Оксид бериллия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Оксид бериллия
Общие
Систематическое
наименование
Оксид бериллия
Традиционные названия Бромеллит
Хим. формула BeO
Рац. формула BeO
Физические свойства
Состояние твёрдое
Молярная масса 25,01158 г/моль
Плотность 3,01 г/см³
Термические свойства
Т. плав. 2530 °C
Т. кип. 4120 °C
Мол. теплоёмк. 25,5 Дж/(моль·К)
Теплопроводность при 100°С 209,3[1] Вт/(м·K)
Энтальпия образования 589,2 кДж/моль
Давление пара при 2000°С 0,003 атм
Химические свойства
Растворимость в воде 0,00005 г/100 мл
Оптические свойства
Показатель преломления 1,719
Структура
Кристаллическая структура гексагональная
Классификация
Рег. номер CAS 1304-56-9
PubChem 14775
Рег. номер EINECS 215-133-1
SMILES
InChI
RTECS DS4025000
ChemSpider 14092
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Окси́д бери́ллия — амфотерный оксид, имеющий химическую формулу BeO.

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[2][3].

Оксид бериллия является единственным бинарным соединением бериллия с кислородом, хотя в паровой фазе над ВеО при температуре около 2000°С было отмечено присутствие полимеров типа (ВеО)3 и (ВеО)4[2].

Получение и свойства[править | править вики-текст]

В природе оксид бериллия встречается в виде минерала бромеллита[3].

Получают оксид бериллия термическим разложение гидроксида бериллия и некоторых его солей (например, нитрата, основного ацетата, карбоната и др.) при температуре от 500 до 1000°С. Полученный таким образом оксид представляет собой белый аморфный порошок. В виде кристаллов оксид бериллия может быть получен нагреванием до высокой температуры (плавлением) аморфной формы или, например, при кристаллизации из расплавленных карбонатов щелочных металлов[2].

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 1000—1800°С летучесть оксида бериллия сильно возрастает в связи с образованием газообразного гидроксида бериллия[2].

Оксид бериллия обладает очень высокой теплопроводностью. При 100° С она составляет 209,3 Вт·м−1·К−1, что больше, чем теплопроводность любых неметаллов (кроме алмаза и карбида кремния) и большинства металлов (кроме меди, серебра, золота, алюминия и ряда их сплавов)[4][5]. При понижении температуры теплопроводность оксида бериллия сперва растёт (370 Вт·м−1·К−1 при 300 К), достигая максимума (13 500 Вт·м−1·К−1) при 40 К, затем понижается (47 Вт·м−1·К−1 при 4 К)[5].

Химические свойства[править | править вики-текст]

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.[2]

Прокаленный при температуре не выше 500 °С, оксид бериллия растворяется в водных растворах кислот и щелочей (даже разбавленных), образуя соответствующие соли и гидроксобериллаты. Например:

Оксид бериллия, прокаленный при температуре от 1200 до 1300 °С, растворим в растворах концентрированных кислот. Например, прокаленный таким образом ВеО реагирует с горячей концентрированной серной кислотой:

Прокаливание оксида бериллия при температурах выше 1800 °С 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):[2][3]

Выше 1000 °С оксид бериллия реагирует с хлором, при этом в присутствии угля данная реакция идет легче и при гораздо меньших температурах (600—800°С):[2]

При температуре выше 1000 °С оксид бериллия ступает в обратимую реакцию гидрохлорирования (понижение температуры системы вызывает обратный процесс разложения образовавшегося хлорида бериллия):[2]

При нагревании оксид бериллия способен реагировать со многими хлорсодержащими соединениями. В частности, уже при 500 °С начинается реакция с фосгеном:[2]

Хлорирование тетрахлорметаном протекает при температуре 450—700 °С:[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 из оксида применимы лишь кальций, магний, титан и уголь (при высокой температуре). Кальций и магний могут быть использованы в качестве восстановителя при температуре ниже 1700 °С и атмосферном давлении, титан применим при давлении ниже 0,001 мм рт. ст. и 1400 °С:[2]

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

Использование угля более предпочтительно, но реакция с ним идет лишь при температурах выше 2000 °С:

Оксид бериллия при температурах ниже 800 °С 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 1800 °C взаимодействует с никелем, кремнием, титаном и цирконием[2][6].

Применение[править | править вики-текст]

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

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Бериллий
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Химия 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.
  3. 1 2 3 Рабинович В. А., Хавин З. Я. Краткий химический справочник. — Л.: Химия, 1977. — С.56
  4. Бериллий. Соединения бериллия. Оксид бериллия
  5. 1 2 Инюшкин А. В. Теплопроводность / В кн.: Физические величины: Справочник. — М.: Энергоатомиздат. — 1991. — С.337—363.
  6. Egon Wiberg, Arnold Frederick Holleman Inorganic Chemistry. — Elsevier, 2001. — ISBN 0-12-352651-5