Оксид бериллия

Шаблон:Карточка{{#invoke:check for unknown parameters|check |unknown= |ignoreblank= |preview= |showblankpositional= |CAS|ChEBI|ChemSpiderID|ECB|EINECS|H-фразы|InChI|InChIKey|NFPA 704|P-фразы|PubChem|R-фразы|RTECS|S-фразы|SMILES|nocat|Кодекс Алиментариус|ЛД50|ООН|ПДК|СГС|большие схемы|вещество1|вещество2|вещество3|вещество4|внешний вид|вращение|гибридизация|давление пара|диапазон прозрачности|динамическая вязкость|дипольный момент|заголовок|изображение|изображение слева|изображение справа|изображение2|изоэлектрическая точка|интервал трансформации|картинка|картинка малая|картинка2|картинка3D|картинка 3D|картинка3D2|кинематическая вязкость|конст. диссоц. кислоты|константа В. дер В.|координационная геометрия|коэфф. электр. сопротив.|кристаллическая структура|критическая плотность|критическая темп.|критическая точка|критическое давление|молярная концентрация|молярная масса|наименование|описание изображений слева и справа|описание изображения|описание изображения слева|описание изображения справа|описание изображения2|описание картинки|описание картинки2|описание картинки3D|описание картинки3D2|описание малой картинки|от. диэлектр. прониц.|плотность|поверхностное натяжение|показатель преломления|предел прочности|пределы взрываемости|примеси|проводимость|растворимость|растворимость1|растворимость2|растворимость3|растворимость4|рац. формула|сигнальное слово|скорость звука|сокращения|состояние|твёрдость|темп. воспламенения|темп. вспышки|темп. кипения|темп. кипения пр.|темп. плавления|темп. разложения|темп. самовоспламенения|темп. стеклования|темп. сублимации|температура размягчения|тепловое расширение|теплопроводность|теплоёмкость|теплоёмкость2|токсичность|традиционные названия|тройная точка|угол Брюстера|уд. электр. сопротивление|удельная теплота парообразования|удельная теплота плавления|фазовые переходы|хим. имя|хим. формула|ширина изображения|ширина изображения2|энергия ионизации|энтальпия кипения|энтальпия образования|энтальпия плавления|энтальпия растворения|энтальпия сгорания|энтальпия сублимации|ЕС|удельная теплота парообразования2|удельная теплота плавления2|Номер UN|эмпирическая формула|теплота парообразования|энтальпия раствородия|тепловое расширодие}}

Окси́д бери́ллия — бинарное химическое соединение бериллия и кислорода с химической формулой BeO, амфотерный оксид.

В зависимости от способа получения, при стандартных условиях, оксид бериллия представляет собой белое кристаллическое или аморфное вещество без вкуса и запаха, очень малорастворимое в воде.

Растворяется в концентрированных минеральных кислотах и щелочах, хорошо растворим в щелочных расплавах.

Как и все соединения бериллия, очень ядовит и обладает выраженными канцерогенными свойствами.

Оксид бериллия является одним из 2 (так же существует оксид бериллия 1), бинарным соединением бериллия с кислородом, хотя в паровой фазе над ВеО при температуре около Шаблон:Nobr было отмечено присутствие полимеров типа (ВеО)₃ и (ВеО)₄. Имеет кристаллическую структуру типа вюрцита.

Нахождение в природе

В природе оксид бериллия встречается в виде минерала бромеллита.

Получение и свойства

Оксид бериллия получают термическим разложением гидроксида бериллия и некоторых его солей (например, нитрата, основного ацетата, карбоната и др.) при температуре от 500 до Шаблон:Nobr Полученный таким образом оксид представляет собой белый аморфный порошок. В виде крупных кристаллов оксид бериллия может быть получен нагреванием до высокой температуры (плавлением) аморфной формы или, например, при кристаллизации из расплавленных карбонатов щелочных металлов.

Упругость пара ВеО незначительна, поэтому в отсутствие паров воды это наименее летучий из всех тугоплавких оксидов. Примесь таких оксидов, как MgO, CaO, Al₂O₃, SiO₂, ещё больше понижает летучесть ВеО из-за химического взаимодействия между ними. В присутствии паров воды при Шаблон:Nobr летучесть оксида бериллия сильно возрастает в связи с образованием газообразного гидроксида бериллия.

Оксид бериллия в компактном состоянии обладает очень высокой теплопроводностью. При Шаблон:Nobr она составляет Шаблон:Nobr, что больше, чем теплопроводность любых неметаллов (кроме алмаза и карбида кремния) и большинства металлов (кроме меди, серебра, золота, алюминия и ряда их сплавов). При понижении температуры теплопроводность оксида бериллия сначала растёт (Шаблон:Nobr при 300 К), достигая максимума (Шаблон:Nobr) при Шаблон:Nobr, затем понижается (Шаблон:Nobr при Шаблон:Nobr).

Химические свойства

Реакционная способность оксида бериллия зависит от способа его получения и от степени прокаливания. Повышение температуры при прокаливании ведет к увеличению размера зерен (то есть к уменьшению удельной поверхности), а, следовательно, и к уменьшению химической активности соединения.

