Nitrur de calci

Nitrur de calci

Substància química	tipus d'entitat química
Massa molecular	147,893921 Da
Estructura química
Fórmula química	Ca₃N₂
SMILES canònic	Model 2D [N-]=[Ca].[N-]=[Ca].[Ca+2]
Identificador InChI	Model 3D

Nitrur de calci és un compost químic sòlid, un nitrur iònic de fórmula Ca₃N₂, constituït per cations Ca²⁺ i anions nitrur, N^3-, que es presenta en forma de pols de color marró vermellenc.

Estructura

El nitrur de calci es presenta en diverses formes cristal·lines, la més comuna és l'α-nitrur de calci, una estructura cristal·lina anti-bixbyita, similar a l'òxid de manganès(III), Mn₂O₃, però en aquest cas els ions es troben invertits: els de calci, Ca²⁺ es troben en els llocs dels anions òxid, O^2-, i els anions nitrur, N^3-, en el lloc dels cations manganès(+3), Mn³⁺. En aquesta estructura, els Ca²⁺ ocupen els llocs tetraèdrics, mentre que els nitrurs ocupen dos llocs octaèdrics diferents.

Preparació

El nitrur de calci fou obtingut per primera vegada el 1892 en una forma impura pel químic francès Léon Maquenne (1853-1925) escalfant una amalgama de calci en un corrent de nitrogen. Posteriorment, el 1898, l'anglès Henri Moissan (1852-1907) en preparà escalfat calci en un recipient de níquel amb un corrent de nitrogen. La preparació del nitrur de calci es produeix per la fusió i refredament lent del calci en un corrent de nitrogen, per formar una estructura cristal·lina de gra gruixut que comença a absorbir el nitrogen als 300 °C, fins a arribar lentament als 800 °C, segons l'equació química:

$${\ce {3Ca_{(s)}~+~N2_{(g)}~->~Ca3N2_{(s)}}}$$

El calci pur és gairebé passiu cap al nitrogen, però la presència de metalls més electropositius, com ara potassi i bari, acceleren el procés d'absorció, mentre que l'arseni i l'antimoni el retarden.

Un altre mètode de preparació descomposició per escalfament de l'amina ${\ce {Ca(NH_2)_2}}$en una atmosfera inert sense nitrogen:

$${\ce {Ca(NH2)2 ->[calor] Ca3N2 + 4NH3}}$$

Reaccions

El calci escalfat a alta temperatura en aire produeix òxid de calci i nitrur de calci.

Quan es crema calci en l'aire escalfant-lo a alta temperatura es combina amb l'oxigen i forma l'òxid de calci, ${\ce {CaO}}$, però també es combina amb el nitrogen formant nitrur de calci, ${\ce {Ca_3N_2}}$. Posteriorment pot reaccionar amb el vapor d'aigua per formar hidròxid de calci i amoníac.

$${\ce {Ca3N2 + 6H2O -> 3Ca(OH)2 + 2NH3}}$$

Com l'òxid de sodi, el nitrur de calci pot absorbir hidrogen a una temperatura superior als 350 °C, produint l'hidrur nitrur de calci i l'hidrur de calci:

$${\ce {Ca3N2 + 2H2 -> 2CaNH + CaH2}}$$