Vite Recherche
L'oxyde de béryllium (BeO), également connu sous le nom de béryllium, est un composé inorganique de formule BeO.
L'oxyde de béryllium solide incolore est un isolant électrique remarquable avec une conductivité thermique plus élevée que tout autre non-métal à l'exception du diamant, et dépasse celle de la plupart des métaux.
En tant que solide amorphe, l'oxyde de béryllium est blanc.
Numéro CAS : 1304-56-9
Numéro CE : 215-133-1
Nom IUPAC : Oxobéryllium
Formule moléculaire : BeO
Autres noms : OXYDE DE BÉRYLLIUM, 1304-56-9, oxobéryllium, Beryllia, Bromellete, Thermalox, Monoxyde de béryllium, Bromellite naturelle, Thermalox 995, Oxyde de béryllium (BeO), CCRIS 83, HSDB 1607, EINECS 215-133-1, UNII-2S8NLR37S3, 2S8NLR37S3, CHEBI:62842, EC 215-133-1, 21883-51-2, Berylla, Glucina, Oxyde de béryllium, a, MFCD00003457, BROMELITE, Oxyde de béryllium, purum, DTXCID50820391, AKOS015903963, Oxyde de béryllium, 99,98 % de traces de métaux, Q422714
L'oxyde de béryllium a un point de fusion élevé qui conduit à son utilisation comme matériau réfractaire.
L'oxyde de béryllium est présent dans la nature sous forme de minéral bromellite.
Historiquement et dans la science des matériaux, l'oxyde de béryllium était appelé glucine ou oxyde de glucinium.
Préparation et propriétés chimiques-
L'oxyde de béryllium peut être préparé en calcinant (grillant) du carbonate de béryllium, en déshydratant de l'hydroxyde de béryllium ou en allumant du béryllium métallique :
BeCO3 → BeO + CO2
Be(OH)2 → BeO + H2O
2 Be + O2 → 2 BeO
L'inflammation du béryllium dans l'air donne un mélange de BeO et de nitrure Be3N2. Contrairement aux oxydes formés par les autres éléments du groupe 2 (métaux alcalino-terreux), l'oxyde de béryllium est amphotère plutôt que basique.
L'oxyde de béryllium formé à haute température (> 800 °C) est inerte, mais se dissout facilement dans du bifluorure d'ammonium aqueux chaud (NH4HF2) ou une solution d'acide sulfurique concentré chaud (H2SO4) et de sulfate d'ammonium ((NH4)2SO4).p
Structure
BeO cristallise dans la structure hexagonale wurtzite, comportant des centres tétraédriques Be2+ et O2−, comme la lonsdaléite et le w-BN (avec lesquels il est isoélectronique).
En revanche, les oxydes des métaux du groupe 2, plus gros, c'est-à-dire MgO, CaO, SrO, BaO, cristallisent dans le motif de sel gemme cubique avec une géométrie octaédrique autour des dications et des dianions. À haute température, la structure se transforme en une forme tétragonale.
En phase vapeur, l'oxyde de béryllium est présent sous forme de molécules diatomiques discrètes.
Dans le langage de la théorie des liaisons de valence, ces molécules peuvent être décrites comme adoptant une hybridation orbitale sp sur les deux atomes, comportant une liaison σ (entre une orbitale sp sur chaque atome) et une liaison π (entre des orbitales p alignées sur chaque atome orientées perpendiculairement à l'axe moléculaire).
La théorie des orbitales moléculaires fournit une image légèrement différente sans liaison sigma nette (car les orbitales 2s des deux atomes se combinent pour former une orbitale de liaison sigma remplie et une orbitale anti-liaison sigma remplie) et deux liaisons pi formées entre les deux paires d'orbitales p orientées perpendiculairement à l'axe moléculaire.
L'orbitale sigma formée par les orbitales p alignées le long de l'axe moléculaire n'est pas remplie.
L'état fondamental correspondant est ...(2sσ)2(2sσ*)2(2pπ)4 (comme dans la molécule isoélectronique C2), où les deux liaisons peuvent être considérées comme des liaisons datives de l'oxygène vers le béryllium.
