Óxido de berilio

óxido de berilio (BeO), también conocido como berilio, es un compuesto inorgánico con la fórmula BeO. Este sólido incoloro es un notable aislante eléctrico con una conductividad térmica más alta que cualquier otro no metal excepto el diamante, y supera la de la mayoría de los metales. Como sólido amorfo, el óxido de berilio es blanco. Su alto punto de fusión lleva a su uso como material refractario. Se encuentra en la naturaleza como mineral bromelita. Históricamente y en la ciencia de los materiales, el óxido de berilio se denominaba glucina u óxido de glucinio, debido a su sabor dulce.

Preparación y propiedades químicas

El óxido de berilio se puede preparar calcinando (tostando) carbonato de berilio, deshidratando hidróxido de berilio o encendiendo berilio metálico:

BeCO₃ → BeO + CO₂

Be(OH)₂ → BeO + H₂O

2 Be + O₂ → 2 BeO

Al encender berilio en el aire se obtiene una mezcla de BeO y el nitruro Be3N2. 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 (NH₄HF₂) o en una solución. de ácido sulfúrico concentrado en caliente (H₂SO₄) y sulfato de amonio ((NH₄)₂SO₄).

Estructura

BeO cristaliza en la estructura hexagonal de wurtzita, con centros tetraédricos de Be²⁺ y O²⁻, como la lonsdaleita y w-BN (con ambos es isoelectrónico). ). Por el contrario, los óxidos de los metales más grandes del grupo 2, es decir, MgO, CaO, SrO, BaO, cristalizan en el motivo de sal de roca cúbica con geometría octaédrica alrededor de las dicaciones y dianiones. A alta temperatura la estructura se transforma a una forma tetragonal.

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, se puede describir que estas moléculas adoptan una hibridación de orbitales sp en ambos átomos, presentando un orbital σ (entre un orbital sp en cada átomo) y un Enlace π (entre orbitales p alineados en cada átomo orientado perpendicular al eje molecular). La teoría de los orbitales moleculares proporciona una imagen ligeramente diferente sin enlace sigma net (porque los orbitales 2s de los dos átomos se combinan para formar un orbital de enlace sigma lleno y un orbital sigma* lleno). orbital antienlazante) 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 el isoelectrónico C₂ molécula), donde ambos enlaces pueden considerarse como enlaces dativos del oxígeno hacia el berilio.

Aplicaciones

Los cristales de alta calidad se pueden cultivar hidrotermalmente o mediante el método Verneuil. En su mayor parte, el óxido de berilio se produce como un polvo blanco amorfo, sinterizado en formas más grandes. Las impurezas, como el carbono, pueden dar una variedad de colores a los cristales anfitriones que de otro modo serían incoloros.

El óxido de berilio sinterizado es una cerámica muy estable. El óxido de berilio se utiliza en motores de cohetes y como capa protectora transparente en espejos aluminizados de telescopios.

El óxido de berilio se utiliza en muchas piezas semiconductoras de alto rendimiento para aplicaciones como equipos de radio porque tiene 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. Algunos dispositivos semiconductores de potencia han utilizado cerámica de óxido de berilio entre el chip de silicio y la base de montaje metálica 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 ha sido propuesto como moderador de neutrones para reactores navales marinos de alta temperatura refrigerados por gas (MGCR), así como para el reactor nuclear Kilopower de la NASA para aplicaciones espaciales.

Seguridad

El BeO es cancerígeno en forma de polvo y puede causar beriliosis, una enfermedad pulmonar crónica de tipo alérgico. Una vez cocido hasta alcanzar su forma sólida, es seguro manipularlo si no se somete a un mecanizado que genere polvo. La rotura limpia libera poco polvo, pero las acciones de aplastamiento o trituración pueden suponer un riesgo.

Fuentes citadas

• Haynes, William M., ed. (2016). CRC Manual de Química y Física (97a edición). CRC Prensa. ISBN 9781498754293.