Lithiumnitrid

Kristallstruktur
Allgemeines
Name	Lithiumnitrid
Verhältnisformel	Li3N
CAS-Nummer	26134-62-3
Kurzbeschreibung	rotbraunes Pulver
Eigenschaften
Molare Masse	49 g·mol–1
Aggregatzustand	fest
Dichte	1,38 g·cm–3[1]
Schmelzpunkt	845 °C[1]
Löslichkeit	reagiert heftig mit Wasser[1]
Sicherheitshinweise
Gefahrstoffkennzeichnung F Leichtent- zündlich C Ätzend [1] R- und S-Sätze R: 11-14-34[1] S: 8-20-26-30-36/37/39-45[1]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Lithiumnitrid ist eine chemische Verbindung, die aus Lithium und Stickstoff aufgebaut ist. Es handelt sich um einen hydrolyseempfindlichen, rotbraunen Feststoff, der mit Wasser zu Lithiumhydroxid und Ammoniak reagiert.^[2]

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Synthese

Lithiumnitrid wird durch Reaktion von Lithium mit Stickstoff hergestellt. Die Reaktion läuft schon bei Raumtemperatur (langsam) ab:

Struktur

Im Lithiumnitrid bilden die Lithiumatome graphitähnliche hexagonale Schichten, sie sind trigonal-planar koordiniert. In deren Mitte befindet sich jeweils ein Stickstoffatom. Zwischen den Schichten befinden sich weitere Lithiumatome. Jedes Nitridion ist hexagonal bipyrimidal mit 8 Lithium-Ionen koordiniert.^[3]

Eigenschaften

Lithiumnitrid ist ein feines, rot-braunes Pulver mit einer Dichte von 1.38 g·cm^-3 bei Standardbedingungen. Es schmilzt bei 845 °C und ist unter Ausschluss von Feuchtigkeit und Luft stabil.^[4]. Lithiumnitrid zählt zu den besten Ionenleitern. Allerdings spricht gegen eine Anwendung als Festelektrolyt in Batterien das zu niedrige Zersetzungspotential von 0,45 V. Außerdem ist Lithiumnitrid ein Beispiel für eine Superbase. Das N^3--Ion reagiert dabei als Brønsted-Base. Lithiumnitrid kann sogar Wasserstoff deprotonieren. Dabei läuft folgende Reaktion ab:

Die Reaktion kann durch Erhitzen umgekehrt werden.

Verwendung

Forscher der National University of Singapore entdeckten, dass Lithiumnitrid bis zu 9.3 % Wasserstoffgas aufnehmen kann. Dabei werden die Wasserstoffatome ins Kristallgitter des Nitrids eingelagert. Für eine Anwendung sind allerdings die notwendigen Temperaturen von 255 °C noch zu hoch.^[5][6]

Literatur/Referenzen

1. ↑ ^{a b c d e f} Sicherheitsdatenblatt (alfa-aesar)
2. ↑ E. Riedel (Hrsg.), C. Janiak, T.M. Klapötke, H.-J. Meyer Moderne Anorganische Chemie (2003); 2. Auflage; Walter de Gruyter(Berlin, New York)
3. ↑ Struktur von Li₃N
4. ↑ Daten zu Lithiumnitrid bei Chemetalllithium.com
5. ↑ Bericht bei Wissenschaft.de
6. ↑ Bericht bei Innovations-Report.de