Nitrure de vanadium

Le nitrure de vanadium est un composé chimique de formule VN. Cette céramique ultraréfractaire est un solide noir partiellement métallique cristallisant dans une structure de type halite et présentant une stœchiométrie comprise entre VN0,7 et VN1,0. Le nitrure de vanadium VN, le carbure de vanadium VC et l'oxyde de vanadium(II) VO ont des structures cristallines isomorphes dans lesquelles les atomes d'azote, de carbone et d'oxygène peuvent être échangés pour former des cristaux mélangés. Il forme des solutions solides avec le nitrure de titane TiN, le nitrure de niobium NbN, le carbure de titane TiC, le carbure de niobium NbC et le carbure de tantale TaC[3].

Nitrure de vanadium
__ V3+     __ N3−
Structure cristalline du nitrure de vanadium
Identification
No CAS 24646-85-3
No ECHA 100.042.151
No CE 246-382-4
PubChem 90570
SMILES
InChI
Propriétés chimiques
Formule NV  [Isomères]
Masse molaire[1] 64,948 2 ± 0,000 3 g/mol
N 21,57 %, V 78,43 %,
Propriétés physiques
T° ébullition Pratiquement insoluble dans l'eau[2].
Soluble dans l'acide chlorhydrique[3]
Masse volumique 6,13 g·cm-3[4] à 25 °C
Précautions
SGH[4]

Attention
H302+H312+H332 et P280
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Le nitrure de vanadium se forme lors de la nitruration de l'acier et accroît la résistance à l'usure[5]. On l'obtient par réaction du vanadium avec l'azote N2 ou l'ammoniac NH3 :

2 V + N2 ⟶ 2 VN ;
2 V + 2 NH3 ⟶ 2 VN + 3 H2.

Au cours de la nitruration, il peut également se former une autre phase, de formule V2N, également appelée nitrure de vanadium[6]. Sa structure à basse température présente des agrégats V4[7] ; sa structure résulte d'une instabilité thermodynamique[8]. C'est un supraconducteur à couplage fort[9]. Les nanocristaux de nitrure de vanadium sont par ailleurs étudiés en vue d'applications potentielles pour réaliser des supercondensateurs[10].

Notes et références
  1. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  2. (en) Dale L. Perry, Handbook of Inorganic Compounds, Taylor & Francis, 2e édition, 2011, p. 451. (ISBN 1-4398-1462-7)
  3. (en) Hugh O. Pierson, Handbook of Refractory Carbides and Nitrides: Properties, Characteristics, Processing and Applications, William Andrew, 1996, p. 200. (ISBN 0-8155-1770-X)
  4. Fiche Sigma-Aldrich du composé Vanadium nitride −325 mesh, 99%, consultée le 14 juin 2019.
  5. (en) R. M. Muñoz Riofano, L. C. Casteletti et P. A. P. Nascente, « Study of the wear behavior of ion nitrided steels with different vanadium contents », Surface and Coatings Technology, vol. 200, nos 20-21,‎ , p. 6101è6110 (DOI 10.1016/j.surfcoat.2005.09.026, lire en ligne)
  6. (en) Uğur Şen, « Thermo-Reactive Diffusion Vanadium Nitride Coatings on AISI 1020 Steel », Key Engineering Materials, vol. 264-268,‎ , p. 577-580 (DOI 10.4028/www.scientific.net/KEM.264-268.577, lire en ligne)
  7. (en) F. Kubel, W. Lengauer, K. Yvon, K. Knorr et A. Junod, « Structural phase transition at 205 K in stoichiometric vanadium nitride », Physical Review B, Condensed Matter, vol. 38, no 18,‎ , p. 12908-12912 (PMID 9946260, DOI 10.1103/PhysRevB.38.12908, Bibcode 1988PhRvB..3812908K, lire en ligne)
  8. (en) A. B. Mei, O. Hellman, N. Wireklint, C. M. Schlepütz, D. G. Sangiovanni, B. Alling, A. Rockett, L. Hultman, I. Petrov et J. E. Greene, « Dynamic and structural stability of cubic vanadium nitride », Physical Review B, vol. 91, no 5,‎ , article no 054101 (DOI 10.1103/PhysRevB.91.054101, Bibcode 2015PhRvB..91e4101M, lire en ligne)
  9. (en) B. R. Zhao, L. Chen, H. L. Luo, M. D. Jack et D. P. Mullin, « Superconducting and normal-state properties of vanadium nitride », Physical Review B (Condensed Matter), vol. 29, no 11,‎ , p. 6198-6202 (DOI 10.1103/PhysRevB.29.6198, Bibcode 1984PhRvB..29.6198Z, lire en ligne)
  10. (en) D. Choi, G. E. Blomgren et P. N. Kumta, « Fast and Reversible Surface Redox Reaction in Nanocrystalline Vanadium Nitride Supercapacitors », Advanced Materials, vol. 18, no 9,‎ , p. 1178-1182 (DOI 10.1002/adma.200502471, lire en ligne)
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