أكسيد البريليوم

📅 آخر تحديث: ٢ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢ أغسطس ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

أكسيد البريليوم ( BeO )، المعروف أيضًا باسم البريليا ، هو مركب غير عضوي صيغته الكيميائية BeO . هذه المادة الصلبة عديمة اللون عازلة للكهرباء ، وتتميز بموصلية حرارية أعلى من أي مادة لا فلزية أخرى باستثناء الماس ، وتتجاوز موصلية معظم المعادن. [ 12 ] ونظرًا لكونه مادة صلبة غير متبلورة ، فإن أكسيد البريليوم أبيض اللون. تؤدي درجة انصهاره العالية إلى استخدامه كمادة حرارية . [ 13 ] يوجد في الطبيعة على شكل معدن البروميليت . تاريخيًا وفي علم المواد ، كان يُطلق على أكسيد البريليوم اسم غلوسينا أو أكسيد غلوسينيوم ، نظرًا لمذاقه الحلو.

التحضير والخواص الكيميائية

يمكن تحضير أكسيد البريليوم عن طريق تكليس (تحميص) كربونات البريليوم ، أو تجفيف هيدروكسيد البريليوم ، أو إشعال البريليوم المعدني :

BeCO 3 → BeO + CO 2
Be(OH) 2 → BeO + H 2 O
2 Be + O 2 → 2 BeO

يؤدي إشعال البريليوم في الهواء إلى خليط من BeO ونيتريد Be3N2 . [ 12 ] على عكس الأكاسيد التي تشكلها عناصر المجموعة 2 الأخرى ( الفلزات القلوية الترابية )، فإن أكسيد البريليوم مذبذب وليس قاعديًا.

أكسيد البريليوم المتكون في درجات حرارة عالية (>800 درجة  مئوية) خامل، ولكنه يذوب بسهولة في محلول مائي ساخن من ثنائي فلوريد الأمونيوم (NH4HF2 ) أو محلول من حمض الكبريتيك المركز الساخن ( H2SO4 ) وكبريتات الأمونيوم (( NH4 ) 2SO4 ) .

بناء

يتبلور أكسيد البريليوم (BeO) في بنية وورتزيت سداسية ، تتميز بمراكز رباعية الأوجه من أيونات البريليوم (Be²⁺) والأكسجين (O²⁻)، مثل اللونسداليت ونيتريد البورون ( w- BN) (وهو متساوي الإلكترونات مع كليهما ). في المقابل، تتبلور أكاسيد فلزات المجموعة الثانية الأكبر حجمًا، مثل أكسيد المغنيسيوم (MgO ) وأكسيد الكالسيوم (CaO) وأكسيد السترونتيوم (SrO) وأكسيد الباريوم (BaO) ، في بنية مكعبة تشبه ملح الصخور، ذات هندسة ثمانية الأوجه حول الأيونات ثنائية الشحنة الموجبة والسالبة. [ 12 ] عند درجات الحرارة العالية، تتحول البنية إلى شكل رباعي. [ 14 ]

في الحالة البخارية، يوجد أكسيد البريليوم على شكل جزيئات ثنائية الذرة منفصلة . وفقًا لنظرية الرابطة التكافؤية ، يمكن وصف هذه الجزيئات بأنها تتخذ تهجينًا مداريًا من نوع sp على كلا الذرتين، حيث تتميز برابطة سيجما واحدة (بين مدار sp واحد على كل ذرة) ورابطة باي واحدة (بين مدارات p متراصفة على كل ذرة وموجهة عموديًا على محور الجزيء). تقدم نظرية المدارات الجزيئية صورة مختلفة قليلًا، حيث لا توجد رابطة سيجما صافية (لأن مداري s للذرتين يتحدان لتكوين مدار سيجما رابط ممتلئ ومدار سيجما* مضاد للترابط ممتلئ)، وتتكون رابطتان باي بين زوجي مدارات p الموجهين عموديًا على محور الجزيء. مدار سيجما المتكون من مدارات p المتراصة على طول محور الجزيء يكون فارغًا. الحالة الأرضية المقابلة هي ...(2sσ) 2 (2sσ*) 2 (2pπ) 4 (كما في جزيء C 2 المتساوي الإلكترونات )، حيث يمكن اعتبار كلا الرابطتين روابط تناسقية من الأكسجين باتجاه البريليوم. [ 15 ]

التطبيقات

يمكن تنمية بلورات عالية الجودة حراريًا مائيًا ، أو بطريقة فيرنوي . في الغالب، يُنتج أكسيد البريليوم على شكل مسحوق أبيض غير متبلور، يُلبّد في أشكال أكبر. يمكن أن تُضفي الشوائب، مثل الكربون، ألوانًا متنوعة على البلورات المضيفة عديمة اللون.

أكسيد البريليوم المتلبد مادة خزفية شديدة الاستقرار . [ 16 ] يُستخدم أكسيد البريليوم في محركات الصواريخ وكطبقة واقية شفافة على مرايا التلسكوبات المطلية بالألومنيوم . كما تُستخدم صفائح أكسيد البريليوم (BeO) المطلية بالمعدن في أنظمة التحكم لأجهزة دفع الطائرات. [ 17 ]

