Nitruros son una clase de compuestos químicos que se forman cuando el nitrógeno se combina con componentes de menor electronegatividad, como el silicio o el boro. Aparece en la naturaleza en una variedad de formas. Hay tres tipos diferentes de nitruros: de metales de transición, covalentes e iónicos. Son útiles en una variedad de aplicaciones y tienen características distintas. Estos compuestos de nitruro, cuando se dividen en dos iones, forman un catión y un anión. El anión formado se llama ion nitruro.
En este artículo conoceremos en detalle qué son los nitruros, iones nitruros, su fórmula, valencia, propiedades, tipos y usos.
Tabla de contenidos
- ¿Qué son los nitruros?
- Ejemplos de nitruros
- Propiedades de los nitruros
- Preparación de nitruros
- Tipos de nitruro
- Nitruro, Nitrito y Nitrato
¿Qué son los nitruros?
Los nitruros son compuestos químicos en los que el anión es un ion nitrógeno. Los nitruros se forman cuando un elemento menos electronegativo combina nitrógeno. Tienen una fórmula general de X3norte, x3norte2o XN. Algunos de los ejemplos de nitruros son nitruro de aluminio, nitruro de galio, nitruro de boro, etc. Los aniones presentes en estos compuestos se denominan iones nitruro.
Ion nitruro
Los iones nitruro son aniones presentes en los compuestos de nitruro. El ion nitruro se representa como N3-.
Propiedades básicas de los nitruros
A continuación se muestra una tabla que resume las características básicas de los nitruros:
| Propiedad | nitruro |
|---|---|
| Fórmula | norte3- |
| Cargar | -3 |
| Valencia | -3 |
| Masa atomica | Aproximadamente 14 |
| Radio iónico | Alrededor de las 140 pm |
| Configuración electronica | 1s22s22p3 |
| Número de electrones en la capa exterior | 5 |
| Naturaleza iónica | Iónico, covalente e intersticial. |
| Tipos comunes | Metal de transición, covalente e iónico. |
| Métodos de preparación | Reacción directa con amoniaco. Ruptura por calor de la amida metálica. Reducción de haluros u óxidos metálicos |
Fórmula de nitruro
Los iones nitruro tienen la fórmula (N3-). Un estado de oxidación de -3 hace que el nitrógeno se transforme en un ion nitruro. Esto permite que el ion nitruro forme compuestos de clase nitruro con posibles fórmulas moleculares de X.3norte, x3norte2o XN.
Valencia de nitruro
El nitrógeno tiene una valencia de -3. El nitrógeno tiene un número atómico de 7 y una configuración electrónica de 1s.22s22p3. El nitrógeno contiene 5 electrones en su capa más externa y necesita 3 electrones adicionales para formar un octeto estable. El nitrógeno gana tres electrones, lo que resulta en la producción de un ion nitruro (N3-). Esta ganancia de electrones puede representarse mediante la siguiente ecuación química
norte + 3 Es − → norte 3−
Carga de nitruro
El ion nitruro tiene una carga de -3. La configuración electrónica del nitrógeno es 1s.22s22p3resultando en 5 electrones en su capa más externa. Adquiere tres electrones para formar un octeto estable. La adquisición de tres electrones adicionales da como resultado la producción del ion nitruro (N3-), con el átomo de nitrógeno llevando una carga -3. La ecuación química para formar el ion nitruro es la siguiente:
norte + 3 Es − → norte 3−
Ejemplos de nitruros
Examinemos ahora qué tan importante es el nitruro para varias empresas observando algunos ejemplos particulares:
si y si no en bash
Nitruro de Aluminio (AlN): Su excelente conductividad térmica lo hace útil para aplicaciones de gestión térmica y la fabricación de dispositivos eléctricos de alto rendimiento.
Silicon Nitride (Si 3 norte 4 ): Debido a su gran resistencia, dureza y resistencia a la corrosión, se utiliza frecuentemente en materiales cerámicos, herramientas de corte y componentes de motores.
Nitruro de Boro (BN): Existe en varias formas, como nitruro de boro cúbico (c-BN) y nitruro de boro hexagonal (h-BN). Mientras que el c-BN es una sustancia superdura que se utiliza en abrasivos e instrumentos de corte, el h-BN se utiliza como lubricante y en cosméticos.
Nitruro de titanio (TiN): Los recubrimientos duros que brindan resistencia al desgaste y una apariencia dorada se utilizan en equipos de corte de metales y en los sectores aeroespacial y médico.
Nitruro de Vanadio (VN): Cuando se produce amoníaco y se trata la superficie del acero para aumentar su dureza y resistencia a la corrosión, se utiliza como catalizador.
Nitruro de tantalio (TaN): Por sus características eléctricas y resistencia al desgaste, se utiliza como película delgada en dispositivos semiconductores.
