WikiSort.ru - Не сортированное

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	[Be]=O
InChI	1S/Be.O LTPBRCUWZOMYOC-UHFFFAOYSA-N
RTECS	DS4025000
ChEBI	62842
Номер ООН	1566
ChemSpider	14092
Безопасность
Токсичность	высокотоксичен, канцерогенен, ирритант
NFPA 704	0 4 0
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].

Как и все соединения бериллия, очень ядовит.

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

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

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:

${\displaystyle {\mathsf {BeO+2NaOH+H_{2}O\longrightarrow Na_{2}[Be(OH)_{4}]}}}$

${\displaystyle {\mathsf {BeO+2HCl\longrightarrow BeCl_{2}+H_{2}O}}}$

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:

${\displaystyle {\mathsf {BeO+H_{2}SO_{4}\longrightarrow BeSO_{4}+H_{2}O}}}$

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]

${\displaystyle {\mathsf {BeO+2HF\longrightarrow BeF_{2}+H_{2}O}}}$

${\displaystyle {\mathsf {BeO+2NaOH\longrightarrow Na_{2}BeO_{2}+H_{2}O}}}$

${\displaystyle {\mathsf {BeO+Na_{2}CO_{3}\longrightarrow Na_{2}BeO_{2}+CO_{2}}}}$

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]

${\displaystyle {\mathsf {2BeO+2Cl_{2}\longrightarrow 2BeCl_{2}+O_{2}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {BeO+Cl_{2}+C\longrightarrow BeCl_{2}+CO}}}$

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

${\displaystyle {\mathsf {BeO+2HCl\longrightarrow BeCl_{2}+H_{2}O}}}$

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

${\displaystyle {\mathsf {BeO+COCl_{2}\longrightarrow BeCl_{2}+CO_{2}}}}$

Хлорирование тетрахлорметаном протекает при температуре 450—700 °С:^[2]

${\displaystyle {\mathsf {2BeO+CCl_{4}\longrightarrow 2BeCl_{2}+CO_{2}}}}$

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]

${\displaystyle {\mathsf {BeO+Ca\longrightarrow Be+CaO}}}$

${\displaystyle {\mathsf {4BeO+Ti\longrightarrow 2Be+TiO_{2}}}}$

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:

${\displaystyle {\mathsf {BeO+C\longrightarrow Be+CO}}}$

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

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

Токсичность

Оксид бериллия очень ядовит и канцерогенен, по токсикологии NFPA 704 ему присвоена высшая токсичность.

Примечания