ОКСИД БЕРИЛЛИЯ

Оксид бериллия (BeO), также известный как бериллий, представляет собой неорганическое соединение с формулой BeO.
Оксид бериллия бесцветное твердое вещество, замечательный электроизолятор с более высокой теплопроводностью, чем у любого другого неметалла, за исключением алмаза, и превосходящей теплопроводность большинства металлов.
Оксид бериллия аморфное твердое вещество белого цвета.

Номер CAS: 1304-56-9
Номер ЕС: 215-133-1
Название ИЮПАК: Оксобериллий
Молекулярная формула: BeO

Другие названия: ОКСИД БЕРИЛЛИЯ, 1304-56-9, оксобериллий, Beryllia, Bromellete, Thermalox, моноксид бериллия, природный бромеллит, Thermalox 995, оксид бериллия (BeO), CCRIS 83, HSDB 1607, EINECS 215-133-1, UNII-2S8NLR37S3, 2S8NLR37S3, CHEBI:62842, EC 215-133-1, 21883-51-2, Berylla, Glucina, оксид бериллия, a, MFCD00003457, BROMELITE, оксид бериллия, purum, DTXCID50820391, AKOS015903963, оксид бериллия, 99,98% на основе следов металлов, Q422714

Высокая температура плавления оксида бериллия позволяет использовать его в качестве огнеупорного материала.
Оксид бериллия встречается в природе в виде минерала бромеллита.
Исторически и в материаловедении оксид бериллия назывался глюцином или оксидом глюциния.

Приготовление и химические свойства-
Оксид бериллия можно получить путем прокаливания (обжига) карбоната бериллия, дегидратации гидроксида бериллия или прокаливания металлического бериллия:

BeCO3 → BeO + CO2
Be(OH)2 → BeO + H2O
2Ве + О2 → 2ВеО

Прокаливание бериллия на воздухе дает смесь BeO и нитрида Be3N2. В отличие от оксидов, образованных другими элементами группы 2 (щелочноземельными металлами), оксид бериллия является амфотерным, а не основным.

Оксид бериллия, образующийся при высоких температурах (>800 °C), инертен, но легко растворяется в горячем водном гидрофториде аммония (NH4HF2) или растворе горячей концентрированной серной кислоты (H2SO4) и сульфата аммония ((NH4)2SO4).

Структура
BeO кристаллизуется в гексагональной структуре вюрцита, характеризующейся тетраэдрическими центрами Be2+ и O2−, как в лонсдейлите и w-BN (с обоими он изоэлектронен).
Напротив, оксиды металлов второй группы, то есть MgO, CaO, SrO, BaO, кристаллизуются в кубическом мотиве каменной соли с октаэдрической геометрией вокруг дикатионов и дианионов. При высокой температуре структура трансформируется в тетрагональную форму.

В паровой фазе оксид бериллия присутствует в виде дискретных двухатомных молекул.
На языке теории валентных связей эти молекулы можно описать как принимающие гибридизацию sp-орбиталей на обоих атомах, содержащую одну σ-связь (между одной sp-орбиталью на каждом атоме) и одну π-связь (между выровненными p-орбиталями на каждом атоме, ориентированными перпендикулярно молекулярной оси).

Теория молекулярных орбиталей дает несколько иную картину, в которой нет чистой сигма-связи (поскольку 2s-орбитали двух атомов объединяются, образуя заполненную сигма-связывающую орбиталь и заполненную сигма-разрыхляющую орбиталь) и две пи-связи, образованные между обеими парами p-орбиталей, ориентированных перпендикулярно молекулярной оси.
Сигма-орбиталь, образованная p-орбиталями, выровненными вдоль молекулярной оси, является незаполненной.
Соответствующее основное состояние — ...(2sσ)2(2sσ*)2(2pπ)4 (как в изоэлектронной молекуле C2), где обе связи можно рассматривать как дативные связи от кислорода к бериллию.

