氮化鈉

提示：此條目的主題不是疊氮化鈉。

氮化鈉 （Na₃N）是一種非常不穩定的鹼金屬氮化物。氮化鈉是2002年由馬克斯-普朗克學會的Dieter Fischer及Martin Jansen所合成。合成時，用鈉及氮的原子束在低溫的藍寶石上沈積出氮化鈉^[2]。

氮化鈉
IUPAC名 Sodium nitride
識別
CAS號	12136-83-3  Y
SMILES	[Na]N([Na])[Na]
InChI	1/3Na.N
InChIKey	ZOULLXMSYSKRPG-UHFFFAOYNA-N
EINECS	235-232-3
性質
化學式	Na3N
摩爾質量	82.976 g/mol g·mol⁻¹
外觀	紅棕色或是深藍色固體
熔點	87 °C（360 K）
溶解性（水）	reacts
結構
晶體結構	立方，cP4[1]
空間群	Pm3m[1]
熱力學
ΔfHm⦵298K	-151 J/mol[1]
相關物質
其他陰離子	氨基鈉 酰亞胺基鈉（英語：Sodium imide）
其他陽離子	氮化鋰 氮化鉀
若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

氮化鈉在室溫為晶體。在低於室溫時會變成非晶體。在攝氏75度以上就會分解為元素鈉及氮氣。

${\displaystyle {\ce {2 Na3N -> 6 Na + N2}}}$

合成

氮化鈉可以用兩種方式合成：用氨基鈉（NaNH₂）的熱分解（英語：thermal decomposition），或是將氮氣和鈉元素直接反應^[1]。最常見成功製備氮化鈉的方式是用元素直接反應，由Dieter Fischer、Martin Jansen和Grigori Vajenine發現。第一種用元素反應的方式是分別準備氣態的鈉蒸氣和氮氣，並使兩者維持想要的比例，在有冷卻基質的情形下將其釋放到真空腔體中，再加熱到室溫（298 K）使其結晶^[2]。 第二種方式是讓鈉金屬和等離子活化的氮氣在金屬表面反應。此合成反應還可以用液態的Na-K合金進行。之後固體和液體可以用離心機分離。不過此方式對空氣非常敏感，在空氣下會快速分解和燃燒，只有暴露在純氧的環境下才不會燃燒^[3]。

特徵

氮化鈉的顏色從紅棕色到深藍色不等，依合成方式而不同^[2][3]。氮化鈉在室溫下可以放置數週，都不會分解^[3]。氮化鈉沒有熔點，在約360K下進行質譜分析時就分解了^[2][1]。預估的標準莫耳生成焓為+64 kJ/mol^[3]。

結構

氮化鈉在室溫下有90%是離子態，但是有半導體典型的能隙^[1][3]氮化鈉的結構是反ReO₃結構，其晶格是由NNa₆八面體組成^[2][1][3][4] The compound has N­−Na bond lengths of 236.6 pm.^[2][3]。其結構已由X光繞射以及最近的中子繞射，針對粉末以及晶體分析所確認^[2][1][3][4]。

參考資料

• CTD Sodium nitride （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
• 'Elusive Binary Compound Prepared' （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） Chemical & Engineering News 80 No. 20 (20 May 2002)

1. Sangster, J. N-Na(Nitrogen-Sodium) System. Journal of Phase Equilibria and Diffusion. 2004, 25 (6): 560–563. S2CID 97905377. doi:10.1007/s11669-004-0082-0.
2. Fischer, D., Jansen, M. Synthesis and structure of Na₃N. Angew Chem. 2002, 41 (10): 1755–1756. PMID 19750706. doi:10.1002/1521-3773(20020517)41:10<1755::AID-ANIE1755>3.0.CO;2-C. Fischer, D.; Cancarevic, Z.; Schön, J. C.; Jansen, M. Z. Synthesis and structure of K₃N. Z. Anorg. Allg. Chem. 2004, 630 (1): 156. doi:10.1002/zaac.200300280.. 'Elusive Binary Compound Prepared' Chemical & Engineering News 80 No. 20 (20 May 2002)
3. Vajenine, G.V. Plasma-Assisted Synthesis and Properties of Na₃N. Inorganic Chemistry. 2007, 46 (13): 5146–5148. PMID 17530752. doi:10.1021/ic700406q.
4. Vajenine, G. V., Hoch, C., Dinnebier, R. E., Senyshyn, A., Niewa, R. A Temperature-dependent Structural Study of anti-ReO₃-type Na₃N: to Distort or not to Distort?. Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie. 2009, 636 (1): 94–99. doi:10.1002/zaac.200900488.

參見

• 氮化鋰