氮化物是氮與電負性比它小的元素形成的二元化合物。由過渡元素和氮直接化合生成的氮化物又稱金屬型氮化物。它們屬於 “間充化合物”，因氮原子占據著金屬晶格中的間隙位置而得名。這種化合物在外觀、硬度和導電性方面似金屬，一般都是硬度大、熔點高、 化學性質穩定，並有導電性。鈦、釩、鋯、鉭等的氮化物堅硬難熔，具有耐化學腐蝕、耐高溫等特 點。例如，TiN熔點為2 930～2 950℃，是熱和電的良導體，低溫下有超導性，是製造噴氣發動機的材料。ZrN在低溫有超導性，現用作反應堆材料。
基本介紹
介紹,分類,常見氮化物及特性,套用,
介紹
氮與電負性比它小的元素所形成的二元化合物。疊氮化物 及氮與氫、鹵素和氧族元素的化合物不屬 氮化物。一般指固體氮化物，並主要指 金屬氮化物。例如氮化鋰Li3N、氮化鎂 Mg3N2、氮化鋁AlN、氮化鈦TiN、氮化 鉭TaN等。多數難熔，熱穩定性很高。有 些是金屬加熱後直接與氮化合而成，有些 是由金屬、金屬氧化物或金屬氯化物在氨 氣流中加熱而得。硼、磷、矽等非金屬亦有 氮化物（BN、P3N5、Si3N4）存在，對熱都 十分穩定，其中BN特別穩定。
分類
氮化物是氮與電負性小的元素形成的二元化合物，不包括氮與氫、氮與鹵素的化合物及疊氮化物。按結構不同，氮化物可分為：
① 離子型氮化物 主要是氮與Ⅰ A，ⅡA族活潑金屬形成的氮化物，如氮化鋰Li3N，氮化鈣Ca3N2等。這類氮化物熱穩定性低，加熱至400℃時分解為氮和相應元素； 它們極易水解，與水蒸氣作用放出氨並生成金屬氫氧化物，如：Li3N+3H2O=3LiOH+NH3
②金屬型氮化物 氮與過渡金屬形成的氮化物，如氮化錳Mn5N2，氮化鎢W2N3，氮化鋯ZrN等。這類氮化物具有高硬度、高熔點、高熱穩定性的特點。它們大多是氮原子填充在金屬結構的間隙中，屬於“間隙化合物”，具有金屬的性質，不與水反應，有導電性。
③ 共價型氮化物 與磷、矽、硼等非金屬元素所形成的氫化物，如氮化磷P3N5，氮化矽Si3N4，氮化硼BN等。這類氮化物非常穩定。
④過渡型氮化物 與銅、鋅分族等金屬元素所形成的氮化物，如氮化銀Ag3N等。
常見氮化物及特性
氮化矽1857年由印度人咼賀烈爾 （F.Wohler）最早合成。屬六方晶系，有α型（低溫）及β型（高溫）的變態。當溫度升高到1600℃時，由α型轉變成β型，轉變回來是困難的。α與β型的物理性質見表。其熱導率較高，熱膨脹係數小，抗熱震性好，高溫強度及耐磨性好。但在高溫氧化氣氛中，1200～1400℃開始氧化，1400℃以上則劇烈氧化。
氮化矽的合成方法有將矽粉磨細在N2氣中加熱到1200～1450℃形成3Si+4N2=2Si3N4+737J的放熱反應。其反應速度較慢，如加入少量的Fe、Co、Ni、Cr、Cu等可加速反應。但對α、β的生成比例或性質有影響。如在N2氣中加NH3或H2等最後能加速反應，而在1350℃以下反應多生成α型。或者矽石加炭在N2氣中加熱的方法，是在1550℃以上生成SiC，因此須加入百分之幾的Fe2O3，使之在較低的溫度下完成Si3N4的反應，然後用鹽酸將Fe的化合物除去。
氧氮化鋁矽（Sialon） Si-Al-O-N系固溶體。屬β-Si3N4型結晶結構，具有抗氧化性強、耐侵蝕、強度高等優點。
氧氮化矽（Si2N2O）是用高純矽粉和SiO2粉按分子比3∶1混合、磨細、通入80%N2和20%H2的混合氣體加熱到1450℃時而製得。
氮化鋁1862年由德國人古茨爾（Geuther）合成的。它是六方晶系、有鉛鋅礦（六角）型結晶、呈白色、單晶為無色透明，密度為3.26g/cm3，升華溫度2450℃。製品耐壓強度高，熱導率低，線膨脹係數稍大些。
氮化硼和石墨的結晶相似，呈六角板狀，有脂肪感，呈白色，故人們稱為白色石墨。密度為2.2g/cm3，化學性質呈中性，在還原氣氛下穩定到2000℃以上。是有希望的高溫結構材料。
套用
由ⅢA、ⅣA族元素和氮直接化合生成的 氮化物具有共價結構，稱為共價型氮化物。BN 是一種鱗片狀六方結構，它的晶體結構和理化 性質與石墨相似，因而稱為“白石墨”或“白炭 黑”，密度2.25克/立方厘米。它的耐熱性、耐蝕性 和潤滑性都好，不導電。在電子、冶金、化工及 尖端技術上有較大套用。這種晶型的BN在5 ～9千兆帕（5～9萬大氣壓）和1200～ 1500℃溫度下，用鹼金屬、鹼土金屬為催化劑， 可轉變為另一種立方晶系的金剛硼，這種轉變與石墨轉變為金剛石相似。
金剛硼的硬度大於金剛石，是特殊的耐磨材料和切削材料。又因它不被熔融鐵浸蝕，可製造模具及坩堝的襯裡。 Si3N4是高性能陶瓷材料，用於冶金、飛機、機械、電子、原子能等工業。鹼金屬和鹼土金屬氮化物又稱離子型氮化物，它們的熱穩定性較差， 容易水解產生氨氣和金屬氫氧化物，實用意義不大。
