بریلیم اکسید

(تغییرمسیر از اکسید برلیوم)

اکسید برلیوم (به انگلیسی: Beryllium oxide) یک ترکیب شیمیایی با شناسه پاب‌کم ۱۴۷۷۵ است. شکل ظاهری این ترکیب، بلورهای شیشه‌ای بی‌رنگ است. اکسید برلیوم بالاترین‌ترین آنتالپی تشکیل به ازای جرم (تقریباً ۲۴ مگاژول بر کیلوگرم) را دارد. اکسید بریلیم، که با نام Beryllia شناخته می‌شود، یک ترکیب شیمیایی با فرمول BeO می‌باشد. اکسید برلیوم جامد بی‌رنگ بوده که عایق الکتریکی بسیار عالی می‌باشد و همچنین هدایت حرارتی این اکسید بالاتر از بسیاری از فلزات و غیر فلزات به جز الماس می‌باشد.[۳] چنانچه اکسید بریلیوم آمورف بوده و رنگ آن سفید می‌باشد. به دلیل نقطه ذوب بالای بریلیوم از آن به عنوان یک جرم نسوز استفاده می‌شود.[۴] اکسید برلیوم در طبیعت به عنوان ماده معدنی Bromellite شناخته می‌شود. از لحاظ تاریخی و در علم مواد، اکسید بریلیم Glucina یا اکسید Glucinium نامیده می‌شد. تشکیل BeO از بریلیم و اکسیژن دارای انرژی تشکیل بر واحد جرم واکنش دهنده‌های نزدیک به MJ / kg 24 بوده که در بین انرژی‌های تشکیل اکسیدها بیشترین مقدار می‌باشد.[۵]

بریلیم اکسید
Unit cell, ball and stick model of beryllium oxide
شناساگرها
شماره ثبت سی‌ای‌اس 1304-56-9 ✔Y
پاب‌کم 14775
کم‌اسپایدر 14092 ✔Y
شمارهٔ ئی‌سی 215-133-1
شمارهٔ یواِن 1566
MeSH beryllium+oxide
ChEBI CHEBI:62842 N
شمارهٔ آرتی‌ئی‌سی‌اس DS4025000
3902801
جی‌مول-تصاویر سه بعدی Image 1
Image 2
خصوصیات
فرمول مولکولی BeO
جرم مولی ۲۵٫۰۱ g mol−1
شکل ظاهری Colourless vitreous crystals
بوی Odourless
چگالی 3.01 g cm−3
دمای ذوب ۲٬۵۰۷ درجه سلسیوس (۴٬۵۴۵ درجه فارنهایت؛ ۲٬۷۸۰ کلوین)
دمای جوش ۳٬۹۰۰ درجه سلسیوس (۷٬۰۵۰ درجه فارنهایت؛ ۴٬۱۷۰ کلوین)
نوار ممنوعه 10.6 eV
رسانندگی گرمایی 330 W K−1 m−1
ضریب شکست (nD) 1.7
ساختار
ساختار بلوری Hexagonal
گروه فضایی P63mc
Point group C6v
Tetragonal
شکل مولکولی Linear
ترموشیمی
13.73–13.81 J K−1 mol−1
–599 kJ mol−1[۲]
خطرات
GHS pictograms The skull-and-crossbones pictogram in the Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals (GHS) The health hazard pictogram in the Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals (GHS)
سیستم هماهنگ جهانی طبقه‌بندی و برچسب‌گذاری مواد شیمیایی DANGER
GHS hazard statements H301, H315, H317, H319, H330, H335, H350, H372
GHS precautionary statements P201, P260, P280, P284, P301+310, P305+351+338
شاخص ئی‌یو 004-003-00-8
طبقه‌بندی ئی‌یو Very Toxic T+
کدهای ایمنی R49, R۲۵, R۲۶, R36/37/38, R۴۳, R48/23
شماره‌های نگهداری S53, S45
لوزی آتش
Flammability code 0: Will not burn. E.g., waterHealth code 4: Very short exposure could cause death or major residual injury. E.g., VX gasReactivity code 0: Normally stable, even under fire exposure conditions, and is not reactive with water. E.g., liquid nitrogenSpecial hazards (white): no codeNFPA 704 four-colored diamond
0
4
0
LD50 2.062 g kg−1 (mouse, oral)
ترکیبات مرتبط
دیگر آنیون‌ها برلیم تلوریت
دیگر کاتیون‌ها منیزیم اکسید
کلسیم اکسید
به استثنای جایی که اشاره شده‌است در غیر این صورت، داده‌ها برای مواد به وضعیت استانداردشان داده شده‌اند (در 25 °C (۷۷ °F)، ۱۰۰ kPa)
 N (بررسی) (چیست: ✔Y/N؟)
Infobox references

