El óxido de berilio ( BeO ), también conocido como berilio , es un compuesto inorgánico con la fórmula BeO. Este sólido incoloro es un aislante eléctrico notable con una conductividad térmica más alta que cualquier otro no metálico, excepto el diamante , y supera a la de la mayoría de los metales. [4] Como sólido amorfo , el óxido de berilio es blanco. Su alto punto de fusión conduce a su uso como material refractario . [5] Ocurre en la naturaleza como el mineral bromelita . Históricamente y en la ciencia de los materiales, el óxido de berilio se llamaba glucina u óxido de glucinio .
Nombres | |
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Nombre IUPAC preferido Monóxido de berilio (II) | |
Nombre IUPAC sistemático Oxoberyllium | |
Otros nombres Beryllia, Thermalox, Bromelita, Thermalox 995. [1] | |
Identificadores | |
Modelo 3D ( JSmol ) | |
3902801 | |
CHEBI | |
ChemSpider | |
Tarjeta de información ECHA | 100.013.758 |
Número CE |
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Malla | berilio + óxido |
PubChem CID | |
Número RTECS |
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UNII | |
un numero | 1566 |
Tablero CompTox ( EPA ) | |
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Propiedades | |
Ser O | |
Masa molar | 25.011 g · mol −1 |
Apariencia | Cristales vítreos incoloros |
Olor | Inodoro |
Densidad | 3,01 g / cm 3 |
Punto de fusion | 2.507 ° C (4.545 ° F; 2.780 K) |
Punto de ebullición | 3.900 ° C (7.050 ° F; 4.170 K) |
0,00002 g / 100 ml | |
Brecha de banda | 10,6 eV |
Conductividad térmica | 330 W / (K · m) |
Índice de refracción ( n D ) | 1.719 |
Estructura | |
Hexagonal | |
P6 3 mc | |
C 6v | |
Tetragonal | |
Forma molecular | Lineal |
Termoquímica | |
Capacidad calorífica ( C ) | 25,5 J / (K · mol) |
Entropía molar estándar ( S | 13,73–13,81 J / (K · mol) |
Entalpía estándar de formación (Δ f H ⦵ 298 ) | −599 kJ / mol [2] |
Energía libre de Gibbs (Δ f G ˚) | −582 kJ / mol |
Peligros | |
Principales peligros | Muy tóxico, carcinógeno |
Ficha de datos de seguridad | Ver: página de datos |
Pictogramas GHS | |
Palabra de señal GHS | Peligro |
Declaraciones de peligro GHS | H301 , H315 , H317 , H319 , H330 , H335 , H350 , H372 |
Consejos de prudencia del SGA | P201 , P260 , P280 , P284 , P301 + 310 , P305 + 351 + 338 |
NFPA 704 (diamante de fuego) | 4 0 0 |
Dosis o concentración letal (LD, LC): | |
LD 50 ( dosis media ) | 2062 mg / kg (ratón, oral) |
NIOSH (límites de exposición a la salud de EE. UU.): | |
PEL (permitido) | TWA 0,002 mg / m 3 C 0,005 mg / m 3 (30 minutos), con un pico máximo de 0,025 mg / m 3 (como Be) [3] |
REL (recomendado) | Ca C 0,0005 mg / m 3 (como Be) [3] |
IDLH (peligro inmediato) | Ca [4 mg / m 3 (como Be)] [3] |
Compuestos relacionados | |
Otros aniones | Telururo de berilio |
Otros cationes |
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Página de datos complementarios | |
Estructura y propiedades | Índice de refracción ( n ), constante dieléctrica (ε r ), etc. |
Datos termodinámicos | Comportamiento de fase sólido-líquido-gas |
Datos espectrales | UV , IR , RMN , MS |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
verificar ( ¿qué es ?) | |
Referencias de Infobox | |
Preparación y propiedades químicas
El óxido de berilio se puede preparar calcinando (tostando) carbonato de berilio , deshidratando hidróxido de berilio o encendiendo berilio metálico :
- BeCO 3 → BeO + CO 2
- Be (OH) 2 → BeO + H 2 O
- 2 Be + O 2 → 2 BeO
Al encender berilio en el aire se obtiene una mezcla de BeO y nitruro Be 3 N 2 . [4] A diferencia de los óxidos formados por los otros elementos del Grupo 2 (metales alcalinotérreos), el óxido de berilio es anfótero en lugar de básico.
El óxido de berilio formado a altas temperaturas (> 800 ° C) es inerte, pero se disuelve fácilmente en bifluoruro de amonio acuoso caliente (NH 4 HF 2 ) o una solución de ácido sulfúrico concentrado caliente (H 2 SO 4 ) y sulfato de amonio ((NH 4 ) 2 SO 4 ).
