질화 리튬

질화 리튬()은 화학식 을 갖는 무기 화합물이다. 유일하게 안정한 알칼리 금속 질화물이다. 녹는점이 높은 적분홍색 고체이다.

 제법 및 취급 
질화 리튬은 원소 리튬과 질소 기체의 직접 반응을 통해 제조된다.E. Döneges "Lithium Nitride" in Handbook of Preparative Inorganic Chemistry, 2nd Ed. Edited by G. Brauer, Academic Press, 1963, New York. Vol. 1. p. 984.

리튬 금속을 질소 분위기에서 연소시키는 대신, 액체 나트륨 금속에 용해된 리튬 용액을 로 처리할 수 있다.

질화 리튬은 극도로 강한 염기이므로 물과 격렬하게 반응하여 암모니아를 생성하므로 습기로부터 보호해야 한다.

 구조 및 특성 
알파- (상온 및 압력에서 안정)은 두 가지 유형의 층으로 구성된 특이한 결정 구조를 갖는다. 한 층은 의 조성을 가지며 6-배위 N 중심을 포함하고 다른 층은 리튬 양이온으로만 구성된다.

두 가지 다른 형태가 알려져 있다.

0.42 GPa에서 알파상으로부터 형성되는 베타-은 비화 나트륨() 구조를 갖는다.
35~45 GPa에서 베타상으로부터 형성되는 감마-은 비스무트화 리튬()과 동일한 구조를 갖는다.

질화 리튬은 에 대한 이온 전도도를 나타내며, 그 값은 약 2×10−4 Ω−1cm−1이고, (결정 내) 활성화 에너지는 약 0.26 eV (약 24 kJ/mol)이다. 수소 도핑은 전도도를 증가시키고, 금속 이온(Al, Cu, Mg) 도핑은 전도도를 감소시킨다. 질화 리튬 결정 간(결정 간) 리튬 전이의 활성화 에너지는 더 높게 결정되었으며, 약 68.5 kJ/mol이다. 알파 형태는 약 2.1 eV의 반도체이다.

 반응 
질화 리튬을 이산화 탄소와 반응시키면 흑연질 탄소 질화물()과 비료의 전구체인 리튬 사이안아마이드()가 발열적으로 생성된다.

약 200°C의 수소에서 Li3N은 반응하여 리튬 아마이드를 형성한다.

더 높은 온도에서는 더 반응하여 암모니아와 수소화 리튬을 형성한다.

리튬 이미드도 특정 조건에서 형성될 수 있다. 일부 연구는 수소화 리튬이 열적으로 분해되어 다시 리튬 금속이 될 수 있으므로 이를 암모니아를 생산하는 가능한 산업 공정으로 탐구해왔다.

질화 리튬은 270°C에서 반응이 가역적이므로 수소 기체의 저장 매체로 연구되었다. 최대 11.5 중량%의 수소 흡수가 달성되었다.

 각주 

 같이 보기 
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분류:질화물
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