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Nitruro de hidruro

En química , un hidridonitruro ( nitrurohidruro , nitruro hidruro o hidruro nitruro ) es un compuesto químico que contiene iones hidruro ( H − ) y nitruro ( N 3− ) . Estos compuestos inorgánicos se diferencian de las amidas e imidas inorgánicas porque el hidrógeno no comparte un enlace con el nitrógeno y, por lo general, contienen una mayor proporción de metales. [ cita requerida ]

Estructura

El ion hidruro H − se estabiliza al estar rodeado de elementos electropositivos como los álcalis o los alcalinotérreos . [1] Existen compuestos cuaternarios en los que el nitrógeno forma un complejo con enlaces a un elemento de transición o del grupo principal. El hidruro requiere la presencia de otro elemento alcalinotérreo. [1]

Producción

Los hidridonitruros se pueden producir mediante un proceso llamado síntesis autopropagante de alta temperatura (SHS), en el que un nitruro metálico se enciende en una atmósfera de hidrógeno. [2]

Un metal (Ti, Zr, Hf, Y) también puede encenderse en una atmósfera que mezcla hidrógeno y nitrógeno, y se forma un hidridonitruro de forma exotérmica. [3]

La técnica del fundente de metal fundido implica disolver nitruros e hidruros de metal en un exceso de metal alcalinotérreo fundido, calentándolo hasta que todo esté fundido y luego enfriándolo hasta que se formen cristales, pero el metal aún está líquido. Al drenar el metal líquido (y centrifugarlo ), quedan los cristales de hidridonitruro. Un metal fundido eutéctico permite enfriarlo más. [1]

Si se utiliza un metal alcalino líquido como fundente para hacer crecer un cristal de hidridonitruro, el exceso de metal se puede eliminar utilizando amoníaco líquido . [4]

Propiedades

Algunos hidridonitruros son sensibles al vapor de agua en el aire. [5] Para los compuestos no estequiométricos , a medida que aumenta la proporción de hidrógeno, las dimensiones de la celda unitaria también aumentan, por lo que el hidrógeno no solo llena los agujeros. [6] Cuando se calientan a una temperatura suficientemente alta, los hidridonitruros pierden hidrógeno primero para formar un nitruro o aleación metálica. [7]

Superconductor a temperatura ambiente

Se afirma que un hidruro de lutecio dopado con nitrógeno es un superconductor a temperatura ambiente de hasta 21 °C a una presión de 1 GPa , que es considerablemente más baja que la de otros polihidruros . [8] Esto se ha llamado "materia roja" [9] ya que es rojo a alta presión, pero azul en condiciones ambientales. [10] [11] La afirmación ha sido recibida con cierto escepticismo, ya que fue realizada por el mismo equipo que hizo afirmaciones similares retractadas por Nature en 2022, [12] [13] [14] [15] [16] afirmó la observación de hidrógeno metálico sólido en 2016, así como otras acusaciones. [17] Los primeros intentos de replicar los resultados han fracasado. [18] [19] Ashcroft sugirió en 1968 [20] que el hidrógeno metálico podría ser superconductor a grandes presiones y en 2004, de manera similar, que los hidruros densos del grupo IVa (como el nuevo material) también podrían ser superconductores a presiones más accesibles. [21]

