Compuesto químico
El nitruro de magnesio , cuya fórmula química es Mg3N2 , es un compuesto inorgánico de magnesio y nitrógeno . A temperatura y presión ambiente es un polvo de color amarillo verdoso .
Preparación
- Al pasar nitrógeno seco sobre magnesio calentado a 800 °C:
- 3Mg + N2 → Mg3N2
- 3Mg + 2NH3 → Mg3N2 + 3H2
Química
El nitruro de magnesio reacciona con el agua para producir hidróxido de magnesio y gas amoníaco , al igual que muchos nitruros metálicos .
- Mg3N2 (s) + 6H2O ( l) → 3Mg(OH) 2 ( ac) + 2NH3 ( g )
De hecho, cuando se quema magnesio en el aire, se forma algo de nitruro de magnesio además del producto principal, óxido de magnesio .
La descomposición térmica del nitruro de magnesio produce gas magnesio y nitrógeno (a 700-1500 °C).
A altas presiones, se sugirió y descubrió posteriormente la estabilidad y formación de nuevos nitruros ricos en nitrógeno (relación N/Mg igual o mayor a uno). [ 2 ] [ 3] [4] Estos incluyen los sólidos Mg2N4 y MgN4 que se vuelven termodinámicamente estables cerca de 50 GPa. [5] El Mg2N4 está compuesto de cis - tetranitrógeno exótico N4−4Especies con órdenes de enlace NN cercanos a uno. Este compuesto Mg2N4 se recuperó a condiciones ambientales, junto con el N4−4unidades, marcando sólo la cuarta entidad polinitrógena estabilizada a granel en condiciones ambientales.
Usos e historia
Al aislar el argón , William Ramsay pasó aire seco sobre cobre para eliminar el oxígeno y sobre magnesio para eliminar el nitrógeno , formando nitruro de magnesio.
El nitruro de magnesio fue el catalizador en la primera síntesis práctica de borazón ( nitruro de boro cúbico ). [6]
Robert H. Wentorf, Jr. intentaba convertir la forma hexagonal del nitruro de boro en la forma cúbica mediante una combinación de calor, presión y un catalizador. Ya había probado todos los catalizadores lógicos (por ejemplo, los que catalizan la síntesis del diamante ), pero sin éxito.
Por desesperación y curiosidad (lo llamó el enfoque de "cometer el máximo número de errores" [7] ), añadió un poco de alambre de magnesio al nitruro de boro hexagonal y le aplicó la misma presión y el mismo tratamiento térmico. Cuando examinó el alambre bajo un microscopio, encontró pequeños grumos oscuros adheridos a él. Estos grumos podían rayar un bloque pulido de carburo de boro , algo que solo se sabía que hacía el diamante.
Del olor a amoniaco, causado por la reacción del nitruro de magnesio con la humedad del aire, dedujo que el metal magnesio había reaccionado con el nitruro de boro para formar nitruro de magnesio, que era el verdadero catalizador.
El nitruro de magnesio también se ha aplicado para sintetizar nanocristales de nitruro de aluminio, nitruro de boro cúbico y nitruros de aluminio y del Grupo 3 [8]. También se ha propuesto como intermediario en un proceso de fijación de nitrógeno libre de combustibles fósiles. [9]
Referencias
- ^ "Resumen de clasificación y etiquetado" . Consultado el 4 de diciembre de 2021 .
- ^ Yu, Shuyin; Huang, Bowen; Zeng, Qingfeng; Oganov, Artem R.; Zhang, Litong; Frapper, Gilles (junio de 2017). "Aparición de nuevas especies similares a moléculas de polinitrógeno, cadenas covalentes y capas en fases de magnesio-nitrógeno Mg x N y bajo alta presión". The Journal of Physical Chemistry C . 121 (21): 11037–11046. doi :10.1021/acs.jpcc.7b00474. ISSN 1932-7447.
- ^ Wei, Shuli; Li, Da; Liu, Zhao; Li, Xin; Tian, Fubo; Duan, Defang; Liu, Bingbing; Cui, Tian (2017). "Polinitruros de metales alcalinotérreos (Mg) a alta presión como posibles materiales de alta energía". Química Física Química . 19 (13): 9246–9252. Bibcode :2017PCCP...19.9246W. doi :10.1039/C6CP08771J. ISSN 1463-9076. PMID 28322368.
- ^ Xia, Kang; Zheng, Xianxu; Yuan, Jianan; Liu, Cong; Gao, Hao; Wu, Qiang; Sun, Jian (25 de abril de 2019). "Sales de pentazolato de metales alcalinotérreos de alta densidad energética y estabilizadas por presión". Revista de química física C. 123 ( 16): 10205–10211. doi :10.1021/acs.jpcc.8b12527. ISSN 1932-7447. S2CID 132258000.
- ^ Laniel, Dominique; Winkler, Bjoern; Koemets, Egor; Fedotenko, Timofey; Bykov, Maxim; Bykova, Elena; Dubrovinsky, Leonid; Dubrovinskaia, Natalia (diciembre de 2019). "Síntesis de sales de magnesio y nitrógeno de aniones polinitrógenos". Nature Communications . 10 (1): 4515. Bibcode :2019NatCo..10.4515L. doi :10.1038/s41467-019-12530-w. ISSN 2041-1723. PMC 6778147 . PMID 31586062.
- ^ RH Wentorf, Jr. (marzo de 1961). "Síntesis de la forma cúbica del nitruro de boro". Journal of Chemical Physics . 34 (3): 809–812. Código Bibliográfico :1961JChPh..34..809W. doi :10.1063/1.1731679.
- ^ Robert H. Wentorf, Jr. (octubre de 1993). "Descubrimiento de un material más duro que el diamante". R&D Innovator . Consultado el 28 de junio de 2006 .
- ^ Zong, Fujian; Meng, Chunzhan; Guo, Zhiming; Ji, Feng; Xiao, Hongdi; Zhang, Xijian; Ma, Jin; Ma, Honglei (2010). "Síntesis y caracterización de polvo de nitruro de magnesio formado por reacción directa de Mg con N2". _Journal of Alloys and Compounds . 508 (1): 172–176. doi :10.1016/j.jallcom.2010.07.224.
- ^ Hu, Yang; Chen, George Z.; Zhuang, Lin; Wang, Zhivong; Jin, Xianbo (2021). "Electrosíntesis indirecta de amoníaco a partir de nitrógeno y agua mediante un ciclo de cloruro de magnesio a presión atmosférica". Cell Reports Physical Science . 2 (5): 100425. Bibcode :2021CRPS....200425H. doi : 10.1016/j.xcrp.2021.100425 . ISSN 2666-3864. S2CID 235555007.
Lectura adicional
- Wu, P.; Tiedje, T. (2018). "Crecimiento por epitaxia de haces moleculares y propiedades ópticas de películas de Mg3N2 " . Applied Physics Letters . 113 (8). AIP : 082101. Bibcode :2018ApPhL.113h2101W. doi :10.1063/1.5035560. S2CID 125356057.