Poids moléculaire : 25,012
Nombre d'accepteurs de liaisons hydrogène : 1
Masse exacte : 25,0070977
Masse monoisotopique : 25,0070977
Surface polaire topologique : 17,1 Ų
Nombre d'atomes lourds : 2
Complexité: 2
Nombre d'unités liées de manière covalente : 1
Le composé est canonisé : Oui
Odeur : Inodore
Densité : 3,01 g/cm3
Point de fusion : 2 507 °C (4 545 °F ; 2 780 K)
Point d'ébullition : 3 900 °C (7 050 °F ; 4 170 K)
Solubilité dans l'eau : 0,00002 g/100 mL
Intervalle de bande : 10,6 eV
Conductivité thermique : 330 W/(K·m)
Indice de réfraction (nD) : 1,719
Utilisations
L'oxyde de béryllium est utilisé dans les céramiques de haute technologie, les dissipateurs thermiques électroniques, les isolants électriques, les composants de fours à micro-ondes, les gyroscopes, les blindages de véhicules militaires, les creusets de buses de fusée, les tubes de thermocouple, les composants structurels laser, les substrats pour circuits électriques haute densité, les systèmes d'allumage automobiles et les systèmes de contre-mesures électroniques radar.
Tubes électroniques, noyaux de résistances ; fenêtres dans les tubes klystron ; supports de transistors ; systèmes de réacteurs à haute température ; additifs pour verre, céramique et plastiques ; préparation de composés de béryllium ; catalyseur pour réactions organiques.
Méthodes de fabrication
L'oxyde de béryllium est produit par les procédés suivants : l'hydroxyde de béryllium est d'abord converti en sulfate de béryllium tétrahydraté de haute pureté, comme décrit ci-dessus. Ce sel est calciné à des températures soigneusement contrôlées, entre 1150 et 1450 °C, sélectionnées pour donner aux poudres d'oxyde de béryllium les propriétés requises par les fabricants individuels de céramique au béryllium. Alternativement, l'hydroxyde de béryllium peut d'abord être purifié puis calciné directement en poudre d'oxyde de béryllium.
Produit en dissolvant de l'hydroxyde de béryllium de qualité technique dans de l'acide sulfurique, précipitant le sulfate de béryllium hydraté, qui est ensuite calciné à 1 150-1 450 °C.
Par chauffage du nitrate ou de l'hydroxyde de béryllium.
Obtenu directement à partir de l'hydroxyde de béryllium par calcination ou à partir du carbonate, de l'acétate ou du sulfate basique par calcination. Les poudres blanches et réactives diffèrent par la granulométrie, la morphologie et la teneur en impuretés.
Dans le procédé industriel primaire, l'hydroxyde de béryllium extrait du minerai est dissous dans de l'acide sulfurique. La solution est filtrée et le filtrat est concentré par évaporation et, sans refroidissement, le sulfate de béryllium de haute pureté, BeSO4.4H2O, cristallise. Le sel est calciné à des températures soigneusement contrôlées entre 1150 et 1450 °C, sélectionnées pour donner des propriétés sur mesure aux poudres d'oxyde de béryllium.
Applications
Les cristaux de haute qualité peuvent être cultivés par voie hydrothermale ou par la méthode Verneuil. Dans la plupart des cas, l'oxyde de béryllium est produit sous forme de poudre amorphe blanche, frittée en formes plus grandes. Les impuretés, comme le carbone, peuvent donner une variété de couleurs aux cristaux hôtes autrement incolores.
L'oxyde de béryllium fritté est une céramique très stable.
L'oxyde de béryllium est utilisé dans les moteurs de fusée et comme revêtement protecteur transparent sur les miroirs de télescopes aluminisés.
L'oxyde de béryllium est utilisé dans de nombreuses pièces semi-conductrices hautes performances pour des applications telles que les équipements radio, car il présente une bonne conductivité thermique tout en étant un bon isolant électrique.
L'oxyde de béryllium est utilisé comme charge dans certains matériaux d'interface thermique tels que la graisse thermique.
Certains dispositifs semi-conducteurs de puissance ont utilisé de la céramique d'oxyde de béryllium entre la puce de silicium et la base de montage métallique du boîtier pour obtenir une valeur de résistance thermique inférieure à celle d'une construction similaire en oxyde d'aluminium.
L'oxyde de béryllium est également utilisé comme céramique structurelle pour les dispositifs à micro-ondes hautes performances, les tubes à vide, les magnétrons et les lasers à gaz.
Le BeO a été proposé comme modérateur de neutrons pour les réacteurs à gaz à haute température (MGCR) de la marine, ainsi que pour le réacteur nucléaire Kilopower de la NASA pour les applications spatiales.