Lista

Referencias

  1. ^ abcdef Falb, Nathaniel W.; Neu, Jennifer N.; Besara, Tiglet; Whalen, Jeffrey B.; Singh, David J.; Siegrist, Theo (14 de febrero de 2019). "Ba3CrN3H: un nuevo nitruro-hidruro con Cr trigonal planar". Química inorgánica . 58 (5): 3302–3307. doi :10.1021/acs.inorgchem.8b03367. PMID  30762348. S2CID  73438467.
  2. ^ ab Aleksanyan, AG; Aghajanyan, NN; Dolukhanyan, SK; Mnatsakanyan, NL; Harutyunyan, Kh.S; Hayrapetyan, VS (enero de 2002). "Síntesis de hidridonitruros y carbohidruros de circonio por radiación térmica" (PDF) . Journal of Alloys and Compounds . 330–332: 559–563. doi :10.1016/S0925-8388(01)01519-5.
  3. ^ Dolukhanyan, SK; Aleksanyan, AG; Shekhtman, V. Sh.; Hakobyan, HG; Mayilyan, DG; Aghadjanyan, NN; Abrahamyan, KA; Mnatsakanyan, NL; Ter-Galstyan, OP (2 de julio de 2010). "Síntesis de hidruros de metales de transición y un nuevo proceso para la producción de aleaciones de metales refractarios: una revisión automática". Revista internacional de síntesis autopropagante a alta temperatura . 19 (2): 85–93. doi :10.3103/S1061386210020020. S2CID  137089432.
  4. ^ ab Niewa, R.; Zherebtsov, DA (enero de 2002). "Redeterminación de la estructura cristalina del monohidruro de mononitruro de tetralitio, Li4NH". Zeitschrift für Kristallographie - Nuevas estructuras cristalinas . 217 (JG): 317–318. doi : 10.1524/ncrs.2002.217.jg.317 . ISSN  2197-4578.
  5. ^ ab Brice, Jean-François; Motte, Jean-Pierre; Courtois, Alain; Protas, Jean; Aubry, Jacques (febrero de 1976). "Etude estructurale de Ca2NH par difraction des rayons X, difraction des neutrons et résonance magnétique nucléaire du proton dans le solide" [Estudio estructural del Ca 2 NH mediante difracción de rayos X, difracción de neutrones y resonancia magnética nuclear de protones en el sólido ]. Revista de química del estado sólido . 17 (1–2): 135–142. Código Bib : 1976JSSCh..17..135B. doi :10.1016/0022-4596(76)90213-9.
  6. ^ abcdef Hampton, Michael D.; Schur, Dmitry V.; Zaginaichenko, Svetlana Yu; Trefilov, VI (6 de diciembre de 2012). "Peculiaridades estructurales de los hidridonitruros multicomponentes basados ​​en metales de los grupos IV-V producidos por el método SHS". Ciencia de los materiales de hidrógeno y química de los hidruros metálicos . Springer Science & Business Media. pág. 361. doi :10.1007/978-94-010-0558-6_35. ISBN 978-94-010-0558-6.
  7. ^ abc Dolukhanyan, S (mayo de 1995). "Interacción del hafnio con hidrógeno y nitrógeno en el régimen de combustión". Revista internacional de energía del hidrógeno . 20 (5): 391–395. Bibcode :1995IJHE...20..391D. doi :10.1016/0360-3199(94)00059-9.
  8. ^ a b C Dasenbrock-Gammon, Nathan; Más sarcástico, Elliot; McBride, Raymond; Pasan, Hiranya; Durkee, Dylan; Khalvashi-Sutter, Nugzari; Munasinghe, Sasanka; Dissanayake, Sachith E.; Lawler, Keith V.; Salamat, Ashkan; Días, Ranga P. (2023-03-09). "Evidencia de superconductividad cercana al ambiente en un hidruro de lutecio dopado con N". Naturaleza . 615 (7951): 244–250. Código Bib :2023Natur.615..244D. doi :10.1038/s41586-023-05742-0. ISSN  0028-0836. Número de identificación personal  36890373. Número de identificación personal  257407449.(Retirado, véase doi :10.1038/s41586-023-06774-2, PMID  37935926)
