Глава 8 НИТРОВАНИЕ. ПОЛУЧЕНИЕ НИТРИДОВ

Глава 8 НИТРОВАНИЕ. ПОЛУЧЕНИЕ НИТРИДОВ

§ 1. ПОЛУЧЕНИЕ НИТРИДОВ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕМ НЕКОТОРЫХ МЕТАЛЛОВ И НЕМЕТАЛЛОВ С АЗОТОМ ИЛИ АММИАКОМ

Для получения нитридов наиболее .пригоден аммиак, который перед азотом имеет некоторые преимущества, которые связаны с разной прочностью химической связи в молекулах. В аммиаке эта связь непрочная, и при нагревании наблюдается его разложение, которое ускоряется на поверхности металлов. Выделяющийся атомный азот активен, поэтому реакции образования нитридов идут при более низких температурах по сравнению с реакциями, идущими с азотом. Атомный водород восстанавливает оксидные пленки на металлах, которые мешают получению чистых нитридов. Небольшое количество кислорода или паров воды в аммиаке не мешает получению чистых нитридов, если исходные металлы (медь, железо, кобальт, никель и т.д.) не обладают большой активностью к кислороду. Активные металлы (магний, кальций, алюминий и т. д.) соединяются даже со следами кислорода, поэтому нитриды будут загрязнены оксидами. Если при нитровании использовать азот, то следы кислорода или паров воды будут переводить металлы или неметаллы в оксиды даже при небольшом сродстве к кислороду.

Для получения нитридов с использованием аммиака применяют установку, изображенную на рисунке 55.

Рис. 55. Получение нитридов:

Аммиак получают в перегонной колбе 1 путем постепенного нагревания смеси хлорида аммония с натронной известью. Для удаления следов захваченного кислорода аммиак пропускают через промывалку с щелочным раствором пирогаллола 2 и через колонки 3, наполненные медными стружками (или проволокой, согнутой в виде колечек), смоченными 15—20-процентным раствором щелочи в смеси с хлоридом аммония. Осушается аммиак кусочками твердой щелочи в колонке 4.
При получении нитридов при 500—550°С можно применить трехколенную стеклянную трубку (рис. 37), в среднее колено которой помещают 2—3 г металла. Затем, вытеснив воздух сухим аммиаком, трубку нагревают в токе аммиака, пропуская его со скоростью 1—2 пузырька в 1 с. С порошкообразными металлами реакция продолжается 2—3 ч. Если же металл взят в

виде крупных кусочков, то реакция сильно замедляется, так как она протекает на поверхности металла и поступление металла в глубь кусочков осуществляется только за счет диффузии азота. После окончания реакции вещество запаивают в той же трубке.

Аналогично получают нитриды, используя азот. Азот необходимо очистить от следов кислорода и паров воды. Для этого его пропускают через трубку, наполненную магниевыми или кальциевыми стружками и нагретую до 600°С. Трубки из тугоплавкого стекла, или кварца, или фарфора. Реакцию следует проводить в установке, которая изображена на рисунке 36.

§ 2. ПОЛУЧЕНИЕ НИТРИДОВ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕМ ОКСИДОВ МЕТАЛЛОВ С АММИАКОМ

Реакции оксидов металлов с аммиаком идут в две стадии. Вначале аммиак восстанавливает оксиды до металла, а затем металл соединяется с азотом, образующимся при диссоциации аммиака. Эти процессы протекают почти одновременно, поэтому данный метод применим только в тех случаях, когда оксиды восстанавливаются водородом (§ 1, гл. I, ч. III).

Практически работу проводят так же, как это описано при получении нитридов взаимодействием аммиака с металлами.

§ 3. ПОЛУЧЕНИЕ НИТРИДОВ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕМ ХЛОРИДОВ С АММИАКОМ

При получении нитридов можно использовать реакцию хлоридов с аммиаком в тех случаях, когда оксиды металлов стойки и водородом не восстанавливаются. При совместном прокаливании аммиака и хлорида вначале происходит восстановление хлорида до металла. Затем металл соединяется с азотом, образующимся при термической диссоциации аммиака:

Лодочку с хлоридом помещают в фарфоровую или кварцевую трубку, воздух вытесняют аммиаком и хлорид нагревают в токе аммиака (рис. 36). Рекомендуется температуру повышать постепенно, так как некоторые хлориды легко испаряются. Продукт охлаждают в токе аммиака, который должен быть осушен пропусканием газа через концентрированный раствор щелочи.

содержание .. 11 12 13 14 ..