Nitrur de calci

Nitrur de calci

Substància química	tipus d'entitat química
Massa molecular	147,893921 Da
Estructura química
Fórmula química	Ca₃N₂
SMILES canònic	Model 2D [N-]=[Ca].[N-]=[Ca].[Ca+2]
Identificador InChI	Model 3D

Nitrur de calci és un compost químic sòlid, un nitrur iònic de fórmula Ca₃N₂, constituït per cations Ca²⁺ i anions nitrur, N^3-, que es presenta en forma de pols de color marró vermellenc.^[1]

Estructura

El nitrur de calci es presenta en diverses formes cristal·lines, la més comuna és l'α-nitrur de calci, una estructura cristal·lina anti-bixbyita, similar a l'òxid de manganès(III), Mn₂O₃, però en aquest cas els ions es troben invertits: els de calci, Ca²⁺ es troben en els llocs dels anions òxid, O^2-, i els anions nitrur, N^3-, en el lloc dels cations manganès(+3), Mn³⁺. En aquesta estructura, els Ca²⁺ ocupen els llocs tetraèdrics, mentre que els nitrurs ocupen dos llocs octaèdrics diferents.^[2]

Preparació

El nitrur de calci fou obtingut per primera vegada el 1892 en una forma impura pel químic francès Léon Maquenne (1853-1925) escalfant una amalgama de calci en un corrent de nitrogen. Posteriorment, el 1898, l'anglès Henri Moissan (1852-1907) en preparà escalfat calci en un recipient de níquel amb un corrent de nitrogen.^[3] La preparació del nitrur de calci es produeix per la fusió i refredament lent del calci en un corrent de nitrogen, per formar una estructura cristal·lina de gra gruixut que comença a absorbir el nitrogen als 300 °C, fins a arribar lentament als 800 °C, segons l'equació química:^[4]

$${\displaystyle {\ce {3Ca_{(s)}~+~N2_{(g)}~->~Ca3N2_{(s)}}}}$$

El calci pur és gairebé passiu cap al nitrogen, però la presència de metalls més electropositius, com ara potassi i bari, acceleren el procés d'absorció, mentre que l'arseni i l'antimoni el retarden.^[3][5]

Un altre mètode de preparació descomposició per escalfament de l'amina ${\displaystyle {\ce {Ca(NH_2)_2}}}$en una atmosfera inert sense nitrogen:^[4]

$${\displaystyle {\ce {Ca(NH2)2 ->[calor] Ca3N2 + 4NH3}}}$$

Reaccions

Quan es crema calci en l'aire escalfant-lo a alta temperatura es combina amb l'oxigen i forma l'òxid de calci, ${\displaystyle {\ce {CaO}}}$, però també es combina amb el nitrogen formant nitrur de calci, ${\displaystyle {\ce {Ca_3N_2}}}$. Posteriorment pot reaccionar amb el vapor d'aigua per formar hidròxid de calci i amoníac.^[4][6]

$${\displaystyle {\ce {Ca3N2 + 6H2O -> 3Ca(OH)2 + 2NH3}}}$$

Com l'òxid de sodi, el nitrur de calci pot absorbir hidrogen a una temperatura superior als 350 °C, produint l'hidrur nitrur de calci i l'hidrur de calci:^[4]

$${\displaystyle {\ce {Ca3N2 + 2H2 -> 2CaNH + CaH2}}}$$

Referències