Compuesto químico
El nitruro de litio es un compuesto de fórmula Li 3 N. Es el único nitruro de metal alcalino estable . El sólido tiene un color rosa rojizo y un alto punto de fusión. [1]
Preparación y manipulación
El nitruro de litio se prepara mediante combinación directa de litio elemental con gas nitrógeno : [2]
- 6 Li + norte 2 → 2 Li 3 norte
En lugar de quemar litio metálico en una atmósfera de nitrógeno, se puede tratar una solución de litio en sodio metálico líquido con N2 . El nitruro de litio reacciona violentamente con el agua para producir amoníaco :
- Li 3 N + 3 H 2 O → 3 LiOH + NH 3
Estructura y propiedades
alfa -Li 3 N (estable a temperatura y presión ambiente) tiene una estructura cristalina inusual que consta de dos tipos de capas, una hoja tiene la composición Li 2 N − contiene centros N de 6 coordenadas y la otra hoja consta solo de cationes de litio. . [3] Se conocen otras dos formas: el nitruro de litio beta , formado a partir de la fase alfa a 4.200 bares (4.100 atm), tiene la estructura de arseniuro de sodio (Na 3 As); El nitruro de litio gamma (misma estructura que el Li 3 Bi) se forma a partir de la forma beta entre 35 y 45 gigapascales (350.000 a 440.000 atm). [4]
El nitruro de litio muestra conductividad iónica para Li + , con un valor de c. 2×10 −4 Ω −1 cm −1 , y una energía de activación (intracristalina) de c. 0,26 eV (aprox. 24 kJ/mol). El dopaje con hidrógeno aumenta la conductividad, mientras que el dopado con iones metálicos (Al, Cu, Mg) la reduce. [5] [6] Se ha determinado que la energía de activación para la transferencia de litio a través de cristales de nitruro de litio (intercristalinos) es mayor en c. 68,5 kJ/mol. [7] La forma alfa es un semiconductor con banda prohibida de c. 2,1 eV. [4]
La reacción con hidrógeno a menos de 300 °C (presión de 0,5 MPa) produce hidruro de litio y amida de litio . [8]
Se ha investigado el nitruro de litio como medio de almacenamiento de gas hidrógeno , ya que la reacción es reversible a 270 °C. Se ha conseguido hasta un 11,5% en peso de absorción de hidrógeno. [9]
La reacción de nitruro de litio con dióxido de carbono produce nitruro de carbono amorfo (C 3 N 4 ), un semiconductor , y cianamida de litio (Li 2 CN 2 ), un precursor de los fertilizantes , en una reacción exotérmica. [10] [11]
Referencias
- ^ Greenwood, Norman N .; Earnshaw, Alan (1997). Química de los Elementos (2ª ed.). Butterworth-Heinemann . ISBN 978-0-08-037941-8.
- ^ E. Döneges "Nitruro de litio" en Manual de química inorgánica preparativa , 2ª ed. Editado por G. Brauer, Academic Press, 1963, Nueva York. vol. 1. pág. 984.
- ^ Ladrador MG; Blake AJ; Edwards PP; Gregorio DH; Hamor TA; DJ Siddon; Smith SE (1999). "Nuevos nitridonickelatos de litio en capas; efecto de la concentración de vacantes de Li en la geometría de coordinación del N y el estado de oxidación del Ni". Comunicaciones químicas (13): 1187–1188. doi :10.1039/a902962a.
- ^ ab Walker, G, ed. (2008). Almacenamiento de hidrógeno en estado sólido: materiales y química . §16.2.1 Nitruro de litio e hidrógeno: una perspectiva histórica.
- ^ Lapón, Torben; Skaarup, Steen; Hooper, Alan (octubre de 1983). "Conductividad iónica del Li 3 N puro y dopado". Iónicos de estado sólido . 11 (2): 97-103. doi :10.1016/0167-2738(83)90045-0.
- ^ Boukamp, licenciado en Letras; Huggins, RA (6 de septiembre de 1976). "Conductividad de iones de litio en nitruro de litio". Letras de Física A. 58 (4): 231–233. Código bibliográfico : 1976PhLA...58..231B. doi :10.1016/0375-9601(76)90082-7.
- ^ Boukamp, licenciado en Letras; Huggins, RA (enero de 1978). "Conductividad iónica rápida en nitruro de litio". Boletín de investigación de materiales . 13 (1): 23–32. doi :10.1016/0025-5408(78)90023-5.
- ^ Goshome, Kiyotaka; Miyaoka, Hiroki; Yamamoto, Hikaru; Ichikawa, Tomoyuki; Ichikawa, Takayuki; Kojima, Yoshitsugu (2015). "Síntesis de amoníaco mediante reacción de desequilibrio de nitruro de litio en condiciones de flujo de hidrógeno". Transacciones de Materiales . 56 (3): 410–414. doi : 10.2320/matertrans.M2014382 .
- ^ Ping Chen; Zhitao Xiong; Jizhong Luo; Jianyi Lin; Kuang Lee Tan (2002). "Interacción del hidrógeno con nitruros y amidas metálicas". Naturaleza . 420 (6913): 302–304. Código Bib :2002Natur.420..302C. doi : 10.1038/naturaleza01210. PMID 12447436. S2CID 95588150.
- ^ Yun Hang Hu, Yan Huo (12 de septiembre de 2011). "Reacción rápida y exotérmica de CO 2 y Li 3 N en materiales sólidos que contienen C – N". La Revista de Química Física A. La Revista de Química Física A 115 (42), 11678-11681. 115 (42): 11678–11681. Código Bib : 2011JPCA..11511678H. doi :10.1021/jp205499e. PMID 21910502.
- ^ Darren Quick (21 de mayo de 2012). "La reacción química consume CO2 para producir energía... y otras cosas útiles". Nuevo Atlas.com . Consultado el 17 de abril de 2019 .
Ver también