Молекулярный вес: 25,012
Количество акцепторов водородной связи: 1
Точная масса: 25,0070977
Моноизотопная масса: 25,0070977
Топологическая полярная площадь поверхности: 17,1 Ų
Количество тяжелых атомов: 2
Сложность: 2
Количество ковалентно связанных единиц: 1
Соединение канонизировано: Да

Запах: Без запаха
Плотность: 3,01 г/см3
Температура плавления: 2507 °C (4545 °F; 2780 K)
Температура кипения: 3900 °C (7050 °F; 4170 K)
Растворимость в воде: 0,00002 г/100 мл.
Ширина запрещенной зоны: 10,6 эВ
Теплопроводность: 330 Вт/(К·м)
Показатель преломления (nD): 1,719

Использует
Оксид бериллия используется в высокотехнологичной керамике, электронных радиаторах, электрических изоляторах, компонентах микроволновых печей, гироскопах, броне военных транспортных средств, тиглях сопел ракет, трубках термопар, структурных компонентах лазеров, подложках для высокоплотных электрических цепей, автомобильных системах зажигания и системах радиоэлектронного противодействия.

Электронные лампы, сердечники резисторов; окна в клистронных трубках; крепления транзисторов; высокотемпературные реакторные системы; добавки к стеклу, керамике и пластмассам; получение соединений бериллия; катализаторы органических реакций.

Методы производства
Оксид бериллия производится следующими процессами: гидроксид бериллия сначала преобразуется в тетрагидрат сульфата бериллия высокой чистоты, как описано выше. Эту соль прокаливают при тщательно контролируемых температурах, от 1150 до 1450 °C, выбранных для придания порошкам оксида бериллия свойств, требуемых отдельными производителями бериллиевой керамики. В качестве альтернативы гидроксид бериллия можно сначала очистить, а затем прокалить непосредственно до порошка оксида бериллия.

Получают путем растворения технического гидроксида бериллия в серной кислоте с осаждением гидратированного сульфата бериллия, который затем прокаливают при температуре 1150–1450 °C.
Нагреванием нитрата или гидроксида бериллия.
Получают непосредственно из гидроксида бериллия путем прокаливания или из основного карбоната, ацетата или сульфата путем прокаливания. Белые, реактивные порошки различаются по размеру зерна, морфологии и содержанию примесей.

В первичном промышленном процессе гидроксид бериллия, извлеченный из руды, растворяется в серной кислоте. Раствор фильтруется, а фильтрат концентрируется путем выпаривания, и после охлаждения кристаллизуется сульфат бериллия высокой чистоты BeSO4.4H2O. Соль прокаливается при тщательно контролируемых температурах от 1150 до 1450 °C, выбранных для придания порошкам оксида бериллия заданных свойств.

Приложения
Высококачественные кристаллы можно выращивать гидротермально или методом Вернейля. По большей части оксид бериллия производится в виде белого аморфного порошка, спекаемого в более крупные формы. Примеси, такие как углерод, могут придавать различные цвета бесцветным кристаллам-хозяевам.

Спеченный оксид бериллия — очень стабильная керамика.
Оксид бериллия используется в ракетных двигателях и в качестве прозрачного защитного покрытия на алюминизированных зеркалах телескопов.

Оксид бериллия используется во многих высокопроизводительных полупроводниковых деталях, например, в радиооборудовании, поскольку он обладает хорошей теплопроводностью и одновременно является хорошим электроизолятором.
Оксид бериллия используется в качестве наполнителя в некоторых теплопроводящих материалах, таких как термопаста.
В некоторых силовых полупроводниковых приборах между кремниевым кристаллом и металлическим монтажным основанием корпуса используется керамика на основе оксида бериллия, что позволяет добиться более низкого значения теплового сопротивления, чем аналогичная конструкция из оксида алюминия.

Оксид бериллия также используется в качестве конструкционной керамики для высокопроизводительных микроволновых приборов, вакуумных трубок, магнетронов и газовых лазеров.
BeO был предложен в качестве замедлителя нейтронов для военно-морских высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов (MGCR), а также для ядерного реактора Kilopower НАСА для космических применений.