
【化】 metal nitride
metal
【化】 metal
【医】 metal
【经】 metal
nitride
【化】 nitride
【医】 nitride
金属氮化物(Metal Nitrides)是由金属元素与氮元素通过化学键结合形成的无机化合物,其英文术语在《英汉化学大辞典》中被定义为"compounds formed by the combination of metal atoms with nitrogen atoms, typically exhibiting high hardness and thermal stability"(金属原子与氮原子结合形成的化合物,通常具有高硬度和热稳定性)。这类物质在晶体结构中常呈现立方或六方晶系,氮原子以间隙或替代方式嵌入金属晶格,形成如TiN、AlN等典型结构。
从材料科学角度分析,金属氮化物的特性与其电子结构密切相关。根据《无机化合物合成手册》,过渡金属氮化物的d电子轨道与氮的p轨道杂化,形成强共价键网络,这是其高熔点(如TaN熔点达3090°C)和超硬特性的本质原因。美国材料试验协会(ASTM)标准分类中,金属氮化物被归类为先进陶瓷材料,其维氏硬度普遍超过20GPa,是工具涂层和耐磨部件的理想选择。
工业应用方面,日本材料学会研究报告指出:氮化钛(TiN)镀层可将切削工具寿命延长3-5倍;氮化镓(GaN)作为第三代半导体,其电子迁移率是硅的10倍,已成为5G通信基站的核心材料。在能源领域,诺贝尔化学奖得主George A. Olah团队证实,某些金属氮化物催化剂能使氨合成反应效率提升40%以上。
国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)命名规则中,金属氮化物的系统命名采用"氮化+金属元素名称"格式,对应英文为"metal nitride"。例如Fe₃N的规范名称为氮化铁(III),对应英文Iron(III) nitride。这种命名体系确保了全球科研交流的准确性。
金属氮化物是指氮元素与金属元素形成的二元化合物,其分类和性质具有多样性,以下是综合多来源的详细解释:
典型特性
水解性差异
主要通过金属与氮气高温反应制得,例如:
注意:需区分“金属氮化物”与提到的“金属氮”(纯氮的金属形态),后者是单一元素的高能物质,不属于化合物范畴。
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