
Характеристики
[ редактировать ]Некоторые гидридонитриды чувствительны к водяному пару в воздухе. [5] Для нестехиметрических соединений с увеличением доли водорода размеры элементарной ячейки также увеличиваются, поэтому водород не просто заполняет дыры. [6] При нагревании до достаточно высокой температуры гиддонитриды сначала теряют водород с образованием металлического нитрида или сплава. [7]
Сверхпроводник при комнатной температуре
[ редактировать ]Утверждается, что один гидрид лютеция, легированный азотом, является сверхпроводником при комнатной температуре до 21 ° C и давлении 1 ГПа , что значительно ниже, чем у других полигидридов . [8] Это назвали «красной материей». [9] поскольку он красный под высоким давлением, но синий в условиях окружающей среды. [10] [11] Это утверждение было встречено с некоторым скептицизмом, поскольку оно было сделано той же командой, которая сделала аналогичные заявления, отозванные Nature в 2022 году. [12] [13] [14] [15] [16] заявил о наблюдении твердого металлического водорода в 2016 году, а также о других обвинениях. [17] Первые попытки повторить результаты не увенчались успехом. [18] [19] Эшкрофт предположил, что металлический водород может быть сверхпроводником в 1968 году. [20] при больших давлениях, а в 2004 году плотные гидриды группы IVa (как новый материал) также могли быть сверхпроводниками при более доступных давлениях. [21]
Список
[ редактировать ]| имя | формула | система | космическая группа | элементарная ячейка
(длина в Å, объем в Å 3 ) |
структура | комментарий | оптический | ссылка |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Литий нитрид гидрид Гидридонитрид лития |
Ли 4 НХ | четырехугольный | я 4 1 / а | а = 4,9865, с = 9,877, V = 234,9, Z = 4 | желтый | [4] | ||
| гидридонитрид кальция | Ca2Ca2NH | кубический | Фд 3 м | а = 10,13, Z = 16 | коричнево-черный | [5] | ||
| гидрид тринитрида кремния трикальция | Ca3SiN3Ca3SiN3H | моноклинический | С 2/ с | а = 5,236, б = 10,461, с = 16,389, β = 91,182°, Z = 8 | тетраэдры SiN 4 в цепочках, Ca 6 H октаэдры | [1] [22] | ||
| Гидридонитрид титана | ТиН 0,3 Н 1,1 | [6] | ||||||
| Ти 0,7 В 0,3 Н 0,23 Г 0,8 | [6] | |||||||
| Ca3CrN3Ca3CrN3H | шестиугольный | П 6 3 / м | а= 7,22772 с=5,06172 Z=2 V=228,998 | [23] | ||||
| гексанитрид гексакальция дихрома гидрид | Са 6 Cr 2 N 6 H | Р 3 | а = 9,0042, с = 9,1898, Z = 3 | плоский CrN 6− 3 , CrN 5− 3 , октаэдрический Ca6Ca6H 11+ | [1] [24] | |||
| гидридонитрид стронция | старший 2 НХ | Р 3 м | а = 3,870, с = 18,958 | оранжево-желтый или черный | [25] | |||
| Нитрид дигидрида лития дистронция | LiSr 2 H 2 N | орторомбический | Пнма | а = 7,4714, б = 3,7028, в = 13,2986, Z = 4 | [СрХ 5 Н 2 ] 9− , [ SrH4N3 3] 11− , [ ЛиХ3Н ] 5− | [26] | ||
| Ти 0,6 Nb 0,4 Н 0,4 Н 1,1 | [6] | |||||||
| гидридонитрид циркония | ZrN 0,17 Н 1,65 | [2] | ||||||
| Ти 0,88 Zr 0,12 N 0,28 H 1,39 | [6] | |||||||
| Zr 0,7 Nb 0,3 Н 0,33 H 1,15 | [6] | |||||||
| гидридонитрид бария | Ba2Ba2NH | шестиугольный | Р 3 м | а = 4,0262, с = 20,469 | чистый ЧАС − дирижер | [27] | ||
| Гидрид тринитрида трибария хрома | Ba3CrN3Ba3CrN3H | шестиугольный | П 6 3 / м | а = 8,0270, с = 5,6240, Z = 2 V = 313,83 | плоский CrN 5− 3 , октаэдрический ГБа 11+ 6 | немагнитный изолятор | зеленый | [28] [29] [1] |
| Тригидрид нитрида лития-диевропия | ЛиЭу 2 НХ 3 | орторомбический | Пнма | а = 7,4213, б = 3,6726, с = 13,1281, Z = 4 | [Евросоюз 3+ Ч 7 Н 2 ] 10− и [Евросоюз 2+ Ч 6 Н 3 ] 13− | рубиновый красный | [30] | |
| Гидрид-нитрид лютеция | LuH 3− x N y | FM 3 м | < 1 ГПа | синий | [31] [8] | |||
| Гидрид-нитрид лютеция | LuH 3− x N y | ммм | сверхпроводник при 1 ГПа и 21 °C | розовый | [8] | |||
| Гидридонитрид гафния | ХфНГ 0,6 | ГЦП | а = 3,241, с = 5,198 | [7] | ||||
| Гидридонитрид гафния | ХфНХ | ГЦП | а = 3,216, с = 5,259 | [7] | ||||
| Нитрид тория гидрид | ТНХ 2 | ФКК | а = 5,596 | [32] |
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д и ж Фальб, Натаниэль В.; Ной, Дженнифер Н.; Бесара, Тиглет; Уэлен, Джеффри Б.; Сингх, Дэвид Дж.; Зигрист, Тео (14 февраля 2019 г.). «Ba3CrN3H: новый нитрид-гидрид с тригонально-плоским Cr» . Неорганическая химия . 58 (5): 3302–3307. doi : 10.1021/acs.inorgchem.8b03367 . ПМИД 30762348 . S2CID 73438467 .
