窒化水素

化学において、窒化水素化物（ニトリドヒドリド、窒化水素化物、または窒化水素化物）は、水素イオン（H −）と窒化物イオン（ N 3− ）の両方を含む化合物です。これらの無機化合物は、水素が窒素と結合せず、通常、より多くの金属を含むため、無機アミドやイミドとは異なります。

構造

水素化物イオンH − は、アルカリ金属やアルカリ土類金属などの電気陽性元素に囲まれることで安定化されます。[ 1 ]窒素が遷移元素または主族元素と結合して錯体を形成する四級化合物も存在します。水素化物イオンH − は、別のアルカリ土類金属元素の存在を必要とします。[ 1 ]

生産

水素化窒化物は、金属窒化物を水素雰囲気中で点火する自己伝播高温合成（SHS）と呼ばれるプロセスによって生成される可能性がある。 [ 2 ]

金属（Ti、Zr、Hf、Y）も水素と窒素を混合した雰囲気中で発火し、発熱反応で窒化水素を生成する。[ 3 ]

溶融金属フラックス法は、過剰量の溶融アルカリ土類金属に金属窒化物および水素化物を溶解させる方法です。加熱により全てが溶融し、その後、結晶が形成されるまで冷却しますが、金属は液体のままです。液体金属を排出（および遠心分離）すると、窒化水素化物の結晶が残ります。共晶溶融金属は、より低温で冷却することができます。[ 1 ]

液体アルカリ金属をフラックスとして使用して水素化窒化物結晶を成長させる場合、余分な金属は液体アンモニアを使用して除去することができます。[ 4 ]

プロパティ

一部の水素化窒化物は空気中の水蒸気に敏感です。[ 5 ]非化学量論的化合物では、水素の割合が増加すると単位格子の大きさも増加するため、水素は単に空孔を埋めるだけではありません。[ 6 ]十分に高い温度に加熱されると、水素化窒化物は最初に水素を失い、金属窒化物または合金を形成します。[ 7 ]

室温超伝導体

窒素をドープしたルテチウム水素化物は、他の多水素化物よりもかなり低い1GPaの圧力で最高21℃まで室温超伝導体であると主張されている。[ 8 ]これは「赤色物質」と呼ばれている[ 9 ] 。高圧下では赤色だが常温では青色であるためである。[ 10 ] [ 11 ]この主張は、2022年にネイチャー誌によって撤回された同様の主張をしたのと同じチームによってなされたため、懐疑的な見方が出ている。 [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]このチームは2016年に固体金属水素の観測やその他の主張を行った。[ 17 ]この結果を再現する最初の試みは失敗した。[ 18 ] [ 19 ]アシュクロフトは1968年に金属水素が高圧下で超伝導する可能性があることを示唆し[ 20 ] 、2004年に同様に高密度のIVa族水素化物（新素材）もよりアクセスしやすい圧力下で超伝導体になる可能性があることを示唆した[ 21 ] 。

リスト

名前 式 システム 空間群 単位格子

(長さはÅ、体積はÅ 3 )

構造 コメント 光学 参照
窒化リチウム水素化物 窒化リチウム水素化物 リチウム4NH​正方晶系 私4 1 / aa = 4.9865、c = 9.877、V = 234.9、Z = 4 黄色 [ 4 ]
カルシウムヒドリドナイトライド カルシウム2 NHキュービック Fd 3 ma = 10.13、Z = 16 茶黒 [ 5 ]
三窒化ケイ素三カルシウム水素化物 Ca 3 SiN 3 H単斜晶系 C 2/ ca = 5.236、b = 10.461、c = 16.389、β = 91.182°、Z = 8 SiN 4四面体鎖、Ca 6 H八面体 [ 1 ] [ 22 ]
チタン水素化窒化物 チタンN 0.3 H 1.1[ 6 ]
チタン0.7 V 0.3 N 0.23 H 0.8[ 6 ]
Ca 3 CrN 3 H六角 P 6 3 / ma= 7.22772 c=5.06172 Z=2 V=228.998 [ 23 ]
六窒化水素化二クロム六カルシウム Ca 6 Cr 2 N 6 HR3​a = 9.0042、c = 9.1898、Z = 3 平面CrN6−3、CrN5−3、八面体Ca 6 H 11+[ 1 ] [ 24 ]
ストロンチウムヒドリドナイトライド Sr 2 NHR 3メートルa = 3.870、c = 18.958 オレンジイエローまたは黒 [ 25 ]
リチウム二ストロンチウム二水素化窒化物 LiSr 2 H 2 N斜方晶系 プンマa = 7.4714、b = 3.7028、c = 13.2986、Z = 4 [SrH 5 N 2 ] 9−、[SrH 4 N 3 ] 11−、[LiH 3 N] 5−[ 26 ]
チタン0.6ニオブ0.4窒素0.4水素1.1[ 6 ]
ジルコニウム水素化窒化物 ジルコニウム0.17 H 1.65[ 2 ]
チタン0.88ジルコニウム0.12窒素0.28水素1.39[ 6 ]
ジルコニウム0.7ニオブ0.3窒素0.33水素1.15[ 6 ]
窒化水素化バリウム Ba 2 NH六角 R 3メートルa = 4.0262、c = 20.469 純粋なH −導体 [ 27 ]
三窒化水素化クロムトリバリウム Ba 3 CrN 3 H六角 P 6 3 / ma = 8.0270、c = 5.6240、Z = 2 V=313.83 平面CrN5−3、八面体HBa11歳以上6非磁性絶縁体 緑 [ 1 ]
窒化二水素化リチウム二ユウロピウム LiEu 2 NH 3斜方晶系 プンマa = 7.4213、b = 3.6726、c = 13.1281、Z = 4 [Eu 3+ H 7 N 2 ] 10−および[Eu 2+ H 6 N 3 ] 13−ルビーレッド [ 28 ]
ルテチウム水素化窒化物 LuH 3− x N yFm 3 m< 1 GPa 青 [ 29 ] [ 8 ]
ルテチウム水素化窒化物 LuH 3− x N yええと1 GPa、21 °Cでの超伝導体 ピンク [ 8 ]
ハフニウム水素化窒化物 ハフニウムNH 0.6hcp a = 3.241、c = 5.198 [ 7 ]
ハフニウム水素化窒化物 ハフニウムNH hcp a = 3.216、c = 5.259 [ 7 ]
窒化トリウム水素化物 ThNH 2FCCC a = 5.596 [ 30 ]

参考文献

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