Eisennitride

Tetraeisennitrid kommt in der Natur als Mineral Roaldit, Trieisennitrid als Mineral Siderazot vor.

Eisennitride können durch Reaktion von Eisen mit Ammoniak bei 350 bis 550 °C gewonnen werden. Das entstehende Produkt entspricht in seiner Zusammensetzung der Formel Fe₂N und stellt die orthorhombische γ´-Modifikation dar, die einen sehr schmalen Homogenitätsbereich aufweist.

${\displaystyle \mathrm {4\ Fe+2\ NH_{3}\longrightarrow 2\ Fe_{2}N+3\ H_{2}} }$

Öfters wird jedoch bei ähnlicher Herstellung auch das Auftreten einer hexagonalen ε-Phase mit geringerem Stickstoffanteil etwa entsprechend Fe₃N beobachtet. Das Produkt geht beim Erhitzen im Vakuum bei etwa 500 °C unter Abgabe von Stickstoff zunächst in die ε-Phase, dann in Fe₄N über.^[3]

Eisennitride sind graue bis schwarze Pulver von metallartigem Charakter. ζ-Fe₂N (CAS-Nummer: 12023-20-0) hat eine Dichte von 6,35 g·cm⁻³ und besitzt eine orthorhombische Kristallstruktur mit der Raumgruppe Pbcn (Raumgruppen-Nr. 60)Vorlage:Raumgruppe/60 (a = 444 pm, b = 554 pm, c = 484 pm).^[4] Die ε-Modifikation Fe₃N (CAS-Nummer: 12023-51-7) hat eine Dichte von 7,36 g·cm⁻³ und besitzt eine hexagonale Kristallstruktur mit der Raumgruppe P6₃22 (Nr. 182)Vorlage:Raumgruppe/182 (a = 270 pm, c = 437 pm). Fe₄N (CAS-Nummer: 12023-64-2) hat eine Dichte von 6,57 g·cm⁻³ und besitzt eine Kristallstruktur mit kubisch dichtester Packung der Eisenatome und der Raumgruppe P43m (Nr. 215)Vorlage:Raumgruppe/215 (a = 379,5 pm).^[5]

Eisennitride bilden sich bei der Oberflächenvergütung (Härtung) von Stahl. Der entsprechende Prozess wird als Nitrieren (chemisch korrekt: Nitridieren) bezeichnet.

Eisen-Stickstoffverbindungen können auch sehr starke Permanentmagnete ausbilden. Diese gelten als mögliche Alternative zu den heute teuren Seltenerdmagneten. Hierbei müssen jedoch Nanopartikel dargestellt werden.^[6][7][8]

• Dana Maria Borsa: Nitride-based insulating and magnetic thin films and multilayers, Cap 3, Iron Nitrides (PDF; 1,2 MB), 2004, ISBN 90-367-1979-8