Chromnitrid

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Kristallstruktur
Strukturformel von Chrom(III)-nitrid
__ Cr     __ N
Allgemeines
Name Chromnitrid
Andere Namen

Chrom(III)-nitrid

Verhältnisformel CrN
CAS-Nummer 24094-93-7
PubChem 90362
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

nahezu 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​‐​501 [1]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.
Vorlage:Infobox Chemikalie/Summenformelsuche vorhanden

Chromnitrid[3][4] ist eine anorganische chemische Verbindung der beiden Elemente Chrom und Stickstoff, die zu den intermetallischen Verbindungen gezählt wird. 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[5] ergeben.

Vorkommen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Chromnitrid kommt natürlich als Mineral Carlsbergit vor[6] und wurde in verschiedenen Eisenmeteoriten nachgewiesen.[7]

Gewinnung und Darstellung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Chromnitrid 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:[4]

Ebenfalls möglich ist die Darstellung durch Reaktion von Chrom(III)-chlorid mit Ammoniak.[4]

Eigenschaften[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Chromnitrid 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 Chromnitrid (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.[4] Chromheminitrid hat eine trigonale Kristallstruktur, die die Raumgruppe P31m (Raumgruppen-Nr. 162)Vorlage:Raumgruppe/162 besitzt.[8]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext 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 3-642-58842-5, S. 400 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  3. David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Properties of the Elements and Inorganic Compounds, S. 4-58.
  4. a b c d Georg Brauer: Handbuch der präparativen anorganischen Chemie. 3., umgearb. Auflage. Band III. Enke, Stuttgart 1981, ISBN 3-432-87823-0, S. 1494.
  5. von Eckart Doege, Bernd-Arno Behrens: Handbuch Umformtechnik: Grundlagen, Technologien, Maschinen - Eckart Doege, Bernd-Arno Behrens. Springer DE, 2010, ISBN 3-642-04249-X, S. 435 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  6. Webmineral: Carlsbergite
  7. John Williams Anthony: Mineralogy of Arizona. University of Arizona Press, 1995, ISBN 0-8165-1555-7, S. 154 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  8. T.H. Lee, S.-J. Kim, E. Shin, S. Takaki: On the crystal structure of Cr2N precipitates in high-nitrogen austenitic stainless steel. III. Neutron diffraction study on the ordered Cr2N superstructure. In: Acta Crystallographica, 2006, B62, S. 979–986, doi:10.1107/S0108768106034173.