Нитриды, соед. азота с металлами и более электроположительными, чем N, неметаллами. По типу хим. связи Н. делят на ионные, ковалентные и металлоподобные (ионно-ковалентно-металлические). Атомыазота в нитридах могут принимать электроны партнера (образуется стабильная электронная конфигурация s2p6)или отдавать электрон партнеру (стабильная конфигурация sp3). В первом случае соед. обладают четко выраженной ионной связью, во втором-типично металлич., причем в обоих случаях им сопутствует определенная доля ковалентной составляющей. Ковалентная связь является основной в соединениях азота с бором и кремнием.
Нитриды с преим. ионной связью образуют металлы I и II гр. периодич. системы (табл. 1), атомы которых имеют внеш. s-электроны. Эти нитриды имеют составы, отвечающие обычным валентным соотношениям, что обусловливает их ионный характер (они подвергаются гидролизу с выделением NH3, обладают высоким электрич. сопротивлением, проявляют полупроводниковые свойства).
К ковалентным нитридам относят бора нитрид, кремния нитрид, а также алюминия нитрид, нитриды галлия (см. Галлий)и индия (InN, кристаллич. решетка гексагональная, т. пл. 1200°С, DH0обp —17,2 кДж/моль). Ковалентные нитриды - диэлектрики; полупроводники с широкой запрещенной зоной.
Табл.1.- СВОЙСТВА ИОННЫХ НИТРИДОВ
Нитриды с преим. металлической связью образуют переходные металлы. Эти соед. характеризуются широкими областями гомогенности, высокой электрич. проводимостью и ее положительным температурным коэф., высокими температурами плавления, твердостью, высокой энтальпией образования (табл. 2).
Табл. 2.-СВОЙСТВА МЕТАЛЛОПОДОБНЫХ НИТРИДОВ
* Т-ра разложения.
Мех. свойства нитридов зависят от прочности хим. связи, степени ее ковалентности, а также от структуры (величины зерен, состояния границ зерен, степени дефектности кристаллич. решетки). Большинство нитридов очень твердые и хрупкие вещества, их пластич. деформация возможна только при высоких температурах и напряжениях.
При нагр. на воздухе и в среде О2 Н. разрушаются с образованием оксидов и выделением в осн. N2. Hитриды бора, Si, Al, In, Ga и переходных металлов IV гр. устойчивы при нагр. в вакууме, нитриды элементов V, VI и VIII гр. разлагаются с выделением N2 и последоват. образованием низших нитридов и твердых растворов азота в металлах. С углеродом Нитриды взаимод. с образованием карбидов, а также твердых растворов нитридов и карбидов-к а р б о н и т р и д о в. нитриды металлов I и II гр. легко гидролизуются, разлагаются минер. кислотами и растворами щелочей. Нитриды переходных металлов, Al, In, Ga, а также В и Si устойчивы к действию большинства кислот и щелочей, не взаимод. с водой.
Получают нитриды из элементов при высоких температурах в атмосфере N2 или NH3, а также восстановлениемоксидов и галогенидов металлов в присутствии азота. Синтез из элементов может осуществляться Э режиме горения, т. к. в результате реакции выделяется большое кол-во тепла, либо в плазме в дуговых, высокочастотных и сверхвысокочастотныя плаз-мотронах. В результате быстрого охлаждения из парогазо-вой смеси плазменным методом получают ультрадисперсные порошки Н. с размером частиц 10-100 нм.
Эти реакции проходят обычно при температурах выше 800 °С. Осаждение Н. из газовой фазы используют обычно для получения покрытий- Получают нитриды также термич. разложением аммиакатов галогенидов металлов.
Компактные изделия из порошков нитриды получают спеканием предварительно спрессованных порошков, горячим прессованием, реакц. спеканием. Спекание заготовок, спрессованных из порошков нитридов, может осуществляться в среде N2, азотсодержащих восстановит. газов или в вакууме. Горячим прессованием получают изделия с меньшей остаточной пористостью, чем при спекании. Однако применяемые при горячем прессовании графитовые прессформы служат источником загрязнения Н. углеродом. Реакц. спекание совмещение процессов образования нитридов и их спекания - интенсифицирует уплотнение изделий по сравнению с обычным спеканием предварительно спрессованных заготовок из порошков заранее полученных нитридов. Уд. объем образующейся фазы нитридов больше уд. объема исходного металла, что приводит к снижению пористости.
Области применения нитридов весьма разнообразны. Наиб. развито использование огнеупорных свойств некоторых ковалентных нитридов -BN, SiN, AlN, а также их сложных соед. и разл. материалов на их основе. Нитриды используют для футеровки, изготовления огнеупорных тиглей, муфелей, чехлов термопар, крепления транзисторов, цоколей электронных ламп, устройств ядерной техники, высокотемпературной смазки, в произ-ве твердосплавного и абразивного инструмента и др. Металлоподобные нитриды переходных металлов - компоненты твердых сплавов, их используют при произ-ве огнеупорных тиглей, лодочек для испарения Аl, в качестве износостойких покрытий на твердосплавном режущем инструменте, для поверхностного упрочнения деталей машин и механизмов. Нитриды входят в состав жаропрочных и жаростойких композиц. материалов, в т.ч. керметов.