Nitruro de galio (GaN): El nitruro de galio es un semiconductor con una gran banda prohibida que ha despertado mucho interés en la electrónica y la optoelectrónica. Se utiliza en la fabricación de diodos emisores de luz (LED), dispositivos de radiofrecuencia (RF) y electrónica de potencia.
Nitruro de magnesio (Mg 3 norte 2 ): Él es una sustancia química binaria formada por magnesio (Mg) y nitrógeno (N). Su alto punto de fusión lo hace útil en una variedad de aplicaciones industriales. El nitruro de magnesio tiene la fórmula química Mg3norte2.
Propiedades de los nitruros
Los nitruros tienen muchas características químicas y físicas, que incluyen:
Propiedades físicas
Radio iónico: Los compuestos de nitruro tienen un radio iónico de alrededor de 140 pm, lo que afecta sus interacciones con otros elementos y compuestos.
Reacción con agua: Cuando los nitruros entran en contacto con el agua sufren una reacción que produce amoniaco, destacando su reactividad y posible uso en la síntesis de amoniaco.
Naturaleza aislante: El nitruro es bien conocido por sus propiedades aislantes, que lo hacen útil en una variedad de aplicaciones que requieren control de la conductividad eléctrica.
Estado de oxidación: El nitruro tiene un número de oxidación estable de -3, lo que explica su comportamiento de intercambio de electrones en los procesos químicos.
Diversas formas: El nitruro existe en una variedad de formas, incluido el nitruro de calcio, el nitruro de sodio y el nitruro de boro, lo que demuestra su flexibilidad en formaciones compuestas.
Reacción química de nitruros
Las propiedades químicas de los nitruros se mencionan a continuación:
Reactividad del nitruro de sodio: El sodio interactúa con el nitruro para producir nitruro de sodio, que es especialmente inestable. La ecuación de reacción muestra la susceptibilidad a la descomposición:
2 Ya 3 norte →6 Ya + norte 2
Formación de nitruro de calcio: El calcio se combina con nitrógeno para formar nitruro y óxido de calcio, lo que demuestra la capacidad del compuesto para participar en reacciones directas.
3 Eso + norte 2 → Eso 3 norte 2
Interacción con el agua: Los nitruros, como el nitruro de calcio, interactúan con el agua o la humedad del aire para producir hidróxido de calcio y amoníaco mediante una reacción química:
establecido en java
Eso 3 norte 2 + 6 h 2 oh →3 Eso ( OH ) 2 + 2 NUEVA HAMPSHIRE 3
Absorción de hidrógeno: El nitruro de calcio tiene la capacidad de absorber hidrógeno a altas temperaturas, lo que resulta en una reacción química que produce amida e hidruro de calcio:
Eso 3 norte 2 + 2 h 2 →2 Sopa + CaH 2
Preparación de nitruros
Los nitruros se forman haciendo reaccionar directamente un metal con una fuente de nitrógeno, como el gas amoniaco, o haciendo reaccionar un metal con un compuesto de nitrógeno, como el ácido nítrico. Durante estas reacciones, el metal reacciona con el nitrógeno formando nitruros. La descomposición térmica de amidas metálicas y la reducción de haluros u óxidos metálicos en presencia de gas nitrógeno son otras rutas para la producción de compuestos de nitruro versátiles con una amplia gama de usos. Algunos de los ejemplos de preparación de nitruro se mencionan a continuación:
Reacción directa de elementos
Hacer reaccionar elementos directamente es una técnica sencilla. Usando nitruro de calcio (Ca3norte2) como una ilustracion:
3Ca+N 2 →Ca 3 norte 2
Descomposición por calor de la amida metálica
La segunda técnica consiste en calentar una amida metálica para liberar amoníaco, como la amida de bario:
3Ba(NH2) 2 ) 2 →Ba 3 norte 2 +4NH 3
Este procedimiento muestra una ruta alternativa para la creación de nitruros mediante la liberación de amoníaco.
Reducción de haluros u óxidos metálicos
La reducción de un óxido o haluro metálico en presencia de gas nitrógeno es un método adicional. La síntesis de nitruro de aluminio (AlN) es la siguiente:
Al 2 El 3 +3C+N 2 →2AlN + 3CO
Tipos de nitruro
Los nitruros se pueden clasificar en varias categorías según la naturaleza del enlace que tienen o las fuentes de material utilizado para producir nitruros. Los diferentes tipos de nitruros se mencionan a continuación:
Nitruro iónico
Los nitruros iónicos son los nitruros en los que el catión es un metal y el anión es un ion nitruro. El litio es el único metal alcalino que forma un nitruro, mientras que todos los metales alcalinotérreos producen nitruros con la fórmula M.3norte2. Estos nitruros iónicos, como el Be3norte2y magnesio3norte2, tienen estabilidad variable. Esta reactividad diferente y estabilidad diversificada hacen que los nitruros iónicos sean importantes tanto en aplicaciones industriales como químicas.