- ^ Перейти обратно: а б Алексанян, А.Г.; Агаджанян, Н.Н.; Долуханян, СК; Мнацаканян, Нидерланды; Арутюнян, Х.С; Айрапетян, В.С. (январь 2002 г.). «Терморадиационный синтез гидридонитридов и карбогидридов циркония» (PDF) . Журнал сплавов и соединений . 330–332: 559–563. дои : 10.1016/S0925-8388(01)01519-5 .
- ^ Долуханян, СК; Алексанян, А.Г.; Шехтман, В. Ш.; Акопян, Х.Г.; Маилян, Д.Г.; Агаджанян, Н.Н.; Абрамян, К.А.; Мнацаканян, Нидерланды; Тер-Галстян, ОП (2 июля 2010 г.). «Синтез гидридов переходных металлов и новый процесс производства сплавов тугоплавких металлов: Авторевю». Международный журнал самораспространяющегося высокотемпературного синтеза . 19 (2): 85–93. дои : 10.3103/S1061386210020020 . S2CID 137089432 .
- ^ Перейти обратно: а б Ньева, Р.; Жеребцов, Д.А. (январь 2002 г.). «Переопределение кристаллической структуры мононитрида тетралития моногидрида Li4NH» . Журнал кристаллографии - Новые кристаллические структуры . 217 (ДжГ): 317–318. дои : 10.1524/ncrs.2002.217.jg.317 . ISSN 2197-4578 .
- ^ Перейти обратно: а б Брис, Жан-Франсуа; Мотт, Жан-Пьер; Куртуа, Ален; Протас, Жан; Обри, Жак (февраль 1976 г.). «Структурное исследование Ca 2 NH методами рентгеновской дифракции, нейтронографии и протонного ядерного магнитного резонанса в твердом теле ». Журнал химии твердого тела . 17 (1–2): 135–142. Бибкод : 1976ЖССЧ..17..135Б . дои : 10.1016/0022-4596(76)90213-9 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж Хэмптон, Майкл Д.; Щур Дмитрий В.; Загинайченко Светлана Ю.; Трефилов, В.И. (06.12.2012). «Структурные особенности многокомпонентных гидридонитридов на основе металлов IV–V групп, полученных методом СВС» . Водородное материаловедение и химия гидридов металлов . Springer Science & Business Media. п. 361. дои : 10.1007/978-94-010-0558-6_35 . ISBN 978-94-010-0558-6 .
- ^ Перейти обратно: а б с Долуханян, С (май 1995 г.). «Взаимодействие гафния с водородом и азотом в режиме горения». Международный журнал водородной энергетики . 20 (5): 391–395. Бибкод : 1995IJHE...20..391D . дои : 10.1016/0360-3199(94)00059-9 .
