介绍

氮与电负性比它小的元素所形成的二元化合物。叠氮化物 及氮与氢、卤素和氧族元素的化合物不属 氮化物。一般指固体氮化物，并主要指 金属氮化物。例如氮化锂Li3N、氮化镁 Mg3N2、氮化铝AlN、氮化钛TiN、氮化 钽TaN等。多数难熔，热稳定性很高。有 些是金属加热后直接与氮化合而成，有些 是由金属、金属氧化物或金属氯化物在氨 气流中加热而得。硼、磷、硅等非金属亦有 氮化物（BN、P3N5、Si3N4）存在，对热都 十分稳定，其中BN特别稳定。

分类氮化物是氮与电负性小的元素形成的二元化合物，不包括氮与氢、氮与卤素的化合物及叠氮化物。按结构不同，氮化物可分为：

① 离子型氮化物 主要是氮与Ⅰ A，ⅡA族活泼金属形成的氮化物，如氮化锂Li3N，氮化钙Ca3N2等。这类氮化物热稳定性低，加热至400℃时分解为氮和相应元素； 它们极易水解，与水蒸气作用放出氨并生成金属氢氧化物，如：Li3N+3H2O=3LiOH+NH3

②金属型氮化物 氮与过渡金属形成的氮化物，如氮化锰Mn5N2，氮化钨W2N3，氮化锆ZrN等。这类氮化物具有高硬度、高熔点、高热稳定性的特点。它们大多是氮原子填充在金属结构的间隙中，属于“间隙化合物”，具有金属的性质，不与水反应，有导电性。

③ 共价型氮化物 与磷、硅、硼等非金属元素所形成的氢化物，如氮化磷P3N5，氮化硅Si3N4，氮化硼BN等。这类氮化物非常稳定。

④过渡型氮化物 与铜、锌分族等金属元素所形成的氮化物，如氮化银Ag3N等。1

常见氮化物及特性氮化硅1857年由印度人呙贺烈尔 （F.Wohler）最早合成。属六方晶系，有α型（低温）及β型（高温）的变态。当温度升高到1600℃时，由α型转变成β型，转变回来是困难的。α与β型的物理性质见表。其热导率较高，热膨胀系数小，抗热震性好，高温强度及耐磨性好。但在高温氧化气氛中，1200～1400℃开始氧化，1400℃以上则剧烈氧化。

氮化硅的合成方法有将硅粉磨细在N2气中加热到1200～1450℃形成3Si+4N2=2Si3N4+737J的放热反应。其反应速度较慢，如加入少量的Fe、Co、Ni、Cr、Cu等可加速反应。但对α、β的生成比例或性质有影响。如在N2气中加NH3或H2等最后能加速反应，而在1350℃以下反应多生成α型。或者硅石加炭在N2气中加热的方法，是在1550℃以上生成SiC，因此须加入百分之几的Fe2O3，使之在较低的温度下完成Si3N4的反应，然后用盐酸将Fe的化合物除去。

氧氮化铝硅（Sialon） Si-Al-O-N系固溶体。属β-Si3N4型结晶结构，具有抗氧化性强、耐侵蚀、强度高等优点。

**氧氮化硅（Si2N2O）**是用高纯硅粉和SiO2粉按分子比3∶1混合、磨细、通入80%N2和20%H2的混合气体加热到1450℃时而制得。

氮化铝1862年由德国人古茨尔（Geuther）合成的。它是六方晶系、有铅锌矿（六角）型结晶、呈白色、单晶为无色透明，密度为3.26g/cm3，升华温度2450℃。制品耐压强度高，热导率低，线膨胀系数稍大些。

氮化硼和石墨的结晶相似，呈六角板状，有脂肪感，呈白色，故人们称为白色石墨。密度为2.2g/cm3，化学性质呈中性，在还原气氛下稳定到2000℃以上。是有希望的高温结构材料。

应用由ⅢA、ⅣA族元素和氮直接化合生成的 氮化物具有共价结构，称为共价型氮化物。BN 是一种鳞片状六方结构，它的晶体结构和理化 性质与石墨相似，因而称为“白石墨”或“白炭 黑”，密度2.25克/立方厘米。它的耐热性、耐蚀性 和润滑性都好，不导电。在电子、冶金、化工及 尖端技术上有较大应用。这种晶型的BN在5 ～9千兆帕（5～9万大气压）和1200～ 1500℃温度下，用碱金属、碱土金属为催化剂， 可转变为另一种立方晶系的金刚硼，这种转变与石墨转变为金刚石相似。

金刚硼的硬度大于金刚石，是特殊的耐磨材料和切削材料。又因它不被熔融铁浸蚀，可制造模具及坩埚的衬里。 Si3N4是高性能陶瓷材料，用于冶金、飞机、机械、电子、原子能等工业。碱金属和碱土金属氮化物又称离子型氮化物，它们的热稳定性较差， 容易水解产生氨气和金属氢氧化物，实用意义不大。2