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 .

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 2000 °С 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 .

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 1000 °С. 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 , Al ₂ O ₃ , SiO ₂ , 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 .

Оксид бериллия в компактном состоянии 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) . При понижении температуры теплопроводность оксида бериллия сначала растёт ( 370 Вт·м ⁻¹ ·К ⁻¹ при 300 К), достигая максимума ( 13 501 Вт·м ⁻¹ ·К ⁻¹ ) при 40 К , затем понижается ( 47 Вт·м ⁻¹ ·К ⁻¹ при 4 К ) .

Химические свойства

Реакционная способность оксида бериллия зависит от способа его получения и от степени . 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 500 °С, оксид бериллия растворяется в водных растворах кислот и щелочей (даже разбавленных), образуя соответствующие соли и . Например:

${\displaystyle {\ce {BeO + 2NaOH + H2O ->Na2[Be(OH)4],}}}$

${\displaystyle {\ce {BeO + 2HCl -> BeCl2 + H2O}}}$ .

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

${\displaystyle {\ce {BeO + H2SO4 -> BeSO4 + H2O}}}$ .

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 :

${\displaystyle {\ce {BeO + 2HF -> BeF2 + H2O,}}}$

${\displaystyle {\ce {BeO + 2NaOH -> Na2BeO2 + H2O,}}}$

${\displaystyle {\ce {BeO + Na2CO3 -> Na2BeO2 + CO2}}}$ .

При температуре выше 1000 °С оксид бериллия реагирует с хлором , при этом в присутствии угля реакция идет легче и при гораздо меньших температурах (600—800 °С) :

${\displaystyle {\ce {2BeO + 2Cl2 -> 2BeCl2 + O2,}}}$

${\displaystyle {\ce {BeO + Cl2 + C -> BeCl2 + CO}}}$ .

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

${\displaystyle {\ce {BeO + 2HCl <-> BeCl2 + H2O}}}$ .

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

${\displaystyle {\ce {BeO + COCl2 -> BeCl2 + CO2}}}$ .

Хлорирование тетрахлорметаном протекает при температуре 450—700 °С :

${\displaystyle {\ce {2BeO + CCl4 -> 2BeCl2 + CO2}}}$ .

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 1700 °С и атмосферном давлении, титан применим при давлении ниже 0,001 мм рт. ст. и 1400 °С :

${\displaystyle {\ce {BeO + Ca -> Be + CaO,}}}$

${\displaystyle {\ce {4BeO + Ti -> 2Be + TiO2}}}$ .

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 2000 °С :

${\displaystyle {\ce {BeO + C -> Be + CO}}}$ .

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 .

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 .

