Chrom(III)-nitrid

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Kristallstruktur
Strukturformel von Chrom(III)-nitrid
__ Cr     __ N
Allgemeines
Name Chrom(III)-nitrid
Verhältnisformel CrN
CAS-Nummer 24094-93-7
Kurzbeschreibung

dunkler geruchloser Feststoff[1]

Eigenschaften
Molare Masse 66,00 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Dichte

5,9 g·cm−3[2]

Schmelzpunkt

1500 °C (Zersetzung zu Cr und N2)[2]

Löslichkeit

unlöslich in Wasser[1]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [1]

Mischung aus CrN und Cr2N

07 – Achtung 08 – Gesundheitsgefährdend

Gefahr

H- und P-Sätze H: 334​‐​302​‐​317
P: 285​‐​261​‐​280​‐​302+352​‐​321​‐​501Vorlage:P-Sätze/Wartung/mehr als 5 Sätze [1]
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [3][1]
Gesundheitsschädlich
Gesundheits-
schädlich
(Xn)
R- und S-Sätze R: 22​‐​42/43
S: 24​‐​37​‐​45​‐​60
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.
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Chrom(III)-nitrid ist eine anorganische chemische Verbindung der beiden Elemente Chrom und Stickstoff. Es zeichnet sich durch sehr große Härte und extreme Korrosionsbeständigkeit aus, woraus sich eine Reihe technischer Anwendungen wie z. B. Passivierung und Veredelung von Chromwerkstoffen oder Beschichtung von Zerspanungswerkzeugen[4] ergeben.

Vorkommen[Bearbeiten]

Chrom(III)-nitrid kommt natürlich als Mineral Carlsbergit vor[5] und wurde in verschiedenen Eisenmeteoriten nachgewiesen.[6]

Gewinnung und Darstellung[Bearbeiten]

Chrom(III)-nitrid wird in der Regel in Form hauchdünner Beschichtungen hergestellt, seltener als keramischer Körper oder als Pulver.

Eine Herstellung aus den Elementen ist bei Temperaturen oberhalb von 800 °C möglich, das Werkstück bzw. das Chrompulver werden bei diesem Verfahren unter reiner Stickstoffatmosphäre mehrere Stunden auf die nötige Temperatur erhitzt. Dies geschieht nach folgender Gleichung:[7]

\mathrm{2 \ Cr + N_2 \longrightarrow 2 \ CrN}

Ebenfalls möglich ist die Darstellung durch Reaktion von Chrom(III)-chlorid mit Ammoniak.[7]

\mathrm{CrCl_3 + 4 \ NH_3 \longrightarrow CrN + 3 \ NH_4Cl}

Eigenschaften[Bearbeiten]

Chrom(III)-nitrid ist ein Einlagerungsnitrid mit metallischen Eigenschaften. Eine ionogene Formulierung im Sinne von Cr3+ und N3− ist irreführend, während eine Zuweisung entsprechender Oxidationszahlen korrekt ist.

Es liegt in Form eines schwarzen, magnetischen Pulvers vor, das unlöslich in Säuren und Laugen ist. Es besitzt eine Kristallstruktur vom Natriumchlorid-Typ (a = 415 pm). Bei höheren Temperaturen zersetzt sich Chrom(III)-nitrid (γ-Chromnitridphase) zunehmend und geht in Chromheminitrid Cr2N (β-Chromnitridphase, CAS: 12053-27-9) über. Es bildet sich abhängig von der Temperatur und dem Stickstoffdruck zwischen diesen beiden Phasen ein Gleichgewicht aus, so zum Beispiel bei 1100 °C und einem Stickstoffdruck von 1,7 Torr.[7] Chromheminitrid hat eine hexagonale Kristallstruktur die der von Eisennitrid Fe2N entspricht und die Raumgruppe P63/mmc besitzt.[8]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b c d e Datenblatt Chromium nitride bei AlfaAesar, abgerufen am 30. Juni 2013 (JavaScript erforderlich).
  2. a b  Jean d'. Ans, Ellen Lax, Roger Blachnik: Taschenbuch für Chemiker und Physiker. Springer DE, 1998, ISBN 364258842-5, S. 400 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  3. Seit dem 1. Dezember 2012 ist für Stoffe ausschließlich die GHS-Gefahrstoffkennzeichnung zulässig. Bis zum 1. Juni 2015 dürfen noch die R-Sätze dieses Stoffes für die Einstufung von Gemischen herangezogen werden, anschließend ist die EU-Gefahrstoffkennzeichnung von rein historischem Interesse.
  4.  von Eckart Doege, Bernd-Arno Behrens: Handbuch Umformtechnik: Grundlagen, Technologien, Maschinen - Eckart Doege, Bernd-Arno Behrens. Springer DE, 2010, ISBN 364204249-X, S. 435 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  5. Webmineral: Carlsbergite
  6.  John Williams Anthony: Mineralogy of Arizona. University of Arizona Press, 1995, ISBN 081651555-7, S. 154 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  7. a b c  Georg Brauer: Handbuch der präparativen anorganischen Chemie. 3., umgearb. Auflage. Band III, Enke, Stuttgart 1981, ISBN 3-432-87823-0, S. 1494.
  8.  Werner Martienssen, Hans Warlimont: Springer Handbook of Condensed Matter and Materials Data. Springer, 2005, ISBN 354030437-1, S. 468 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).