Nitrid titanu

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 4. února 2022; kontroly vyžadují 4 úpravy .
Nitrid titanu
Všeobecné
Systematický
název		 mononitrid titanu
Tradiční jména nitrid titanu
Chem. vzorec Cín
Fyzikální vlastnosti
Stát pevný
Molární hmotnost 61,874 g/ mol
Hustota 5,44 g/cm³
Tepelné vlastnosti
Teplota
 •  tání 2930 °C
Mol. tepelná kapacita 37,12 J/(mol K)
Tepelná vodivost 41,8 W/(m K)
Entalpie
 •  vzdělávání -338,1 kJ/mol
Klasifikace
Reg. Číslo CAS 25583-20-4
PubChem 93091
Reg. číslo EINECS 247-117-5
ÚSMĚVY   N#[Ti]
InChI   InChI = 1S/N.TiNRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N
ChemSpider 84040
Údaje jsou založeny na standardních podmínkách (25 °C, 100 kPa), pokud není uvedeno jinak.
 Mediální soubory na Wikimedia Commons

Nitrid titanu  je binární chemická sloučenina titanu s dusíkem .

Jedná se o intersticiální fázi se širokým rozsahem homogenity, který se pohybuje od 14,8 do 22,6 % dusíku (hmotnostně), což lze označit empirickými vzorci od Ti 10 N 6 do TiN, resp. [1] .

Fyzikální vlastnosti

Nitrid titanu je žlutohnědý materiál a v kompaktním stavu získává zlatavou barvu.

Má kubickou plošně centrovanou mřížku typu NaCl , prostorová grupa Fm3m , s periodou a = 0,4235 nm.

Získání

Nitrid titanu lze získat jedním z následujících způsobů [1] [3] .

Proces nitridace se obvykle provádí při teplotách nad 1100 °C v dusíku nebo disociovaném čpavku . K tomuto účelu se používá titan ve formě prášku nebo hoblin. Čistý titanový prášek může být nahrazen hydridem titanu ; Tato metoda je založena na reakci: se provádí při teplotách nad 1000 °C. Výsledný nitrid titanu lze také nanést na wolframové vlákno zahřáté na teplotu 1400–2000 °C; Aminochlorid titaničitý se rozkládá za vzniku meziproduktu TiNCl, který při zahřátí na 1000 °C vede k tvorbě bezchlorového nitridu titanu; Proces je založen na reakci: Se zvýšením teploty redukčního procesu z 1000 °C na 1700 °C se výtěžek nitridu titanu zvyšuje, ale v reakčních produktech je pozorován výskyt karbidu titanu . Tato metoda je velmi vhodná pro získání komerčně čistého nitridu titanu ve velkých množstvích, používaného pro výrobu žáruvzdorných materiálů ; TiCl 4 nebo titanový prášek lze použít jako výchozí produkt pro výrobu nitridu titanu , který je přiváděn do plazmového paprsku generovaného mikrovlnným plazmovým hořákem . Plazmovým plynem je dusík. Prášky získané touto metodou mohou mít velikosti od 10 nm do 100 nm [4] ; Podstata metody spočívá v chemické reakci titanu s dusíkem, ke které dochází za uvolňování tepla. Proces probíhá v utěsněném reaktoru, ve kterém je proces samovznícení zahájen zahřátím nádoby naplněné dusíkem a titanovým práškem [5] .

Chemické vlastnosti

Nitrid titanu je odolný vůči oxidaci na vzduchu do 700-800°C, při stejných teplotách vyhoří v proudu kyslíku :

.

Při zahřátí na 1200 °C v prostředí vodíku nebo ve směsi dusíku a vodíku je nitrid titanu inertní.

Stechiometrický nitrid titanu vykazuje odolnost vůči CO , ale pomalu reaguje s CO 2 podle reakce:

.

V chladu reaguje s fluorem :

.

Chlór neinteraguje s nitridem titanu do 270 ° C, ale reaguje s ním při teplotách nad 300-400 ° C:

.

Při teplotě 1300 °C reaguje chlorovodík s vodíkem za vzniku plynných chloridů titanu a dusíku.

Reaguje s kyanidem za vzniku karbonitridu titanu [3] :

.

Při pokojové teplotě, s ohledem na kyselinu sírovou , chlorovodíkovou , fosforečnou , chloristou , jakož i směsi chloristé a chlorovodíkové, šťavelové a sírové, je nitrid titanu stabilní sloučeninou. Vroucí kyseliny (solná, sírová a chloristá) interagují slabě s . V chladu není příliš odolný vůči roztokům hydroxidu sodného . Reaguje s kyselinou dusičnou a v přítomnosti silných oxidačních činidel se rozpouští s kyselinou fluorovodíkovou .

Nitrid titanu je odolný vůči taveninám cínu , vizmutu , olova , kadmia a zinku . Při vysokých teplotách jej ničí oxidy železa ( Fe 2 O 3 ), manganu ( MnO ), křemíku ( SiO 2 ) a skla [1] .

Aplikace

Používá se jako žáruvzdorný materiál, zejména se z něj vyrábějí kelímky pro tavení kovů v bezkyslíkaté atmosféře.

V metalurgii se tato sloučenina vyskytuje ve formě poměrně velkých (jednotky a desítky mikronů) nekovových vměstků v ocelích legovaných titanem. Takové vměstky na tenkých řezech mají zpravidla tvar čtverců a obdélníků a lze je snadno identifikovat metalografickou analýzou. Takto velké částice nitridu titanu vytvořené z taveniny vedou ke zhoršení kvality odlévaného kovu.

Nitrid titanu se používá k vytváření povlaků odolných proti opotřebení pro nástroje pro obrábění kovů.

Používá se v mikroelektronice jako difúzní bariéra spolu s měděným pokovením atd.

Nitrid titanu se také používá jako dekorativní povlak odolný proti opotřebení. Výrobky jím potažené jsou vzhledově podobné zlatu a mohou mít různé odstíny v závislosti na poměru kovu a dusíku ve směsi. Povlak nitridu titanu se provádí ve speciálních komorách metodou tepelné difúze. Při vysokých teplotách reagují titan a dusík v blízkosti povrchu potaženého produktu a difundují do samotné kovové struktury.

Přípojka neslouží k zakrytí elektrických kontaktů.

Naprašování nitridu titanu se používá k povlakování zubních korunek imitujících zlato a zubních můstků [6] .

Viz také

Poznámky

  1. ↑ 1 2 3 Samsonov G. V. Nitrides. - Naukova Dumka, 1969. - S. 133-158. — 380 s.
  2. ↑ Samsonov G.V., Vinitsky I.M. Žáruvzdorné sloučeniny (referenční kniha). - Hutnictví, 1976. - S. 560.
  3. ↑ 1 2 Luchinsky G.P. Chemie titanu. - Chemie, 1971. - S. 168-170. — 472 s.
  4. ↑ Krasnokutsky Yu. I., Vereshchak V. G. Získávání žáruvzdorných sloučenin v plazmě. - Vishcha school, 1987. - S. 134-139. — 200 s.
  5. ↑ Stepanchuk A. N., Bilyk I. I., Boyko P. A. Technologie práškové metalurgie. - Střední škola, 1985. - S. 169-170. — 415 s.
  6. ↑ Vše o zubních protézách . Získáno 3. února 2022. Archivováno z originálu dne 23. ledna 2022.

Literatura

 Nejdůležitější sloučeniny titanu