Lithiumnitrid

Kristallstruktur
__ Li+ __ N3−
Allgemeines
Name	Lithiumnitrid
Verhältnisformel	Li3N
CAS-Nummer	26134-62-3
Kurzbeschreibung	rotbrauner Feststoff mit ammoniakartigem Geruch[1]
Eigenschaften
Molare Masse	34,83 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	1,38 g·cm−3 [1]
Schmelzpunkt	845 °C [1]
Löslichkeit	reagiert heftig mit Wasser[1]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [2] Gefahr H- und P-Sätze H: 260-314 P: 223-​231+232-​280-​305+351+338-​370+378-​422Vorlage:P-Sätze/Wartung/mehr als 5 Sätze [2] EU-Gefahrstoffkennzeichnung [3][1] Leicht- entzündlich Ätzend (F) (C) R- und S-Sätze R: 11-14-34 S: 8-20-26-30-36/37/39-45
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

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Lithiumnitrid, Li₃N, ist eine chemische Verbindung, die aus Lithium und Stickstoff aufgebaut ist.

Synthese

Lithiumnitrid wird durch Reaktion von Lithium mit Stickstoff hergestellt. Die Reaktion läuft schon bei Raumtemperatur ab, jedoch sehr langsam, so dass zur Synthese von Lithiumnitrid meist höhere Temperaturen verwendet werden:^[4]

$ \mathrm {6\ Li\ +N_{2}\ \xrightarrow {100^{\circ }C} \ 2\ Li_{3}N} $

Struktur

Im Lithiumnitrid bilden die Lithiumatome graphitähnliche hexagonale Ringe, in deren Zentrum sich ein Stickstoffatom befindet. Weitere Lithiumatome befinden sich oberhalb und unterhalb des Stickstoffkerns, so dass jeder Stickstoff in einer hexagonal-bipyramidalen Geometrie von acht Lithiumkernen umgeben ist.^[4][5]

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Lithiumnitrid ist ein feines, rot-braunes Pulver mit einer Dichte von 1,38 g·cm⁻³ bei Standardbedingungen. Es schmilzt bei 845 °C und ist unter Ausschluss von Feuchtigkeit und Luft stabil.^[6] Lithiumnitrid ist ein guter Ionenleiter.^[7]

Die Bildungsenthalpie von Lithiumnitrid beträgt -207 kJ/mol.^[8]

Chemische Eigenschaften

Lithiumnitrid ist eine Superbase, da das N³⁻-Ion stark basisch reagiert. Mit Wasser hydrolysiert Lithiumnitrid zu Lithiumhydroxid und Ammoniak.^[4]

$ \mathrm {Li_{3}N\ +\ 3\ H_{2}O\longrightarrow \ 3\ LiOH\ +\ NH_{3}} $

Beim Erhitzen im Wasserstoffstrom bildet sich Lithiumhydrid.^[9] Als Zwischenstufen entstehen Lithiumamid (LiNH₂) und Lithiumimid (Li₂NH).^[10]

$ \mathrm {2\ Li_{3}N\ +\ 3\ H_{2}\longrightarrow \ 6\ LiH\ +\ \ N_{2}\uparrow } $

Beim Erhitzen von Lithiumnitrid mit Metallchloriden bilden sich Lithiumchlorid und das betreffende Metallnitrid.^[9]

Verwendung

In der Metallurgie wird Lithiumnitrid zum Einbringen von Stickstoff in Legierungen verwendet.^[11]

Forscher der National University of Singapore entdeckten, dass Lithiumnitrid bis zu 9,3 % Wasserstoff aufnehmen kann. Dabei werden die Wasserstoffatome ins Kristallgitter des Nitrids eingelagert. Für eine Anwendung sind allerdings die notwendigen Temperaturen von 255 °C noch zu hoch.^[12][13]

Einzelnachweise