Nitruro covalente
Los nitruros covalentes, como el nitruro de boro (BN), son compuestos generados al compartir electrones entre no metales. En el caso del BN, los átomos de boro y nitrógeno forman enlaces covalentes, formando una estructura de red cristalina.
Dos moles de boro reaccionan con tres moles de nitrógeno gaseoso para producir dos moles de nitruro de boro, lo que demuestra la naturaleza covalente del enlace boro-nitrógeno en esta molécula.
Nitruro de metal binario
Los nitruros de metales binarios, como su nombre indica, tienen dos elementos en el compuesto de nitruro. Uno que obviamente es nitrógeno. Ejemplo de nitruro de metal binario como el nitruro de magnesio (Mg3norte2), se forman por la combinación de un metal, como el magnesio, con nitrógeno.
Nitruro de metales de transición
Un nitruro de metal de transición, consta de un catión de metal de transición y un anión nitruro. Un ejemplo de nitruro de metales de transición, como el nitruro de titanio (TiN), se genera mediante una reacción química entre el titanio (Ti) y el gas nitrógeno (N).2). La ecuación química para la síntesis es
tu + n 2 → Estaño
Nitruros inorgánicos
Los nitruros inorgánicos son compuestos generados por la combinación de nitrógeno y otros elementos, excepto el carbono. Estos compuestos suelen implicar el enlace de nitrógeno con metales o no metales, lo que da como resultado un amplio espectro de materiales con diversas características y usos.
El nitruro de aluminio es un nitruro inorgánico. Otros ejemplos de nitruros inorgánicos son el nitruro de silicio (Si3norte4), nitruro de titanio (TiN) y nitruro de boro. Debido a sus características distintivas y adaptabilidad, estos compuestos se utilizan en electrónica, cerámica, herramientas de corte y una variedad de otras aplicaciones industriales.
Nitruros Orgánicos
Los nitruros orgánicos son sustancias químicas que contienen el grupo funcional nitruro (−N≡). Generalmente se generan sustituyendo átomos de hidrógeno en amoníaco (NH3) moléculas con grupos orgánicos. Los nitrilos, con la estructura general R-C≡N, son un ejemplo frecuente de nitruro orgánico. R indica un grupo orgánico.
Acetonitrilo (CH3CN) es un ejemplo de nitruro orgánico. El acetonitrilo contiene un triple enlace (≡N) entre el átomo de nitrógeno y el grupo metilo (CH3). Otros ejemplos de nitruros orgánicos son el benzonitrilo (C6h5CN) y propionitrilo (CH3CH2CN). Los nitruros orgánicos son importantes en la fabricación de medicamentos, agroquímicos y una variedad de otros usos industriales.
Usos del nitruro
Hay varios usos del nitruro:
- Las luces LED emiten luz azul debido a la alta banda prohibida del nitruro de galio, lo que demuestra su importancia en la tecnología que alimenta estas luces de bajo consumo.
- Los nitruros se utilizan para fabricar herramientas de corte de alta velocidad y alta temperatura, lo que ayuda a acelerar las operaciones de mecanizado.
- Los nitruros son importantes en el sector aeroespacial para recubrir componentes porque son resistentes a temperaturas severas, lo que mejora su rendimiento y resistencia.
- Los nitruros también contribuyen a la catálisis al facilitar reacciones y procesos químicos que son críticos en una variedad de aplicaciones industriales.
- Los nitruros, al igual que el nitruro de boro, se utilizan como aislantes para regular el flujo de electricidad.
Nitruro, Nitrito y Nitrato
Nitruro, nitrito y nitrito son tres posibles tipos de aniones en compuestos químicos formados con iones nitrógeno. Se puede obtener una comprensión básica de estos tres tipos a partir de la siguiente tabla:
| Información | nitruro | Nitrito | Nitrato |
|---|---|---|---|
| Sufijo | - él va | -ita | -comió |
| Fórmula establecido en java | N3- | NO2- | NUMERO 3- |
| Valencia | 3 | 1 | 1 |
| Ejemplo | magnesio3norte2 | Ca(NO2)2 | NaNO3 |
Además, consulte
- Fórmula de nitruro de bario
- Fórmula de nitruro de sodio
- Iones trivalentes
Preguntas frecuentes
¿Qué son los nitruros?
Los nitruros son compuestos químicos en los que el anión es el ion nitrógeno.
¿Cómo se representan los iones nitruro?
Los iones nitruro se representan como N-3
¿Cuál es el estado de oxidación del nitruro?
El estado de oxidación del ion nitruro es -3
¿Qué es la fórmula de nitruro?
La fórmula de nitruro se da como N-3
¿Qué son los nitruros metálicos?
Los nitruros metálicos son aquellos compuestos de nitruro en los que el catión es metal. Por ejemplo, nitruro de magnesio Mg3norte2es un nitruro de metal
¿Qué es la valencia del nitruro?
La valencia del nitruro es 3.