| Nitruro di zinco | |
|---|---|
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| Caratteristiche generali | |
| Formula bruta o molecolare | Zn3N2 |
| Peso formula (u) | 224,154 g/mol |
| Aspetto | cristalli cubici grigio-blu |
| Numero CAS | |
| Numero EINECS | 215-207-3 |
| PubChem | 12130759 |
| SMILES | [N-]=[Zn].[N-]=[Zn].[Zn+2] |
| Proprietà chimico-fisiche | |
| Densità (g/l, in c.s.) | 6220 |
| Solubilità in acqua | insolubile |
| Indicazioni di sicurezza | |
| Frasi H | 315 - 319 |
| Consigli P | 264 - 280 - 302+352 - 305+351+338 - 321 - 332+313 - 337+313 - 362 |
Il nitruro di zinco è un composto inorganico di zinco e azoto con formula Zn3N2, solitamente ottenuto sotto forma di cristalli grigio-blu. È un semiconduttore e in forma pura ha la struttura anti-bixbyite.
Proprietà chimiche
[modifica | modifica wikitesto]Il nitruro di zinco può essere ottenuto per decomposizione termica della zincammide (zinco diammina)[1] in ambiente anaerobico, a temperature superiori a 200 °C. Il sottoprodotto della reazione è l'ammoniaca:[2]
Si può formare anche riscaldando lo zinco a 600 °C in corrente di ammoniaca; il sottoprodotto è il gas idrogeno:[1][3]
La decomposizione del nitruro di zinco negli elementi alla stessa temperatura è una reazione concorrente[4]; a 700 °C il nitruro di zinco si decompone[5]. È stato realizzato anche producendo una scarica elettrica tra elettrodi di zinco in atmosfera di azoto[4][6]. Film sottili sono stati prodotti mediante deposizione chimica da vapore di bis(bis(trimetilsilil)ammido]zinco con gas di ammoniaca su silice o allumina rivestita di ossido di zinco a una temperatura compresa tra 275 e 410 °C[7].
Il nitruro di zinco reagisce violentemente con l'acqua per formare ammoniaca e ossido di zinco:[1][2]
Il nitruro di zinco reagisce con il litio (prodotto in una cella elettrochimica) per inserimento. La reazione iniziale è la conversione irreversibile in LiZn in una matrice di beta-Li3N. Questi prodotti possono quindi essere convertiti in modo reversibile ed elettrochimico in LiZnN e Zn metallico[8][9].
Struttura cristallina
[modifica | modifica wikitesto]La struttura cristallina è antiisomorfa con triossido di dimanganese (bixbyite)[10][6]. Il calore di formazione è circa 24 chilocalorie (100 kJ) per mol[6]. È un semiconduttore con una banda proibita di circa 3,2 eV[11]. Tuttavia, un sottile film di nitruro di zinco preparato mediante elettrolisi di una miscela di sali fusi contenente nitruro di litio (Li3N) con un elettrodo di zinco ha mostrato una banda proibita di 1,01 eV[12].
Il nitruro di zinco possiede struttura cubica con gruppo spaziale Ia3 (gruppo n° 206)[10].
Note
[modifica | modifica wikitesto]- ^ a b c (EN) Henry Enfield Roscoe e Carl Schorlemmer, A Treatise on Chemistry: Volume II, The Metals, 4ª ed., Londra, Macmillan Publishers, 1878, pp. 650–651. URL consultato il 1º novembre 2007.
- ^ a b (EN) C. L. Bloxam, Chemistry, Inorganic and Organic, 9ª ed., Philadelphia, P. Blakiston's Son & Co., 1903, p. 380. URL consultato il 31 ottobre 2007.
- ^ (EN) Thomas Martin Lowry, Inorganic Chemistry, Macmillan Publishers, 1922, p. 872. URL consultato il 1º novembre 2007.
- ^ a b (EN) E.B. Maxtead, Ammonia and the Nitrides, 1921, pp. 69–20.
- ^ (EN) §4-100; Physical Constants of Inorganic Compounds, in CRC Handbook of Chemistry and Physics, 96ª ed..
- ^ a b c (EN) J.W. Mellor, A Comprehensive Treatise on Inorganic and Theoretical Chemistry, 8, Part 1, 1964, pp. 160–161.
- ^ (EN) E. Maile e R. A. Fischer, MOCVD of the Cubic Zinc Nitride Phase, Zn3N2, Using Zn[N(SiMe3)2]2 and Ammonia as Precursors, in Chemical Vapor Deposition, vol. 11, n. 10, ottobre 2005, pp. 409–414, DOI:10.1002/cvde.200506383.
- ^ (EN) Amatucci, G. G. e Pereira, N., Nitride and Silicide Negative Electrodes, in Lithium Batteries: Science and Technology, Kluwer Academic Publishers, 2004, p. 256, ISBN 978-14-02-07628-2. URL consultato il 1 novembre 2007.
- ^ (EN) N. Pereiraa, L.C. Klein e G.G. Amatuccia, The Electrochemistry of Zn3N2 and LiZnN - A Lithium Reaction Mechanism for Metal Nitride Electrodes, in Journal of the Electrochemical Society, vol. 149, n. 3, 2002, p. A262, DOI:10.1149/1.1446079.
- ^ a b (EN) D.E. Partin, D.J. Williams e M. O'Keeffe, The Crystal Structures of Mg3N2 and Zn3N2, in Journal of Solid State Chemistry, vol. 132, n. 1, 1997, pp. 56–59, DOI:10.1006/jssc.1997.7407.
- ^ (EN) S.T. Ebru, E. Ramazan e K. Hamide, Structural and Optical Properties of Zinc Nitride Films Prepared by Pulsed Filtered Cathodic Vacuum Arc Deposition (PDF), in Chin. Phys. Lett., vol. 24, n. 12, 2007, p. 3477, DOI:10.1088/0256-307x/24/12/051. URL consultato il 31 ottobre 2021 (archiviato dall'url originale il 24 marzo 2016).
- ^ (EN) Kazuaki Toyoura, Hiroyuki Tsujimura, Takuya Goto, Kan Hachiya, Rika Hagiwara e Yasuhiko Ito, Optical properties of zinc nitride formed by molten salt electrochemical process, in Thin Solid Films, vol. 492, 1–2, 2005, pp. 88–92, DOI:10.1016/j.tsf.2005.06.057.
