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 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 бромеллитаРабинович В. А., Хавин З. Я. Краткий химический справочник. — Л.: Химия, 1977. — С. 56..
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 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 летучесть оксида бериллия сильно возрастает в связи с образованием газообразного гидроксида бериллияХимия и технология редких и рассеянных элементов: Учеб. пособие для вузов: Ч. I / Под ред. К. А. Большакова. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 1976. — С. 176..
Оксид бериллия в компактном состоянии обладает очень высокой теплопроводностью. При она составляет , что больше, чем теплопроводность любых неметаллов (кроме алмаза и карбида кремния) и большинства металлов (кроме меди, серебра, золота, алюминия и ряда их сплавов)Инюшкин А. В. Теплопроводность / В кн.: Физические величины: Справочник. — М.: Энергоатомиздат. — 1991. — С. 337—363.. При понижении температуры теплопроводность оксида бериллия сначала растёт ( при 300 К), достигая максимума () при , затем понижается ( при ).
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 оксид бериллия растворяется в водных растворах кислот и щелочей (даже разбавленных), образуя соответствующие соли и гидроксобериллаты. Например:
BeO + 2NaOH + H2O ->Na2[Be(OH)4], BeO + 2HCl -> BeCl2 + H2O.
Оксид бериллия, прокалённый при температуре от 1200 до растворим в концентрированных растворах кислот. Например, прокаленный таким образом ВеО реагирует с горячей концентрированной серной кислотой:
BeO + H2SO4 -> BeSO4 + H2O.
Прокаливание оксида бериллия при температурах выше 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:
BeO + 2HF -> BeF2 + H2O, BeO + 2NaOH -> Na2BeO2 + H2O, BeO + Na2CO3 -> Na2BeO2 + CO2.
При температуре выше оксид бериллия реагирует с хлором, при этом в присутствии угля реакция идет легче и при гораздо меньших температурах :
2BeO + 2Cl2 -> 2BeCl2 + O2, BeO + Cl2 + C -> BeCl2 + CO.
При температуре выше оксид бериллия вступает в обратимую реакцию гидрохлорирования (понижение температуры системы вызывает обратный процесс разложения образовавшегося хлорида бериллия):
BeO + 2HCl <-> BeCl2 + H2O.
При нагревании оксид бериллия способен реагировать со многими хлорсодержащими соединениями. В частности, уже при начинается реакция с фосгеном:
BeO + COCl2 -> BeCl2 + CO2.
Хлорирование тетрахлорметаном протекает при температуре :
2BeO + CCl4 -> 2BeCl2 + CO2.
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 и атмосферном давлении, титан применим при давлении ниже и :
BeO + Ca -> Be + CaO, 4BeO + Ti -> 2Be + TiO2.
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 :
BeO + C -> Be + CO.
Оксид бериллия при температурах ниже 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 взаимодействует с никелем, кремнием, титаном и циркониемEgon Wiberg, Arnold Frederick Holleman Inorganic Chemistry. — Elsevier, 2001. — ISBN 0-12-352651-5.
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. В радиоэлектронике используется для наполнения волноводов, прокладок..
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.
Примечания
бериллия бериллия