  9. ^ Crane, Leah (8 de marzo de 2023). «El superconductor de 'materia roja' podría transformar la electrónica, si funciona». New Scientist . 257 (3430): 9. doi :10.1016/S0262-4079(23)00455-4. S2CID  257625692.
  10. ^ Chang, Kenneth (8 de marzo de 2023). «Nuevo superconductor a temperatura ambiente ofrece posibilidades tentadoras». The New York Times . Consultado el 9 de marzo de 2023 .
  11. ^ Servicio, Robert F. (8 de marzo de 2023). "Un cristal azul "revolucionario" resucita la esperanza de una superconductividad a temperatura ambiente". Science . 379 (6636). doi :10.1126/science.adh4968.
  12. ^ Dasenbrock-Gammon, Nathan; Más sarcástico, Elliot; McBride, Raymond; Pasan, Hiranya; Durkee, Dylan; Khalvashi-Sutter, Nugzari; Munasinghe, Sasanka; Dissanayake, Sachith E.; Lawler, Keith V.; Salamat, Ashkan; Dias, Ranga P. (9 de marzo de 2023). "Evidencia de superconductividad cercana al ambiente en un hidruro de lutecio dopado con N". Naturaleza . 615 (7951): 244–250. Código Bib :2023Natur.615..244D. doi :10.1038/s41586-023-05742-0. PMID  36890373. S2CID  257407449 - a través de www.nature.com.(Retirado, véase doi :10.1038/s41586-023-06774-2, PMID  37935926)
  13. ^ Woodward, Aylin (8 de marzo de 2023). "El avance científico que podría hacer que las baterías duren más". Wall Street Journal .
  14. ^ "Un cristal azul 'revolucionario' resucita la esperanza de superconductividad a temperatura ambiente". www.science.org .
  15. ^ Margo Anderson (8 de marzo de 2023). "Superconductividad a temperatura ambiente declarada". IEEE Spectrum . Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos .
  16. ^ Wood, Charlie; Savitsky, Zack (8 de marzo de 2023). "El descubrimiento de un superconductor a temperatura ambiente encuentra resistencia". Revista Quanta . Fundación Simons . Consultado el 14 de marzo de 2023 .
  17. ^ Garisto, Dan (9 de marzo de 2023). "Las acusaciones de mala conducta científica aumentan a medida que un físico hace su mayor afirmación hasta el momento". Física . 16 : 40. Bibcode :2023PhyOJ..16...40G. doi : 10.1103/Physics.16.40 . S2CID  257615348.
  18. ^ Wilkins, Alex (17 de marzo de 2023). «El superconductor de 'materia roja' puede no ser un material maravilloso después de todo». New Scientist .
  19. ^ Ming, Xue; Zhang, Ying-Jie; Zhu, Xiyu; Li, Qing; Él, Chengping; Liu, Yuecong; Huang, Tian Heng; Liu, Gan; Zheng, Bo; Yang, Huan; Sol, Jian; Xi, Xiaoxiang; Wen, Hai-Hu (11 de mayo de 2023). "Ausencia de superconductividad cercana al ambiente en LuH2 ± xNy". Naturaleza . 620 (7972): 72–77. doi :10.1038/s41586-023-06162-w. ISSN  1476-4687. PMC 10396964 . PMID  37168015. S2CID  258638296. 
  20. ^ Ashcroft, NW (23 de diciembre de 1968). "Hidrógeno metálico: ¿un superconductor de alta temperatura?". Physical Review Letters . 21 (26): 1748–1749. Código Bibliográfico :1968PhRvL..21.1748A. doi :10.1103/PhysRevLett.21.1748.
  21. ^ Ashcroft, NW (6 de mayo de 2004). "Aleaciones metálicas con predominio de hidrógeno: ¿superconductores de alta temperatura?". Physical Review Letters . 92 (18): 187002. Bibcode :2004PhRvL..92r7002A. doi :10.1103/PhysRevLett.92.187002. PMID  15169525.
  22. ^ Dickman, Matthew J.; Schwartz, Benjamin VG; Latturner, Susan E. (27 de julio de 2017). "Nitridosilicatos de baja dimensión obtenidos a partir de fundente Ca/Li: metal vacío Ca8In2SiN4 y semiconductor Ca3SiN3H". Química inorgánica . 56 (15): 9361–9368. doi :10.1021/acs.inorgchem.7b01532. PMID  28749660.