خواص شیمیایی و آماده‌سازیویرایش

اکسید بریلیم را می‌توان از تکلیس کربنات بریلیوم، دی هیدراته کردن هیدروکسید بریلیوم یا اشتعال بریلیوم فلزی به شرح واکنش‌های ذیل تهیه نمود:[۶] BeCO3 → BeO + CO2 Be (OH) 2 → BeO + H2O 2 Be + O2 → 2 BeO

اشتعال بریلیوم در هوا مخلوطی از BeO و Be3N2 را تولید می‌کند.[۷] اکسید بریلیم بر خلاف اکسیدهای تشکیل شده توسط عناصر ۲ گروه فلزات قلیایی خاکی، آمفوتر می‌باشد. اکسید بریلیم تشکیل شده در دماهای بالا (بالاتر از ۸۰۰ درجه سانتیگراد) خنثی بوده، اما به راحتی در محیط آبی آمونیوم بیفلورید داغ (NH4HF2)، اسید سولفوریک گرم (H2SO4) یا سولفات آمونیوم ((NH4)2SO4) حل می‌شود.

خواص شیمیایی و فیزیکیویرایش

اکسید برلیم یک ترکیب فوق‌العاده از خواص فیزیکی و شیمیایی را دارا می‌باشد. به استثنای واکنش آن با بخار آب در دمای ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد، اکسید برلیوم بسیار پایدار بوده و در برابر محیط نمکی و احیای کربن در دمای بالا مقاوم می‌باشد.[۸] خواص فیزیکی و شیمیایی اکسید برلیوم به شرح ذیل می‌باشد:

  • هدایت حرارتی اکسید برلیوم در در ماهایی زیر ۳۰۰ درجه سانتیگراد در مقایسه با سایر سرامیک بالا می‌باشد بطوری‌که هدایت حرارتی اکسید بریلیم در دمای اتاق حدود W.m-1K-1 265 و هدایت حرارتی آلومینا حدود W.m-1K-125 است.[۸]
  • مقاومت الکتریکی اکسید برلیوم بالا بوده بطوری‌که به عنوان یک عایق الکتریکی استفاده می‌شود.
  • مقاومت مکانیکی اکسید برلیوم به‌طور معمول کمتر از آلومینا بوده، اما در حین فرایند ساخت می‌تواند به استحکام مورد نظر دست پیدا کند.
  • مقاومت به شوک حرارتی اکسید برلیوم به دلیل هدایت حرارتی بالای آن زیاد می‌باشد.
  • چگالی اکسید بریلیم حدود kg.m-3 3010 بوده که از چگالی اکسید آلومینیوم حدود kg.m-3 3970 کمتر می‌باشد.
  • انبساط حرارتی اکسید برلیوم مشابه سایر اکسیدها می‌باشد.

سایر خواص فیزیکی و مکانیکی اکسید برلیوم به شرح جدول ذیل می‌باشد.

