
【化】 metal nitride
metal
【化】 metal
【醫】 metal
【經】 metal
nitride
【化】 nitride
【醫】 nitride
金屬氮化物(Metal Nitrides)是由金屬元素與氮元素通過化學鍵結合形成的無機化合物,其英文術語在《英漢化學大辭典》中被定義為"compounds formed by the combination of metal atoms with nitrogen atoms, typically exhibiting high hardness and thermal stability"(金屬原子與氮原子結合形成的化合物,通常具有高硬度和熱穩定性)。這類物質在晶體結構中常呈現立方或六方晶系,氮原子以間隙或替代方式嵌入金屬晶格,形成如TiN、AlN等典型結構。
從材料科學角度分析,金屬氮化物的特性與其電子結構密切相關。根據《無機化合物合成手冊》,過渡金屬氮化物的d電子軌道與氮的p軌道雜化,形成強共價鍵網絡,這是其高熔點(如TaN熔點達3090°C)和超硬特性的本質原因。美國材料試驗協會(ASTM)标準分類中,金屬氮化物被歸類為先進陶瓷材料,其維氏硬度普遍超過20GPa,是工具塗層和耐磨部件的理想選擇。
工業應用方面,日本材料學會研究報告指出:氮化钛(TiN)鍍層可将切削工具壽命延長3-5倍;氮化镓(GaN)作為第三代半導體,其電子遷移率是矽的10倍,已成為5G通信基站的核心材料。在能源領域,諾貝爾化學獎得主George A. Olah團隊證實,某些金屬氮化物催化劑能使氨合成反應效率提升40%以上。
國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)命名規則中,金屬氮化物的系統命名采用"氮化+金屬元素名稱"格式,對應英文為"metal nitride"。例如Fe₃N的規範名稱為氮化鐵(III),對應英文Iron(III) nitride。這種命名體系确保了全球科研交流的準确性。
金屬氮化物是指氮元素與金屬元素形成的二元化合物,其分類和性質具有多樣性,以下是綜合多來源的詳細解釋:
典型特性
水解性差異
主要通過金屬與氮氣高溫反應制得,例如:
注意:需區分“金屬氮化物”與提到的“金屬氮”(純氮的金屬形态),後者是單一元素的高能物質,不屬于化合物範疇。
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