Estructura
BeO cristaliza en la estructura hexagonal de wurtzita , con centros tetraédricos Be 2+ y O 2− , como lonsdaleita y w- BN (ambos isoelectrónicos ). En contraste, los óxidos de los metales del grupo 2 más grandes, es decir, MgO , CaO , SrO , BaO , cristalizan en el motivo de sal de roca cúbica con geometría octaédrica alrededor de las dicaciones y dianiones. [4] A alta temperatura, la estructura se transforma en una forma tetragonal. [6]
En la fase de vapor, el óxido de berilio está presente como moléculas diatómicas discretas . En el lenguaje de la teoría del enlace de valencia , estas moléculas pueden describirse como que adoptan la hibridación orbital sp en ambos átomos, presentando un enlace σ (entre un orbital sp en cada átomo) y un enlace π (entre orbitales p alineados en cada átomo orientados perpendicularmente al eje molecular). La teoría de orbitales moleculares proporciona una imagen ligeramente diferente sin enlace sigma neto (porque los orbitales 2 s de los dos átomos se combinan para formar un orbital de enlace sigma lleno y un orbital anti-enlace sigma * lleno) y dos enlaces pi formados entre ambos pares de orbitales p orientados perpendicularmente al eje molecular. El orbital sigma formado por los orbitales p alineados a lo largo del eje molecular está vacío. El estado fundamental correspondiente es ... (2sσ) 2 (2sσ *) 2 (2pπ) 4 (como en la molécula isoelectrónica de C 2 ), donde ambos enlaces se pueden considerar como enlaces dativos del oxígeno al berilio. [7]
Aplicaciones
Los cristales de alta calidad pueden cultivarse hidrotermalmente o de otra manera mediante el método Verneuil . En su mayor parte, el óxido de berilio se produce como un polvo amorfo blanco, sinterizado en formas más grandes. Las impurezas, como el carbono, pueden dar una variedad de colores a los cristales hospedadores que de otra manera serían incoloros.
El óxido de berilio sinterizado es una cerámica muy estable . [8] El óxido de berilio se utiliza en motores de cohetes [9] y como recubrimiento protector transparente en los espejos de telescopios aluminizados .
El óxido de berilio se utiliza en muchas piezas semiconductoras de alto rendimiento para aplicaciones como equipos de radio porque tiene una buena conductividad térmica y al mismo tiempo es un buen aislante eléctrico. Se utiliza como relleno en algunos materiales de interfaz térmica, como la grasa térmica . [10] Algunos dispositivos semiconductores de potencia han utilizado cerámica de óxido de berilio entre el chip de silicio y la base de montaje de metal del paquete para lograr un valor más bajo de resistencia térmica que una construcción similar de óxido de aluminio . También se utiliza como cerámica estructural para dispositivos de microondas de alto rendimiento, tubos de vacío , magnetrones y láseres de gas . BeO se ha propuesto como moderador de neutrones para reactores refrigerados por gas de alta temperatura (MGCR) navales marinos , así como para el reactor nuclear Kilopower de la NASA para aplicaciones espaciales. [11]
Seguridad
BeO es cancerígeno en forma de polvo [12] y puede causar una enfermedad pulmonar alérgica crónica, beriliosis . Una vez cocido en forma sólida, es seguro de manipular si no se somete a mecanizado que genera polvo, la rotura limpia libera poco polvo, pero las acciones de trituración o esmerilado pueden representar un riesgo. [13] La cerámica de óxido de berilio no es un residuo peligroso según la ley federal de EE. UU. [ cita requerida ]
Referencias
- ^ "óxido de berilio - Resumen compuesto" . Compuesto PubChem . EE.UU .: Centro Nacional de Información Biotecnológica. 27 de marzo de 2005. Identificación y registros relacionados . Consultado el 8 de noviembre de 2011 .
- ^ Zumdahl, Steven S. (2009). Principios químicos 6th Ed . Compañía Houghton Mifflin. ISBN 978-0-618-94690-7.
- ^ a b c Guía de bolsillo de NIOSH sobre peligros químicos. "# 0054" . Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
- ^ a b c Greenwood, Norman N .; Earnshaw, Alan (1997). Química de los Elementos (2ª ed.). Butterworth-Heinemann . ISBN 978-0-08-037941-8.
- ^ Raymond Aurelius Higgins (2006). Materiales para ingenieros y técnicos . Newnes. pag. 301 . ISBN 0-7506-6850-4.
- ^ AF Wells (1984). Química inorgánica estructural (5 ed.). Publicaciones científicas de Oxford. ISBN 0-19-855370-6.
- ^ Fundamentos de la espectroscopia . Editores aliados. pag. 234. ISBN 978-81-7023-911-6. Consultado el 29 de noviembre de 2011 .
- ^ Günter Petzow, Fritz Aldinger , Sigurd Jönsson, Peter Welge, Vera van Kampen, Thomas Mensing, Thomas Brüning "Berilio y compuestos de berilio" en la Enciclopedia de química industrial 2005 de Ullmann, Wiley-VCH, Weinheim. doi : 10.1002 / 14356007.a04_011.pub2
- ^ Ropp, Richard C. (31 de diciembre de 2012). Enciclopedia de los compuestos alcalinotérreos . Newnes. ISBN 9780444595539.
- ^ Greg Becker; Chris Lee; Zuchen Lin (2005). "Conductividad térmica en chips avanzados - La generación emergente de grasas térmicas ofrece ventajas" . Embalaje avanzado : 2–4. Archivado desde el original el 21 de junio de 2000 . Consultado el 4 de marzo de 2008 .
- ^ McClure, Patrick; Poston, David; Gibson, Marc; Bowman, Cheryl; Creasy, John (14 de mayo de 2014). "Concepto de reactor espacial KiloPower - Estudio de materiales del reactor" . Consultado el 21 de noviembre de 2017 .
- ^ "Hoja de datos sobre sustancias peligrosas" (PDF) . Departamento de Salud y Servicios para Personas Mayores de Nueva Jersey . Consultado el 17 de agosto de 2018 .
- ^ "Seguridad del óxido de berilio" . Beryllia americana . Consultado el 29 de marzo de 2018 .
enlaces externos
- MSDS de óxido de berilio de American Beryllia
- Monografía de la IARC "Berilio y compuestos de berilio"
- Tarjeta internacional de seguridad química 1325
- Inventario Nacional de Contaminantes - Berilio y compuestos
- Guía de bolsillo de NIOSH sobre peligros químicos