- ^ Перейти обратно: а б с Дасенброк-Гаммон, Натан; Снайдер, Эллиот; Макбрайд, Рэймонд; Пасан, Хиранья; Дарки, Дилан; Халваши-Саттер, Нугзари; Мунасингхе, Сасанка; Диссанаяке, Сачит Э.; Лоулер, Кейт В.; Спасибо, Ашкан; Диас, Ранга П. (9 марта 2023 г.). «Свидетельства сверхпроводимости в условиях окружающей среды в гидриде лютеция, легированном N» . Природа 615 (7951): 244–250. Бибкод : 2023Nature.615..244D . дои : 10.1038/ s41586-023-05742-0 ISSN 0028-0836 . ПМИД 36890373 . S2CID 257407449 . (Отозвано, см. два : 10.1038/s41586-023-06774-2 , ПМИД 37935926 )
- ^ Крейн, Лия (8 марта 2023 г.). « Сверхпроводник из красной материи может изменить электронику – если он сработает» . Новый учёный . 257 (3430): 9. дои : 10.1016/S0262-4079(23)00455-4 . S2CID 257625692 .
- ^ Чанг, Кеннет (8 марта 2023 г.). «Новый сверхпроводник комнатной температуры открывает заманчивые возможности» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 9 марта 2023 г.
- ^ Сервис, Роберт Ф. (8 марта 2023 г.). « Революционный синий кристалл возрождает надежду на сверхпроводимость при комнатной температуре». Наука . 379 (6636). дои : 10.1126/science.adh4968 .
- ^ Дасенброк-Гаммон, Натан; Снайдер, Эллиот; Макбрайд, Рэймонд; Пасан, Хиранья; Дарки, Дилан; Халваши-Саттер, Нугзари; Мунасингхе, Сасанка; Диссанаяке, Сачит Э.; Лоулер, Кейт В.; Спасибо, Ашкан; Диас, Ранга П. (9 марта 2023 г.). «Свидетельства сверхпроводимости в условиях окружающей среды в гидриде лютеция, легированном N» . Природа 615 (7951): 244–250. Бибкод : 2023Nature.615..244D . дои : 10.1038/ s41586-023-05742-0 ПМИД 36890373 . S2CID 257407449 – через www.nature.com. (Отозвано, см. два : 10.1038/s41586-023-06774-2 , ПМИД 37935926 )
- ^ Вудворд, Эйлин (8 марта 2023 г.). «Научный прорыв, который может продлить срок службы батарей» . Уолл Стрит Джорнал .
- ^ « Революционный» синий кристалл возрождает надежду на сверхпроводимость при комнатной температуре» . www.science.org .
- ^ Марго Андерсон (8 марта 2023 г.). «Заявлена сверхпроводимость при комнатной температуре» . IEEE-спектр . Институт инженеров электротехники и электроники .
- ^ Вуд, Чарли; Савицкий, Зак (8 марта 2023 г.). «Открытие сверхпроводника при комнатной температуре встречает сопротивление» . Журнал Кванта . Фонд Саймонса . Проверено 14 марта 2023 г.
- ^ Гаристо, Дэн (9 марта 2023 г.). «Обвинения в научных нарушениях растут, поскольку физик делает свое самое большое заявление» . Физика . 16 : 40. Бибкод : 2023PhyOJ..16...40G . дои : 10.1103/Физика.16.40 . S2CID 257615348 .
- ^ Уилкинс, Алекс (17 марта 2023 г.). « В конце концов, сверхпроводник из красной материи, возможно, не является чудесным материалом» . Новый учёный .
- ^ Мин, Сюэ; Чжу, Сию; Хэ, Чэнпин; Хуан, Тяньхэн; Чжэн, Ян, Хуань; Ху (11 мая 2023 г.) «Отсутствие ближней сверхпроводимости в LuH2±xNy» Nature 620 Вэнь, Хай - ( 7972): 72–77. doi : 10.1038/s41586-023-06162- . w 1476-4687 . ПМЦ 10396964 . ПМИД 37168015 .
- ^ Эшкрофт, Северо-Запад (23 декабря 1968 г.). «Металлический водород: высокотемпературный сверхпроводник?» . Письма о физических отзывах . 21 (26): 1748–1749. Бибкод : 1968PhRvL..21.1748A . doi : 10.1103/PhysRevLett.21.1748 .
- ^ Эшкрофт, Северо-Запад (6 мая 2004 г.). «Металлические сплавы с преобладанием водорода: высокотемпературные сверхпроводники?» . Письма о физических отзывах . 92 (18): 187002. Бибкод : 2004PhRvL..92r7002A . doi : 10.1103/PhysRevLett.92.187002 . ПМИД 15169525 .
- ^ Дикман, Мэтью Дж.; Шварц, Бенджамин В.Г.; Латтернер, Сьюзен Э. (27 июля 2017 г.). «Низкоразмерные нитридосиликаты, выращенные из флюса Ca/Li: пустотный металл Ca8In2SiN4 и полупроводник Ca3SiN3H». Неорганическая химия . 56 (15): 9361–9368. doi : 10.1021/acs.inorgchem.7b01532 . ПМИД 28749660 .
