Нитрид ниобия

Нитрид ниобия можно получать, прокаливая смеси окислов и углерода в атмосфере азота. Фредерик и Зиттиг сначала восстанавливали пятиокись ниобия водородом до Nb2O3, а затем в результате взаимодействия этого окисла с углеродом и азотом получали нитрид ниобия с 12,8% N (теоретическое содержание 13% N). Без труда можно осуществить и прямую азотизацию металлического порошкообразного ниобия — способ, использованный Брауэром для приготовления опытных образцов при исследовании системы ниобий — азот. При нагреве на 1700° брикетов из эквиатомарной смеси нитрида NbN и ниобия получают светлосерый нитрид Nb2N металлического характера.

Кемпбелл с сотр. азотировали ниобий при 1000°. Разлагая NbCl5 в присутствии водорода и азота на вольфрамовой нити при 1340—1360°, получают непрерывные отложения нитрида ниобия.

Гальбранзен и Эндрью исследовали взаимодействие ниобия с азотом при 500—850° в зависимости от времени и давления.



В системе ниобий — азот образуется соединение NbN со структурой внедрения и кубической гранецентрированной решеткой. Другими авторами был обнаружен также второй, по-видимому, гексагональный нитрид Nb2N. Нитрид ниобия состава Nb3N5, отмеченный Мутманом, Вейсом и Ридельбаухом, не был найден.



Нитрид ниобия NbN (13,1% N) — порошкообразный светлосерый продукт с желтоватым блеском. He растворяется в соляной, азотной и серной кислотах даже при кипячении. При нагреве на воздухе образуется ниобиевая кислота и выделяется азот. При нагреве с натронной известью или кипячении в крепких щелочах выделяется аммиак.

Нитрид Nb2N также стоек против кислот. При нагревании с крепкой щелочью или в расплавленных щелочах выделяется, однако, не аммиак, а чистый азот.

Нитрид NbN кристаллизуется в кубической гранецентрированной решетке (тип NaCl, B1). Постоянная решетки а = 4,375 А. Нитрид Nb2N с гексагональной компактной упаковкой имеет периоды решетки по Брауэру: а = 3,058 А, с = 4,961 А; по Уманскому а = 3,017 ± 0,02 А, с = 5,580 ± 0,006 А. Ашерман и др. приписывают этому нитриду тетрагональную решетку.

Плотность нитрида NbN определена Фридериком и Зиттигом в 8,4 г/см3. Расчетная рентгенографическая величина 8,48 г/см3. Пикнометрический удельный вес нитрида Nb2N 8,08 г/см3. Твердость NbN по Moocy +8.

Термодинамические величины приведены в работах Неймана с сотр., Армстронга и Бревера с сотр. Фридерик и Зиттиг обнаружили, что при непосредственном нагреве электрическим током прессованного штабика нитрида ниобия он плавится при 2050° с частичным распадом. Удельное электрическое сопротивление при этом составило 200 мком*см при комнатной температуре и 450 мком*см при температуре плавления.

Согласно данным Ашермана, Фридерика, Джуста и Крейнера, мононитрид ниобия становится сверхпроводником при 20—30° К. Хорн и Циглер определили критическую температуру сверхпроводимости в 15,2° К, Кук с сотр. в 16,2—12,2° К в зависимости от содержания азота. Это же подтверждают Циглер и Юнг, определив соответствующую температурную облась в интервале 16,8—14,6° К. Такая высокая температура перехода в состояние сверхпроводимости позволяет применять проволоку из нитрида ниобия для высокочувствительной аппаратуры по контролю теплоты радиации и токов радиочастоты.

Нитрид Nb2N вплоть до 9,5° К не становится сверхпроводником.