Zirconiumnitrid
chemische Verbindung
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Zirconiumnitrid ist eine anorganische chemische Verbindung des Zirconiums aus der Gruppe der Nitride.
| Kristallstruktur | ||||||||||||||||
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| _ Zr3+ _ N3− | ||||||||||||||||
| Allgemeines | ||||||||||||||||
| Name | Zirconiumnitrid | |||||||||||||||
| Andere Namen |
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| Verhältnisformel | ZrN | |||||||||||||||
| Kurzbeschreibung |
gelber bis brauner geruchloser Feststoff[1] | |||||||||||||||
| Externe Identifikatoren/Datenbanken | ||||||||||||||||
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| Eigenschaften | ||||||||||||||||
| Molare Masse | 105,23 g·mol−1 | |||||||||||||||
| Aggregatzustand |
fest[1] | |||||||||||||||
| Dichte |
7,09 g·cm−3[1] | |||||||||||||||
| Schmelzpunkt | ||||||||||||||||
| Löslichkeit | ||||||||||||||||
| Sicherheitshinweise | ||||||||||||||||
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| Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa). | ||||||||||||||||
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).[2] Zirconiumnitrid ist ein Supraleiter mit einer Sprungtemperatur von 10,7 K.[6]
Verwendung
Zirconiumnitrid wird als hartes Beschichtungsmaterial (z. B. Zirkoniumnitrid-Multilayerbeschichtung) verwendet.[7][8]