- ^ Цао, Ю; Кирсанова Мария Александровна; Очи, Масаюки; Аль Максуд, Валид; Чжу, Тонг; Рай, Рохит; Гао, Шэнхань; Цумори, Тацуя; Кобаяши, Синтаро; Кавагути, Сёго; Абу-Хамад, Эди; Куроки, Кадзухико; Тассель, Седрик; Абакумов Артем М.; Кобаяши, Ёдзи (26 сентября 2022 г.). «Топохимический синтез Ca 3 CrN 3 H с использованием ротационного структурного превращения для каталитического синтеза аммиака» . Angewandte Chemie, международное издание . 61 (39): e202209187. дои : 10.1002/anie.202209187 . ISSN 1433-7851 . ПМИД 35929578 . S2CID 251349324 .
- ^ Бейли, Марк С.; Обровац, Марк Н.; Байе, Эмили; Рейнольдс, Томас К.; Закс, Дэвид Б.; ДиСальво, Фрэнсис Дж. (сентябрь 2003 г.). «Ca 6 [Cr 2 N 6 ]H, первый четвёртый нитрид-гидрид». Неорганическая химия . 42 (18): 5572–5578. дои : 10.1021/ic0343206 . ISSN 0020-1669 . ПМИД 12950205 .
- ^ Сихла, Т.; Альторфер, Ф.; Хольвайн, Д.; Рейманн, К.; Штойбе, М.; Вжесински Дж.; Джейкобс, Х. (1997). «Определение кристаллической структуры фазы гидрид-имид-нитрида стронция - Sr2(H)N/SrNH или Sr2(D)N/SrND - рентгеновским, нейтронным и синхротронным излучением». Журнал неорганической и общей химии (на немецком языке). 623 (1–6): 414–422. дои : 10.1002/zaac.19976230166 . ISSN 0044-2313 .
- ^ Блачковски, Бьёрн; Шлейд, Томас (ноябрь 2007 г.). «Представление и кристаллическая структура нитрида гидрида лития-стронция LiSr2H2N». Журнал неорганической и общей химии . 633 (15): 2644–2648. дои : 10.1002/zaac.200700315 .
- ^ АЛЬТОРФЕР, Ф; БЮРЕР, В; ВИНКЛЕР, Б; КОДДЕНС, Г; ЭССМАН, Р; ДЖЕЙКОБС, Х. (май 1994 г.). «Скачковая диффузия H- в нитрид-гидриде бария Ba2NH». Ионика твердого тела . 70–71: 272–277. дои : 10.1016/0167-2738(94)90322-0 .
- ^ Фальб, Натаниэль В.; Ной, Дженнифер Н.; Бесара, Тиглет; Уэлен, Джеффри Б.; Сингх, Дэвид Дж.; Зигрист, Тео (04 марта 2019 г.). «Ba 3 CrN 3 H: новый нитрид-гидрид с тригонально-планарным Cr 4+» . Неорганическая химия . 58 (5): 3302–3307. doi : 10.1021/acs.inorgchem.8b03367 . ISSN 0020-1669 . ПМИД 30762348 . S2CID 73438467 .
- ^ Зигрист, Тео; Сингх, Дэвид Дж.; Уэлен, Джеффри Б.; Бесара, Тиглет; Ной, Дженнифер Н.; Фальб, Натаниэль В. (2019). «Ba3CrN3H: новый нитрид-гидрид с тригонально-планарным Cr4+» . Неорганическая химия . 58 (5): 3302–3307. doi : 10.26434/chemrxiv.7418429 . ПМИД 30762348 . S2CID 239569566 .
- ^ Блачковски, Бьёрн; Шлейд, Томас (август 2012 г.). «Европий смешанной валентности в нитрид-гидриде LiEu2NH3». Журнал неорганической и общей химии . 638 (10): 1592. doi : 10.1002/zaac.201204051 .
- ^ Цзинь, ЧанЦин; Сеперли, Дэвид (8 марта 2023 г.). «Возникли надежды на сверхпроводимость при комнатной температуре, но сомнения остаются». Природа . 615 (7951): 221–222. Бибкод : 2023Natur.615..221J . дои : 10.1038/d41586-023-00599-9 . ПМИД 36890377 . S2CID 257407330 .
- ^ Петерсон, Д.Т.; Нельсон, С.О. (август 1981 г.). «Равновесное давление водорода в системе Th-NH». Журнал менее распространенных металлов . 80 (2): 221–226. дои : 10.1016/0022-5088(81)90095-3 .