جدول ۱- خواص فیزیکی و شیمیایی اکسید برلیوم

ردیف خواص واحد مقدار
۱ دانسیته kg.m-3 ۳۰۱۰
۲ مدول یانگ گیگا پاسکال ۳۴۵
۳ هدایت حرارتی W.m-1K-1 ۳۳۰
۴ ماکزیمم دمای کاربردی درجه سانتیگراد ۱۹۰۰

ساختارویرایش

اکسید برلیوم در ساختار Wurtzite هگزاگونالیهگزاگونال متبلور می‌شود، این ساختار هگزاگونالی شامل یون‌های +Be2 در تتراگونال‌ها و -O2 در مراکز می‌باشد. در مقابل، اکسیدهای ۲ گروه فلزات مثل MgO, CaO, SRO و BaO، به صورت سنگ نمک‌های مکعبی در ساختار اکتاهدرال‌های کاتیونی و آنیونی متبلور می‌شوند. در مای بالا ساختار به تتراگونال تغییر می‌کند.[۹] در فاز بخار، اکسید بریلیم به صورت مولکول دو اتمی مجزا تشکیل می‌شود. بر اساس نظریه پیوندهای ظرفیتی، این مولکول می‌تواند به صورت اتخاذ هیبریداسیون اوربیتالSP شامل دو سیگما و دو باند PI توصیف شود.[۱۰]

کاربردهاویرایش

کریستال‌های با کیفیت اکسید بور به صورت هیدروترمال یا با روش Verneuil رشد می‌کنند. در اکثر موارد، اکسید بریلیم به صورت یک پودر آمورف سفید تولید شده و برای تولید قطعات بزرگتر زینتر می‌شود. ناخالصی‌هایی مانند کربن، طیف رنگی را در کریستال ایجاد می‌کنند که در صورت نبود این ناخالصی‌ها کریستال اکسید بور بی‌رنگ می‌باشد. اکسید بریلیم زینتر شده یک سرامیک بسیار پایدار بوده که در موتور موشک استفاده می‌شود.[۱۰] اکسید بریلیم در بسیاری از قطعات نیمه هادی‌ها برای کاربردهایی مانند تجهیزات رادیویی استفاده می‌شود. دلیل این کاربرد اکسید برلیوم هدایت حرارتی خوب و مقاومت الکتریکی مناسب آن می‌باشد. از دیگر کاربردهای اکسید بور استفاده از آن به عنوان یک پرکننده واسط حرارتی مانند گریس حرارتی می‌باشد.[۱۰] در برخی از دستگاه‌های نیمه هادی از سرامیک‌های اکسید بریلیمی بین تراشه سیلیکون و فلز پایه به منظور دستیابی به یک مقدار پایین‌تر از مقاومت حرارتی نسبت به اکسید آلومینیوم استفاده می‌شود. اکسید برلیوم همچنین به عنوان یک سرامیک ساختاری برای مایکروویو، لوله‌های خلاء، مگنترون‌ها و لیزرهای گاز استفاده می‌شود. BeO همچنین در رآکتورهای گاز خنک کن دما بالای زیر دریایی‌ها کاربرد دارد.

کاربردهای الکتریکیویرایش

از اکسید برلیوم عمدتاً به عنوان یک زیر پایه الکتریکی استفاده می‌کنند. همچنین به دلیل هدایت حرارتی بالا و عایق الکتریکی مناسب از اکسید برلیم در کاهش دهنده‌های حرارت استفاده می‌شود. از اکسید برلیوم در سیستم‌های کامپیورترهای ابر سرعت در مدارهای الکترونی چگال استفاده می‌شود.[۱۱] از آن جایی که اکسید برلیوم بسیار شفاف می‌باشد به عنوان آنتن یا پنجره در سیستم‌های ارتباطی مایکروویو مایکروویو و یا در سیستم‌های گرمکن مایکروویوی استفاده می‌شود. اکسید برلیوم همچنین برای اشعه ایکس اشعه ایکس نیز شفاف می‌باشد لذا به عنوان پنجره در سیستم‌های اشعه ایکس و لیزرهای با قدرت بالا استفاده می‌شود.[۱۱]

کاربردهای هسته‌ایویرایش

دلیل اصلی توسعه به اکسید بریلیم گسترش صنعت هسته‌ای می‌باشد. اکسید برلیوم دارای خواص هسته‌ای خاص بوده که آن را برای برنامه‌های هسته‌ای جذاب می‌کند. توانایی تعدیل نوترونی مناسب به همراه سطح مقطع دریافت کم نوترون از خواص هسته‌ای منحصر به فرد برلیوم می‌باشد. با این حال، از اکسید برلیوم به‌طور گسترده برای استفاده در رآکتورهای دما بالا مورد با سیستم خنک‌کنندگی گاز مورد استفاده قرار می‌گیرد.[۱۱] - دیگر کاربردها چگالی چگالیبسیار پایین اکسید برلیوم برای کاربرد در هوا و فضا، سیستم‌های نظامی و برنامه‌های کاربردی مانند ژیروسکوپ و زره پوش جذاب می‌باشد.

