Нитрид лития

Описание

Нитрид лития Li3N — единственный устойчивый нитрид щелочного металла, красновато-коричневый порошок. Класс: неорганические нитриды. Соединение сильно основно, является восстановителем и одним из самых быстрых твердотельных проводников ионов лития. С водой и влажным воздухом реагирует бурно с выделением аммиака, поэтому отнесено к категории 4.3.

Основные атрибуты

• CAS №: 26134-62-3
• Химическая формула: Li3N
• Молекулярный вес: 34,83
• Точная масса: 35,05110
• Номер ЕС: 247-475-2
• Номер ООН: 2806
• PSA: 1
• XLogP3: −0,31870
• Внешний вид: красновато-коричневый порошок
• Плотность: 1,3 г/мл при 25 °C (литературные данные)
• Температура плавления: 813 °C
• Растворимость: нерастворим в органических растворителях

Область применения

• материал для хранения водорода: Li3N поглощает до 10,4 % водорода по массе, последовательно переходя через имид лития (Li2NH) в амид лития (LiNH2) и гидрид лития; реакция с газообразным водородом идёт примерно от 200 °C
• твердотельный проводник ионов лития: проводимость при комнатной температуре порядка 10⁻³ См/см; допирование водородом на уровне 0,5–1,0 ат. % повышает её до 6 × 10⁻³ Ом⁻¹·см⁻¹ при снижении энергии активации до 0,20 эВ, тогда как введение катионов металлов проводимость снижает
• материал инжекции электронов в органических светодиодах (OLED)
• компонент и добавка при изготовлении литий-ионных аккумуляторов
• источник нитрид-иона, получение гидрида лития и амида лития
• восстановитель в препаративной химии
• азотирующий агент в металлургии

Реакции с воздухом и водой

Порошок легко воспламеняется и горит при сильном нагреве, во влажном воздухе может самовоспламениться. С водой или влагой воздуха реагирует с образованием едкого гидроксида лития и токсичного газообразного аммиака; выделяющегося тепла достаточно, чтобы поджечь горючие материалы поблизости. Реакция с водой идёт крайне быстро: по сценарию попадания вещества в избыток воды (не менее пятикратного) половина максимального теоретического выхода газообразного аммиака достигается за 0,04 минуты. Экспериментальные подробности приведены в отчёте «Разработка таблицы начальной изоляции и защитных расстояний для Руководства по реагированию на чрезвычайные ситуации 2008 года», ANL/DIS-09-2, Д. Ф. Браун, Х. М. Хартманн, В. А. Фримен, В. Д. Хейни, Аргоннская национальная лаборатория, Аргонн, Иллинойс, июнь 2009 г.

Профиль реактивности

• Реактивная группа: основания, прочные
• Предупреждения о реактивности: легко воспламеняющийся
• Сильноосновный восстановитель; несовместим с окислителями, включая атмосферный кислород
• Категорически несовместим с кислотами, особенно с окисляющими
• Бурно реагирует с хлоридом меди (I) с образованием металлической меди [Mellor, 1940, vol. 8, 100]
• Экзотермически реагирует с тетрафторидом кремния, что приводит к взрыву [Chem. Brit., 1979, 15, 282–283]

Информация по технике безопасности

• Уровень упаковки: I
• Категория опасности: 4.3
• Транспортные коды: ООН 2806, класс 4.3, группа упаковки I
• WGK Германия: 3
• Код класса опасности: 11-14-29-34-14/15
• Инструкции по технике безопасности: 16-22-26-27-36/37/39-45
• Метки: F, C
• Меры предосторожности: P223, P231 + P232, P280, P305 + P351 + P338, P370 + P378, P422
• Указания по опасности: H260, H314
• Классификация СГС: «Опасность», H260 (89,54 %) — при контакте с водой выделяются легковоспламеняющиеся газы, способные самовоспламеняться; P223, P231 + P232, P260, P264, P280, P301 + P330 + P331, P303 + P361 + P353, P304 + P340, P305 + P351 + P338, P310, P321, P335 + P334, P363, P370 + P378, P402 + P404, P405, P501
• Основание: агрегированные данные СГС от 239 компаний по 5 уведомлениям в реестр C и L ECHA
• Классификация по горючести и реактивности: легковоспламеняющийся — 3-я степень, реактивный — 2-я степень

Опасность пожара и тушение

Выдержка из руководства ERG 138 «Вещества, реагирующие с водой (выделяющие легковоспламеняющиеся газы)»: выделяет легковоспламеняющиеся газы при контакте с водой; может воспламеняться при контакте с водой или влажным воздухом; некоторые вещества этой группы реагируют интенсивно или взрывоопасно; возможно воспламенение от высокой температуры, искр или пламени; возможно повторное воспламенение после тушения; часть таких грузов перевозится в легковоспламеняющихся жидкостях; стекание может создать опасность пожара или взрыва (ERG, 2016).

Тушение по ERG 138: воду и пену не использовать. Небольшой пожар — сухой химикат, кальцинированная сода, известь или песок. Сильный пожар — сухой песок, сухой химикат, кальцинированная сода или известь; допускается убрать людей с места и дать огню выгореть. Контейнеры удалять из зоны пожара, если это безопасно. При возгорании металлов и порошков (алюминия, лития, магния) применять сухой химикат, сухой песок, порошок хлорида натрия, графитовый порошок или порошок Met-L-X; для лития дополнительно подходят порошок Lith-X и порошок меди; см. также руководство ERG 170. При пожаре в цистернах и автомобилях с прицепом тушить с максимального расстояния или использовать автономные держатели шлангов и контрольные форсунки; воду внутрь ёмкостей не допускать; охлаждать ёмкости большим количеством воды до полного прекращения горения; при усилении звука предохранительных вентиляционных устройств или изменении цвета резервуара немедленно отойти.

Хранение и обращение

Особенности хранения: вентилируемое, сухое, низкотемпературное помещение; хранение отдельно от кислот и окислителей. Тара герметичная, вскрытие и развеска — в перчаточном боксе с инертной атмосферой. H314 требует полного комплекта защиты кожи, глаз и лица (инструкции 36/37/39). Пыль не вдыхать (22), при попадании в глаза промывать водой (26), при попадании на кожу немедленно снять загрязнённую одежду (27), при несчастном случае обратиться к врачу с этикеткой (45), от источников зажигания держать вдали (16). Класс WGK 3 — попадание в водные объекты исключено.