Zirconiumnitrid

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Kristallstruktur
Kristallstruktur von Zirconiumnitrid
_ Zr3+ 0 _ N3−
Allgemeines
Name Zirconiumnitrid
Andere Namen
  • Zirconiummononitrid
  • Zirkoniumnitrid
Verhältnisformel ZrN
Kurzbeschreibung

gelber bis brauner geruchloser Feststoff[1]

Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 25658-42-8
EG-Nummer 247-166-2
ECHA-InfoCard 100.042.864
PubChem 94359
Eigenschaften
Molare Masse 105,23 g·mol−1
Aggregatzustand

fest[1]

Dichte

7,09 g·cm−3[1]

Schmelzpunkt

2980 °C[1]

Löslichkeit
  • nahezu unlöslich in Wasser[1]
  • löslich in konzentrierter Schwefelsäure und Flusssäure[2]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [1]
Gefahrensymbol Gefahrensymbol

Achtung

H- und P-Sätze H: 228​‐​315​‐​319​‐​335
P: 210​‐​241​‐​305+351+338​‐​302+352​‐​405​‐​501 [1]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Zirconiumnitrid ist eine anorganische chemische Verbindung des Zirconiums aus der Gruppe der Nitride.

Gewinnung und Darstellung

Zirconiumnitrid kann nach den gleichen Verfahren wie Titannitrid dargestellt werden.[3]

  • Gelbbraunes Zirconiumnitrid erhält man bei der Synthese aus den Elementen bei 1200 °C.[3]
  • Bei der Herstellung von Zirconiumnitrid aus Zirconium(IV)-chlorid durch das Aufwachsverfahren wird bei Gegenwart von Wasserstoff (H2 + N2 oder Ammoniak) eine tiefere Temperatur (2000 bis 2400 °C) benötigt als in reinem Stickstoff (2900 °C). Im letzteren Fall erfolgt die Abscheidung bedeutend langsamer als bei Anwesenheit von Wasserstoff. Durch Nitridieren von Zirconium-Drähten, d. h. durch Erhitzen in reinem Stickstoff erhält man selbst bei einer knapp unter dem Schmelzpunkt von Zirconium (1860 °C) liegenden Temperatur nur sehr langsam Zirconiumnitrid und überdies in stark aufgelockertem, brüchigem Zustand.[3]
  • Bei relativ niedrigen Temperaturen kann man definierte Zirconiumnitrid-Phasen durch die Ammonolyse von Zirconium-Halogeniden, insbesondere von Zirconium(IV)-iodid über die Zwischenstufe Zirconiumnitridiodid ZrNI erhalten. Bei 700 °C bildet sich hauptsächlich braunes Zr3N4 (o-Zr3N4 mit einer Dichte von 6,32 g/cm3 und der Raumgruppe Pnam[4]), bei 750 °C blaues Zirconiumnitrid ZrxN (x = 0,94–0,81), oberhalb 1000 °C entsteht daraus das metallisch leitende gelbe Zirconiumnitrid.[3]
  • Unter Hochdruckbedingungen bildet sich bei Ammonolyse oder Reaktion von ZrN mit Stickstoff ein Zirconiumnitrid Zr3N4 vom kubischen Th3P4-Typ mit der Raumgruppe I43d.[4]

Eigenschaften

Zirconiumnitrid ist ein sehr harter und spröder gelbbrauner geruchloser Feststoff.[1][2] Es hat eine kubische Kristallstruktur vom Natriumchlorid-Typ[5] mit der Raumgruppe Fm3m (Raumgruppen-Nr. 225)Vorlage:Raumgruppe/225.[2]

Verwendung

Zirconiumnitrid wird als hartes Beschichtungsmaterial (z. B. Zirkoniumnitrid-Multilayerbeschichtung) verwendet.[6][7]

Einzelnachweise

  1. a b c d e f g h Datenblatt Zirconium nitride, 99.5% (metals basis excluding Hf), Hf <3% bei AlfaAesar, abgerufen am 6. Juni 2013 (PDF) (JavaScript erforderlich).
  2. a b c Roger Blachnik (Hrsg.): Taschenbuch für Chemiker und Physiker. Band III: Elemente, anorganische Verbindungen und Materialien, Minerale. begründet von Jean d’Ans, Ellen Lax. 4., neubearbeitete und revidierte Auflage. Springer, Berlin 1998, ISBN 3-540-60035-3, S. 820 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  3. a b c d Georg Brauer (Hrsg.), unter Mitarbeit von Marianne Baudler u. a.: Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie. 3., umgearbeitete Auflage. Band II, Ferdinand Enke, Stuttgart 1978, ISBN 3-432-87813-3, S. 1379.
  4. a b Dzivenko, Dmytro: High-pressure synthesis, structure and properties of cubic zirconium(IV)- and hafnium(IV) nitrides. Dissertation (2009), urn:nbn:de:tuda-tuprints-18742
  5. Werner Martienssen, Hans Warlimont: Springer Handbook of Condensed Matter and Materials Data. Springer, 2005, ISBN 978-3-540-30437-1, S. 470 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  6. Gerhard Kienel: Vakuumbeschichtung: Band 5: Anwendungen. Springer DE, 1997, ISBN 978-3-642-58008-6, S. 46 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  7. Serope Kalpakjian, Steven R. Schmid, Ewald Werner: Werkstofftechnik. Pearson Deutschland GmbH, 2011, ISBN 978-3-86894-006-0, S. 634 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).