Zirconiumnitrid

Kristallstruktur
	_ Zr3+ 0 _ N3−
Allgemeines
Name	Zirconiumnitrid
Andere Namen	Zirconiummononitrid; Zirkoniumnitrid;
Verhältnisformel	ZrN
Kurzbeschreibung	gelber bis brauner geruchloser Feststoff[1]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
EG-Nummer	247-166-2
ECHA-InfoCard	100.042.864
PubChem	94359
Wikidata	Q205646
Eigenschaften
Molare Masse	105,23 g·mol−1
Aggregatzustand	fest[1]
Dichte	7,09 g·cm−3[1]
Schmelzpunkt	2980 °C[1]
Löslichkeit	nahezu unlöslich in Wasser[1]; löslich in konzentrierter Schwefelsäure und Flusssäure[2];
Sicherheitshinweise
H- und P-Sätze	H: 228‐315‐319‐335
	P: 210‐241‐305+351+338‐302+352‐405‐501 [1]
	Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Zirconiumnitrid ist eine anorganische chemische Verbindung des Zirconiums aus der Gruppe der Nitride.

Gewinnung und Darstellung

Zirconiumnitrid kann nach den gleichen Verfahren wie Titannitrid dargestellt werden.[3]

Gelbbraunes Zirconiumnitrid erhält man bei der Synthese aus den Elementen bei 1200 °C.[3]

Bei der Herstellung von Zirconiumnitrid aus Zirconium(IV)-chlorid durch das Aufwachsverfahren wird bei Gegenwart von Wasserstoff (H₂ + N₂ oder Ammoniak) eine tiefere Temperatur (2000 bis 2400 °C) benötigt als in reinem Stickstoff (2900 °C). Im letzteren Fall erfolgt die Abscheidung bedeutend langsamer als bei Anwesenheit von Wasserstoff. Durch Nitridieren von Zirconium-Drähten, d. h. durch Erhitzen in reinem Stickstoff erhält man selbst bei einer knapp unter dem Schmelzpunkt von Zirconium (1860 °C) liegenden Temperatur nur sehr langsam Zirconiumnitrid und überdies in stark aufgelockertem, brüchigem Zustand.[3]

Bei relativ niedrigen Temperaturen kann man definierte Zirconiumnitrid-Phasen durch die Ammonolyse von Zirconium-Halogeniden, insbesondere von Zirconium(IV)-iodid über die Zwischenstufe Zirconiumnitridiodid ZrNI erhalten. Bei 700 °C bildet sich hauptsächlich braunes Zr₃N₄ (o-Zr₃N₄ mit einer Dichte von 6,32 g/cm³ und der Raumgruppe Pnam[4]), bei 750 °C blaues Zirconiumnitrid Zr_xN (x = 0,94–0,81), oberhalb 1000 °C entsteht daraus das metallisch leitende gelbe Zirconiumnitrid.[3]

Unter Hochdruckbedingungen bildet sich bei Ammonolyse oder Reaktion von ZrN mit Stickstoff ein Zirconiumnitrid Zr₃N₄ vom kubischen Th₃P₄-Typ mit der Raumgruppe I43d.[4]

Eigenschaften

Zirconiumnitrid ist ein sehr harter und spröder gelbbrauner geruchloser Feststoff.[1][2] Es hat eine kubische Kristallstruktur vom Natriumchlorid-Typ[5] mit der Raumgruppe Fm3m (Raumgruppen-Nr. 225)Vorlage:Raumgruppe/225.[2]

Verwendung

Zirconiumnitrid wird als hartes Beschichtungsmaterial (z. B. Zirkoniumnitrid-Multilayerbeschichtung) verwendet.[6][7]

Einzelnachweise

Datenblatt Zirconium nitride, 99.5% (metals basis excluding Hf), Hf <3% bei AlfaAesar, abgerufen am 6. Juni 2013 (PDF) (JavaScript erforderlich).
Roger Blachnik (Hrsg.): Taschenbuch für Chemiker und Physiker. Band III: Elemente, anorganische Verbindungen und Materialien, Minerale. begründet von Jean d’Ans, Ellen Lax. 4., neubearbeitete und revidierte Auflage. Springer, Berlin 1998, ISBN 3-540-60035-3, S. 820 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
Georg Brauer (Hrsg.), unter Mitarbeit von Marianne Baudler u. a.: Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie. 3., umgearbeitete Auflage. Band II, Ferdinand Enke, Stuttgart 1978, ISBN 3-432-87813-3, S. 1379.
Dzivenko, Dmytro: High-pressure synthesis, structure and properties of cubic zirconium(IV)- and hafnium(IV) nitrides. Dissertation (2009), urn:nbn:de:tuda-tuprints-18742
Werner Martienssen, Hans Warlimont: Springer Handbook of Condensed Matter and Materials Data. Springer, 2005, ISBN 978-3-540-30437-1, S. 470 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
Gerhard Kienel: Vakuumbeschichtung: Band 5: Anwendungen. Springer DE, 1997, ISBN 978-3-642-58008-6, S. 46 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
Serope Kalpakjian, Steven R. Schmid, Ewald Werner: Werkstofftechnik. Pearson Deutschland GmbH, 2011, ISBN 978-3-86894-006-0, S. 634 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).

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[Alfa-1] Datenblatt Zirconium nitride, 99.5% (metals basis excluding Hf), Hf <3% bei AlfaAesar, abgerufen am 6. Juni 2013 (PDF) (JavaScript erforderlich).

[Jean_d'._Ans,_Ellen_Lax,_Roger_Blachnik-2] Roger Blachnik (Hrsg.): Taschenbuch für Chemiker und Physiker. Band III: Elemente, anorganische Verbindungen und Materialien, Minerale. begründet von Jean d’Ans, Ellen Lax. 4., neubearbeitete und revidierte Auflage. Springer, Berlin 1998, ISBN 3-540-60035-3, S. 820 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).

[brauer-3] Georg Brauer (Hrsg.), unter Mitarbeit von Marianne Baudler u. a.: Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie. 3., umgearbeitete Auflage. Band II, Ferdinand Enke, Stuttgart 1978, ISBN 3-432-87813-3, S. 1379.

[Dzivenko-4] Dzivenko, Dmytro: High-pressure synthesis, structure and properties of cubic zirconium(IV)- and hafnium(IV) nitrides. Dissertation (2009), urn:nbn:de:tuda-tuprints-18742

[Werner_Martienssen,_Hans_Warlimont-5] Werner Martienssen, Hans Warlimont: Springer Handbook of Condensed Matter and Materials Data. Springer, 2005, ISBN 978-3-540-30437-1, S. 470 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).

[Gerhard_Kienel-6] Gerhard Kienel: Vakuumbeschichtung: Band 5: Anwendungen. Springer DE, 1997, ISBN 978-3-642-58008-6, S. 46 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).

[Serope_Kalpakjian,_Steven_R._Schmid,_Ewald_Werner-7] Serope Kalpakjian, Steven R. Schmid, Ewald Werner: Werkstofftechnik. Pearson Deutschland GmbH, 2011, ISBN 978-3-86894-006-0, S. 634 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).