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

п • • р Оксиды
H 2 O
Li 2 O LiCoO 2 Li 3 PaO 4 Li 5 PuO 6 Ba 2 LiNpO 6 LiAlO 2 Li 3 NpO 4 Li 2 NpO 4 Li 5 NpO 6 LiNbO 3												B 2 O 3	С 3 О 2 C 12 O 9 CO C 12 O 12 C 4 O 6 CO 2	N 2 O NO N 2 O 3 N 4 O 6 NO 2 N 2 O 4 N 2 O 5	O	F
Na 2 O NaPaO 3 NaAlO 2 Na 2 PtO 3	MgO											AlO Al 2 O 3 NaAlO 2 LiAlO 2 AlO(OH)	SiO SiO 2	P 4 O P 4 O 2 P 2 O 3 P 4 O 8 P 2 O 5	S 2 O SO SO 2 SO 3	Cl 2 O ClO 2 Cl 2 O 6 Cl 2 O 7
K 2 O K 2 PtO 3 KPaO 3	CaO Ca 3 OSiO 4 CaTiO 3	Sc 2 O 3	TiO Ti 2 O 3 TiO 2 TiOSO 4 CaTiO 3 BaTiO 3	VO V 2 O 3 V 3 O 5 VO 2 V 2 O 5	FeCr 2 O 4 CrO Cr 2 O 3 CrO 2 CrO 3 MgCr 2 O 4	MnO Mn 3 O 4 Mn 2 O 3 MnO(OH) Mn 5 O 8 MnO 2 MnO 3 Mn 2 O 7	FeCr 2 O 4 FeO Fe 3 O 4 Fe 2 O 3	CoFe 2 O 4 CoO Co 3 O 4 CoO(OH) Co 2 O 3 CoO 2	NiO NiFe 2 O 4 Ni 3 O 4 NiO(OH) Ni 2 O 3	Cu 2 O CuO CuFe 2 O 4 Cu 2 O 3 CuO 2	ZnO	Ga 2 O Ga 2 O 3	GeO GeO 2	As 2 O 3 As 2 O 4 As 2 O 5	SeOCl 2 SeOBr 2 SeO 2 Se 2 O 5 SeO 3	Br 2 O Br 2 O 3 BrO 2
Rb 2 O RbPaO 3 Rb 4 O 6	SrO	Y 2 O 3 YOF YOCl	ZrO(OH) 2 ZrO 2 ZrOS Zr 2 О 3 Сl 2	NbO Nb 2 O 3 NbO 2 Nb 2 O 5 Nb 2 O 3 (SO 4 ) 2 LiNbO 3	Mo 2 O 3 Mo 4 O 11 MoO 2 Mo 2 O 5 MoO 3	TcO 2 Tc 2 O 7	Ru 2 O 3 RuO 2 Ru 2 O 5 RuO 4	RhO Rh 2 O 3 RhO 2	PdO Pd 2 O 3 PdO 2	Ag 2 O Ag 2 O 2	Cd 2 O CdO	In 2 O InO In 2 O 3	SnO SnO 2	Sb 2 O 3 Sb 2 O 4 Hg 2 Sb 2 O 7 Sb 2 O 5	TeO 2 TeO 3	I 2 O 4 I 4 O 9 I 2 O 5
Cs 2 O Cs 2 ReCl 5 O	BaO BaPaO 3 BaTiO 3 BaPtO 3		HfO(OH) 2 HfO 2	Ta 2 O TaO TaO 2 Ta 2 O 5	WO 2 Br 2 WO 2 WO 2 Cl 2 WOBr 4 WOF 4 WOCl 4 WO 3	Re 2 O ReO Re 2 O 3 ReO 2 Re 2 O 5 ReO 3 Re 2 O 7	OsO Os 2 O 3 OsO 2 OsO 4	Ir 2 O 3 IrO 2	PtO Pt 3 O 4 Pt 2 O 3 PtO 2 K 2 PtO 3 Na 2 PtO 3 PtO 3	Au 2 O AuO Au 2 O 3	Hg 2 O HgO (Hg 3 O 2 )SO 4 Hg 2 O(CN) 2 Hg 2 Sb 2 O 7 Hg 3 O 2 Cl 2 Hg 5 O 4 Cl 2	Tl 2 O Tl 2 O 3	Pb 2 O PbO Pb 3 O 4 Pb 2 O 3 PbO 2	BiO Bi 2 O 3 Bi 2 O 4 Bi 2 O 5	PoO PoO 2 PoO 3	At
Fr	Ra		Rf	Db	Sg	Bh	Hs	Mt	Ds	Rg	Cn	Nh	Fl	Mc	Lv	Ts
		↓
		La 2 O 2 S La 2 O 3	Ce 2 O 3 CeO 2	PrO Pr 2 O 2 S Pr 2 O 3 Pr 6 O 11 PrO 2	NdO Nd 2 O 2 S Nd 2 O 3 NdHO	Pm 2 O 3	SmO Sm 2 O 3	EuO Eu 3 O 4 Eu 2 O 3 EuO(OH) Eu 2 O 2 S	Gd 2 O 3	Tb	Dy 2 O 3	Ho 2 O 3 Ho 2 O 2 S	Er 2 O 3	Tm 2 O 3	YbO Yb 2 O 3	Lu 2 O 2 S Lu 2 O 3 LuO(OH)
		Ac 2 O 3	UO 2 UO 3 U 3 O 8	PaO PaO 2 Pa 2 O 5 PaOS	ThO 2	NpO NpO 2 Np 2 O 5 Np 3 O 8 NpO 3	PuO Pu 2 O 3 PuO 2 PuO 3 PuO 2 F 2	AmO 2	Cm 2 O 3 CmO 2	Bk 2 O 3	Cf 2 O 3	Es	Fm	Md	No	Lr