BERYLLIUMOXID (BEO): STRUKTUR, EGENSKABER OG ANVENDELSER - KEMI - 2025

Den berylliumoxid (BeO) er et keramisk materiale, i tillæg til deres høje styrke og elektrisk resistivitet, har en drivende evne af en sådan høj varme, der gør en del af atomreaktorer, overgår selv de metaller i sidstnævnte egenskab.

Ud over dets anvendelighed som syntetisk materiale kan det også findes i naturen, skønt det er sjældent. Dens håndtering skal udføres med omhu, da den har kapacitet til alvorligt at skade menneskers sundhed.

Model af krystalstrukturen af ​​berylliumoxid, af Ben Mills, fra Wikimedia Commons

I den moderne verden er det blevet observeret, hvordan forskere, der er tilknyttet teknologiselskaber, har foretaget forskning for at udvikle avancerede materialer til ganske specialiserede anvendelser, såsom dem, der opfylder halvledermaterialer og dem i luftfartsindustrien.

Resultatet af dette har været opdagelsen af ​​stoffer, der takket være deres ekstremt nyttige egenskaber og deres høje holdbarhed har givet os muligheden for at komme videre i tiden og lade os tage vores teknologi til højere niveauer.

Kemisk struktur

Et molekyle af berylliumoxid (også kaldet "beryllium") består af et berylliumatom og et iltatom, begge koordineret i en tetrahedral orientering og krystalliserer til hexagonale krystalstrukturer kaldet wurtzites.

Disse krystaller har tetraedrale centre, som er besat af Be ²⁺ og O ^2-. Ved høje temperaturer bliver strukturen af ​​berylliumoxid af den tetragonale type.

Opnåelse af berylliumoxid opnås ved tre metoder: calcinering af berylliumcarbonat, dehydrering af berylliumhydroxid eller ved antændelse af metallisk beryllium. Berylliumoxid dannet ved høje temperaturer er inert i karakter, men kan opløses af forskellige forbindelser.

BeCO ₃ + Heat → BeO + CO ₂ (Calcination)

Be (OH) ₂ → BeO + H ₂ O (Dehydrering)

2 Be + O ₂ → 2 BeO (Tænding)

Endelig kan berylliumoxid fordampes, og i denne tilstand vil det være i form af diatomiske molekyler.

Ejendomme

Berylliumoxid forekommer i naturen som bromellit, et hvidt mineral, der findes i nogle komplekse mangan-jernaflejringer, men det findes oftest i dets syntetiske form: et hvidt amorft fast stof, der forekommer som et pulver..

Også urenheder, der fanges under produktionen, vil give oxidprøven forskellige farver.

Dets smeltepunkt ligger på 2507 ºC, dens kogepunkt ved 3900 * C, og det har en massefylde på 3,01 g / cm ³.

På samme måde er dens kemiske stabilitet betydeligt høj, og reagerer kun med vanddamp ved temperaturer tæt på 1000 ºC, og den kan modstå kulstofreduktionsprocesser og angreb fra smeltede metaller ved høje temperaturer.

Den mekaniske styrke er også anstændig, og den kan forbedres med design og fremstilling, der er egnet til kommerciel anvendelse.

Elektrisk ledningsevne

Berylliumoxid er et ekstremt stabilt keramisk materiale og har derfor en ret høj elektrisk modstand, der gør det til et af de bedste elektriske isoleringsmaterialer sammen med aluminiumoxid.

På grund af dette bruges dette materiale ofte til specialiseret højfrekvent elektrisk udstyr.

Varmeledningsevne

Berylliumoxid har en stor fordel med hensyn til dets varmeledningsevne: det er kendt som det næstbedste varmeledende materiale blandt ikke-metaller, kun andet end diamant, et betydeligt dyrere og sjældent materiale.

Med hensyn til metaller overfører kun kobber og sølv varme bedre ved ledning end berylliumoxid, hvilket gør det til et meget ønskeligt materiale.

På grund af dets fremragende varmeledende egenskaber har dette stof været involveret i produktionen af ​​ildfaste materialer.

Optiske egenskaber

På grund af dets krystallinske egenskaber anvendes berylliumoxid til påføring af ultraviolet transparent materiale i visse fladskærme og fotovoltaiske celler.

Tilsvarende kan der fremstilles krystaller af meget høj kvalitet, så disse egenskaber forbedres afhængigt af den anvendte fremstillingsproces.

Sundhedsrisici

Berylliumoxid er en forbindelse, der skal håndteres med stor omhu, da det primært har kræftfremkaldende egenskaber, som har været forbundet med den kontinuerlige indånding af støv eller damp fra dette materiale.

De små partikler i disse oxidfaser klæber til lungerne og kan føre til dannelse af tumorer eller en sygdom kendt som berylliosis.

Berylliosis er en sygdom med en medium dødelighed, der forårsager ineffektiv vejrtrækning, hoste, vægttab og feber og dannelse af granulomer i lungerne eller andre berørte organer.

Der er også sundhedsmæssige farer ved direkte kontakt af berylliumoxid med huden, da det er ætsende og irriterende og kan forårsage skade på hudoverfladen og slimhinderne. Åndedrætsorganer og hænder skal beskyttes, når man arbejder med dette materiale, især i pulverform.

Applikationer

Brugen af ​​berylliumoxid er hovedsageligt opdelt i tre: elektroniske, nukleare og andre anvendelser.

Elektroniske applikationer

Evnen til at overføre varme på et højt niveau og dets gode elektriske modstand har gjort berylliumoxid meget nyttigt som et kølelegeme.

Dets anvendelse er beviset i kredsløb inden for computere med høj kapacitet såvel som udstyr, der håndterer høje strømme af elektricitet.

Berylliumoxid er transparent for røntgenstråler og mikrobølger, så det bruges i vinduer mod disse typer stråling samt antenner, kommunikationssystemer og mikrobølgeovne.

Atomapplikationer

Dens evne til at moderere neutroner og opretholde deres struktur under strålebombardement har ført til, at berylliumoxid er involveret i konstruktionen af ​​nukleare reaktorer, og det kan også anvendes i høje temperaturer gasafkølede reaktorer.

Andre apps

Den lave tæthed af berylliumoxid har skabt interesse i luft- og rumfartsindustrien, da det kan repræsentere en lav vægtindstilling i raketmotorer og skudsikre veste.

Endelig er det for nylig blevet anvendt som et ildfast materiale i metalsmeltning i metallurgiske industrier.

Referencer

1. Pubchem. (Sf). Berylliumoxid. Hentet fra pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
2. Reade. (Sf). Beryllia / Beryllium Oxide (BeO). Gendannes fra reade.com
3. Research, C. (sf). Berylliumoxid - Beryllia. Hentet fra azom.com
4. Services, NJ (sf). Berylliumoxid. Gendannes fra nj.gov
5. Wikipedia. (Sf). Berylliumoxid. Hentet fra en.wikipedia.org