يُستخدم أكسيد البريليوم في العديد من مكونات أشباه الموصلات عالية الأداء لتطبيقات مثل أجهزة الراديو، نظرًا لموصليته الحرارية الجيدة وعزله الكهربائي الممتاز. كما يُستخدم كحشو في بعض مواد التوصيل الحراري، مثل الشحوم الحرارية . [ 18 ] ويُستخدم أيضًا في مشتتات الحرارة وموزعاتها لتبريد الأجهزة الإلكترونية، مثل وحدات المعالجة المركزية والليزر ومضخمات الطاقة. [ 19 ] وقد استُخدمت سيراميك أكسيد البريليوم في بعض أجهزة أشباه الموصلات عالية الطاقة بين شريحة السيليكون وقاعدة التثبيت المعدنية للعبوة لتحقيق مقاومة حرارية أقل من تلك المُستخدمة في تركيب مماثل من أكسيد الألومنيوم . كما يُستخدم كسيراميك هيكلي لأجهزة الميكروويف عالية الأداء، وأنابيب التفريغ ، ومغنطرونات التجويف ، وليزر الغاز . وقد اقتُرح استخدام أكسيد البريليوم كمعدِّل للنيوترونات في المفاعلات البحرية عالية الحرارة المبردة بالغاز (MGCR)، وكذلك في مفاعل كيلوباور النووي التابع لناسا للتطبيقات الفضائية. [ 20 ]

أمان

يُعدّ أكسيد البريليوم (BeO) مادةً مسرطنةً في حالته المسحوقة [ 21 ] ، وقد يُسبب مرضًا رئويًا تحسسيًا مزمنًا يُعرف باسم داء البريليوم . وبمجرد تحوّله إلى الحالة الصلبة، يصبح التعامل معه آمنًا ما لم يُعرّض لعمليات تشغيل تُنتج غبارًا. يُنتج التكسير النظيف كميةً قليلةً من الغبار، ولكن عمليات السحق أو الطحن قد تُشكّل خطرًا. [ 22 ]

مراجع

  1. ↑ "أكسيد البريليوم - ملخص المركب" . PubChem Compound . الولايات المتحدة الأمريكية: المركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية. 27 مارس 2005. التعريف والسجلات ذات الصلة . تم الاسترجاع في 8 نوفمبر 2011 .
  2. 1 2 هاينز ، ص 4.51
  3. ↑ ريو، واي آر؛ لي، تي إس؛ لوبجوبان، جيه إيه؛ كورمان، إيه بي؛ وايت، إتش دبليو؛ ليم، جيه إتش؛ هان، إم إس؛ بارك، واي إس؛ يون، سي جيه؛ كيم، دبليو جيه (2006). "سبيكة أكسيد ذات فجوة نطاق واسعة: BeZnO". رسائل الفيزياء التطبيقية . 88 (5): 052103. Bibcode : 2006ApPhL..88e2103R . doi : 10.1063/1.2168040 .
  4. ↑ هاينز ، ص 4.126
  5. ↑ هاينز ، ص 12.222
  6. ↑ هاينز ، ص 10.248
  7. ↑ بيانات معدن البروميلليت . webmineral
  8. ↑ هاينز ، ص 4.139
  9. ↑ هاينز ، الصفحات 5.1، 5.6، 6.155
  10. ↑ سمية أكسيد البريليوم
  11. 1 2 3 دليل الجيب الخاص بالمعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية (NIOSH) حول المخاطر الكيميائية. "#0054" . المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية (NIOSH).
  12. 1 2 3 غرينوود، نورمان ن .؛ إيرنشو، آلان (1997). كيمياء العناصر ( الطبعة الثانية). باتروورث-هاينمان. doi : 10.1016/C2009-0-30414-6 . ISBN  978-0-08-037941-8.
  13. ↑ هيغينز ، ريموند أوريليوس (2006). مواد للمهندسين والفنيين . نيونس. ص 301. ISBN  0-7506-6850-4.
  14. ↑ ويلز، أ. ف. (1984). الكيمياء اللاعضوية البنيوية ( الطبعة الخامسة). منشورات أكسفورد للعلوم. رقم ISBN  0-19-855370-6.
  15. ↑ أساسيات التحليل الطيفي . دار النشر المتحالفة. ص 234. ISBN  978-81-7023-911-6تم الاطلاع عليه بتاريخ 29 نوفمبر 2011 .
  16. ^ بيتزو، غونتر. ألدينجر، فريتز. جونسون، سيجورد. ويلج، بيتر؛ فان كامبن، فيرا؛ مينسينج، توماس. برونينج، توماس (2005) “مركبات البريليوم والبريليوم” في موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية، Wiley-VCH، Weinheim. دوى : 10.1002/14356007.a04_011.pub2
  17. ↑ ترينتو، تشين (27 ديسمبر 2023). "ما هي المواد الخزفية ذات الموصلية الحرارية العالية؟" . مواد ستانفورد المتقدمة . تم الاطلاع عليه في 3 سبتمبر 2024 .
  18. ↑ غريغ بيكر؛ كريس لي؛ زوتشن لين (2005). "التوصيل الحراري في الرقائق المتطورة - الجيل الجديد من الشحوم الحرارية يوفر مزايا" . التغليف المتقدم : 2-4 . مؤرشف من الأصل في 21 يونيو 2000. تم الاسترجاع في 4 مارس 2008 .
  19. ↑ "البيريليا (BeO)" . مواد السيراميك المتقدمة . تم الاطلاع عليه في 18 أكتوبر 2024 .
  20. ↑ ماكلور، باتريك؛ بوستون، ديفيد؛ جيبسون، مارك؛ بومان، شيريل؛ كريسي، جون (14 مايو 2014). "مفهوم مفاعل كيلوباور الفضائي - دراسة مواد المفاعل" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 نوفمبر 2017 .
  21. ↑ "صحيفة حقائق المواد الخطرة" (ملف PDF) . وزارة الصحة والخدمات لكبار السن في ولاية نيوجيرسي . تم الاطلاع عليها بتاريخ 17 أغسطس 2018 .
  22. ↑ "السلامة من أكسيد البريليوم" . شركة أمريكان بيريليوم . تم الاطلاع عليه بتاريخ 29-03-2018 .

المصادر المذكورة