موارد امنیتیویرایش

اکسید برلیوم سرطان زا می‌باشد. زمانی که برلیوم به صورت جامد باشد برای مدت‌های طولانی قابل حمل می‌باشد اما ماشین کاری برلیوم باعث ایجاد ذرات ریز می‌شود که بسیار خطرناک می‌باشد.[۸]

فرایند تولیدویرایش

در حین فرایند ساخت قطعات برلیومی حتماً باید از تهویه مناسب استفاده شود. قرارگیری طولانی مدت در معرض غبارات برلیومی می‌تواند باعث حساسیت‌های بسیار زیادی شود.[۸]

حمل و نقلویرایش

در حیل حمل و نقل مواد برلیمی نباید در معرض سایش یا خرد شدن قرار بگیرند. بسته‌بندی این مواد باید به گونه‌ای باشد که در معرض هوا نباشند و در حین حمل با دست هیچ گونه ارتباطی با پوست بدن نداشته باشند.[۸]

انبارویرایش

اکسید بریلیم باید با همان مراقبت و اقدامات احتیاطی دیگر مواد الکترونیکی انبار می‌شود. بریلیم به صورت جامد مشکلی ندارد.[۸]


جستارهای وابستهویرایش

منابعویرایش

  1. "beryllium oxide – Compound Summary". PubChem Compound. USA: National Center for Biotechnology Information. 27 March 2005. Identification and Related records. Retrieved 8 November 2011.
  2. Zumdahl, Steven S. (2009). Chemical Principles 6th Ed. Houghton Mifflin Company. ISBN 061894690X.
  3. ["beryllium oxide – Compound Summary". PubChem Compound. USA: National Center for Biotechnology Information. 27 March 2005. Identification and Related records. Retrieved8 November 2011]
  4. [Zumdahl, Steven S. (2009). Chemical Principles 6th Ed. Houghton Mifflin Company. ISBN 0-618-94690-X]
  5. ["NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards #0054".National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH)]
  6. [Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997).Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann.ISBN 0-08-037941-9]
  7. [Raymond Aurelius Higgins (2006). Materials for Engineers and Technicians. Newnes. p. 301. ISBN 0-7506-6850-4]
  8. ۸٫۰ ۸٫۱ ۸٫۲ ۸٫۳ ۸٫۴ ۸٫۵ [A.F. Wells (1984). Structural Inorganic Chemistry (5 ed.). Oxford Science Publications. ISBN 0-19-855370-6]
  9. [Fundamentals of Spectroscopy. Allied Publishers. pp. 234–.ISBN 978-81-7023-911-6. Retrieved 29 November 2011]
  10. ۱۰٫۰ ۱۰٫۱ ۱۰٫۲ [Günter Petzow, Fritz Aldinger, Sigurd Jönsson, Peter Welge, Vera van Kampen, Thomas Mensing, Thomas Brüning"Beryllium and Beryllium Compounds" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2005, Wiley-VCH, Weinheim.doi:10.1002/14356007.a04_011.pub2]
  11. ۱۱٫۰ ۱۱٫۱ ۱۱٫۲ [Greg Becker; Chris Lee & Zuchen Lin (2005). "Thermal conductivity in advanced chips — Emerging generation of thermal greases offers advantages". Advanced Packaging: 2–4. Archived from the original on June 21, 2000. Retrieved2008-03-042]
  • «IUPAC GOLD BOOK». دریافت‌شده در ۱۸ مارس ۲۰۱۲.