  23. ^ Cao, Yu; Kirsanova, Maria A.; Ochi, Masayuki; Al Maksoud, Walid; Zhu, Tong; Rai, Rohit; Gao, Shenghan; Tsumori, Tatsuya; Kobayashi, Shintaro; Kawaguchi, Shogo; Abou-Hamad, Edy; Kuroki, Kazuhiko; Tassel, Cédric; Abakumov, Artem M.; Kobayashi, Yoji (26 de septiembre de 2022). "Síntesis topoquímica de Ca 3 CrN 3 H que implica una transformación estructural rotacional para la síntesis catalítica de amoníaco". Angewandte Chemie International Edition . 61 (39): e202209187. doi : 10.1002/anie.202209187 . ISSN  1433-7851. Número de modelo: PMID  35929578. Número de modelo: S2CID  251349324.
  24. ^ Bailey, Mark S.; Obrovac, Mark N.; Baillet, Emilie; Reynolds, Thomas K.; Zax, David B.; DiSalvo, Francis J. (septiembre de 2003). "Ca 6 [Cr 2 N 6 ]H, el primer nitruro-hidruro cuaternario". Química inorgánica . 42 (18): 5572–5578. doi :10.1021/ic0343206. ISSN  0020-1669. PMID  12950205.
  25. ^ Sichla, Th.; Altorfer, F.; Hohlwein, D.; Reimann, K.; Steube, M.; Wrzesinski, J.; Jacobs, H. (1997). "Kristallstrukturbestimmung an una fase de hidrido-imida-nitruro de estroncio - Sr2 (H) N / SrNH bzw. Sr2 (D) N / SrND - con Röntgen-, Neutronen- und Synchrotron-Strahlung". Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie (en alemán). 623 (1–6): 414–422. doi :10.1002/zaac.19976230166. ISSN  0044-2313.
  26. ^ Blaschkowski, Björn; Schleid, Thomas (noviembre de 2007). "Darstellung und Kristallstruktur des LiSr2H2N-hidridnitridos de litio-estroncio". Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie . 633 (15): 2644–2648. doi :10.1002/zaac.200700315.
  27. ^ ALTORFER, F; BUHRER, W; WINKLER, B; CODDENS, G; ESSMANN, R; JACOBS, H (mayo de 1994). "Difusión de salto de hidrógeno en hidruro de bario-nitruro Ba2NH". Solid State Ionics . 70–71: 272–277. doi :10.1016/0167-2738(94)90322-0.
  28. ^ Falb, Nathaniel W.; Neu, Jennifer N.; Besara, Tiglet; Whalen, Jeffrey B.; Singh, David J.; Siegrist, Theo (4 de marzo de 2019). "Ba3CrN3H: un nuevo nitruro-hidruro con Cr4+ trigonal planar". Química inorgánica . 58 (5): 3302–3307. doi :10.1021/acs.inorgchem.8b03367. ISSN  0020-1669. PMID  30762348. S2CID  73438467.
  29. ^ Siegrist, Theo; Singh, David J.; Whalen, Jeffrey B.; Besara, Tiglet; Neu, Jennifer N.; Falb, Nathaniel W. (2019). "Ba3CrN3H: un nuevo nitruro-hidruro con Cr4+ trigonal planar". Química inorgánica . 58 (5): 3302–3307. doi :10.26434/chemrxiv.7418429. PMID  30762348. S2CID  239569566.
  30. ^ Blaschkowski, Björn; Schleid, Thomas (agosto de 2012). "Europio de valencia mixta en el nitruro hidruro LiEu2NH3". Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie . 638 (10): 1592. doi :10.1002/zaac.201204051.
  31. ^ Jin, ChangQing; Ceperly, David (8 de marzo de 2023). "Se han generado esperanzas en torno a la superconductividad a temperatura ambiente, pero persisten las dudas". Nature . 615 (7951): 221–222. Bibcode :2023Natur.615..221J. doi :10.1038/d41586-023-00599-9. PMID  36890377. S2CID  257407330.
  32. ^ Peterson, DT; Nelson, SO (agosto de 1981). "Presiones de hidrógeno en equilibrio en el sistema Th-NH". Journal of the Less Common Metals . 80 (2): 221–226. doi :10.1016/0022-5088(81)90095-3.