Прокаленный при температуре не выше Шаблон:Nobr оксид бериллия растворяется в водных растворах кислот и щелочей (даже разбавленных), образуя соответствующие соли и гидроксобериллаты. Например:

$\mathrm{B}\mathrm{e}\mathrm{O}+2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2[\mathrm{B}\mathrm{e}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_4],$

$\mathrm{B}\mathrm{e}\mathrm{O}+2\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}⟶\mathrm{B}\mathrm{e}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$.

Оксид бериллия, прокалённый при температуре от 1200 до Шаблон:Nobr растворим в концентрированных растворах кислот. Например, прокаленный таким образом ВеО реагирует с горячей концентрированной серной кислотой:

$\mathrm{B}\mathrm{e}\mathrm{O}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4⟶\mathrm{B}\mathrm{e}\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$.

Прокаливание оксида бериллия при температурах выше Шаблон:Nobr приводит к практически полной утрате им реакционной способности. После такого прокаливания ВеО растворяется только в концентрированной плавиковой кислоте с образованием фторида и в расплавленных щелочах, карбонатах и пиросульфатах щелочных металлов с образованием бериллатов:

$\mathrm{B}\mathrm{e}\mathrm{O}+2\mathrm{H}\mathrm{F}⟶\mathrm{B}\mathrm{e}\mathrm{F}{\phantom{A}}_2+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O},$

$\mathrm{B}\mathrm{e}\mathrm{O}+2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}⟶\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2\mathrm{B}\mathrm{e}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O},$

$\mathrm{B}\mathrm{e}\mathrm{O}+\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3⟶\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2\mathrm{B}\mathrm{e}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2$.

При температуре выше Шаблон:Nobr оксид бериллия реагирует с хлором, при этом в присутствии угля реакция идет легче и при гораздо меньших температурах Шаблон:Nobr:

$2\mathrm{B}\mathrm{e}\mathrm{O}+2\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2⟶2\mathrm{B}\mathrm{e}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2+\mathrm{O}{\phantom{A}}_2,$

$\mathrm{B}\mathrm{e}\mathrm{O}+\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2+\mathrm{C}⟶\mathrm{B}\mathrm{e}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2+\mathrm{C}\mathrm{O}$.

При температуре выше Шаблон:Nobr оксид бериллия вступает в обратимую реакцию гидрохлорирования (понижение температуры системы вызывает обратный процесс разложения образовавшегося хлорида бериллия):

$\mathrm{B}\mathrm{e}\mathrm{O}+2\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}⟷\mathrm{B}\mathrm{e}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$.

При нагревании оксид бериллия способен реагировать со многими хлорсодержащими соединениями. В частности, уже при Шаблон:Nobr начинается реакция с фосгеном:

$\mathrm{B}\mathrm{e}\mathrm{O}+\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2⟶\mathrm{B}\mathrm{e}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2+\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2$.

Хлорирование тетрахлорметаном протекает при температуре Шаблон:Nobr:

$2\mathrm{B}\mathrm{e}\mathrm{O}+\mathrm{C}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_4⟶2\mathrm{B}\mathrm{e}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2+\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2$.

Гораздо труднее оксид бериллия взаимодействует с бромом, сведений же о взаимодействии ВеО с иодом нет.

Оксид бериллия реагирует далеко не всеми обычно применяемыми восстановителями. В частности, для восстановления бериллия до металла из оксида применимы лишь кальций, магний, титан и уголь (при высокой температуре). Кальций и магний могут быть использованы в качестве восстановителя при температуре ниже Шаблон:Nobr и атмосферном давлении, титан применим при давлении ниже Шаблон:Nobr и Шаблон:Nobr:

$\mathrm{B}\mathrm{e}\mathrm{O}+\mathrm{C}\mathrm{a}⟶\mathrm{B}\mathrm{e}+\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{O},$

$4\mathrm{B}\mathrm{e}\mathrm{O}+\mathrm{T}\mathrm{i}⟶2\mathrm{B}\mathrm{e}+\mathrm{T}\mathrm{i}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2$.

В обоих случаях бериллий получается загрязненным восстанавливающим металлом и продуктами реакции, так как технически очень трудно разделить продукты реакции.

Использование угля более предпочтительно, но реакция с ним идет лишь при температурах выше Шаблон:Nobr:

$\mathrm{B}\mathrm{e}\mathrm{O}+\mathrm{C}⟶\mathrm{B}\mathrm{e}+\mathrm{C}\mathrm{O}$.

Оксид бериллия при температурах ниже Шаблон:Nobr устойчив по отношению к расплавленным щелочным металлам (литию, натрию и калию) и почти совсем не реагирует с церием, платиной, молибденом, торием и железом; только при Шаблон:Nobr взаимодействует с никелем, кремнием, титаном и цирконием.

Применение

Сочетание высокой теплопроводности и небольшого коэффициента термического расширения позволяет использовать оксид бериллия в качестве термостойкого материала, обладающего значительной химической инертностью.

Керамика из оксида бериллия применяется в качестве диэлектрических теплопроводных подложек полупроводниковых кристаллов при производстве мощных полупроводниковых приборов. Применяется для изготовления корпусов электронных компонентов военного и специального назначения, также применяется для изготовления деталей мощных электронных ламп в металлокерамическом исполнении.

Токсичность

Пыль оксида бериллия очень ядовита и канцерогенна, по классификации NFPA 704 ему присвоена высшая токсичность. В компактном состоянии в виде керамики безопасен, если не подвергается механической обработке с образованием пыли.