氧化鈹
編輯氧化鈹 (BeO),又稱氧化鈹,是一種無機化合物,化學式為 BeO。 這種無色固體是一種著名的電絕緣體,其導熱性高于除鉆石以外的任何其他非金屬,并超過大多數金屬。 作為無定形固體,氧化鈹是白色的。 它的高熔點導致它被用作耐火材料。 它在自然界中作為礦物鳳梨石存在。 在歷史上和材料科學中,氧化鈹因其甜味而被稱為 glucina 或 glucinium oxide。
制備及化學性質
編輯氧化鈹可通過煅燒(焙燒)碳酸鈹、氫氧化鈹脫水或點燃金屬鈹制得:
BeCO3 → BeO + CO2Be(OH)2 → BeO + H2O2 Be + O2 → 2 BeO
在空氣中點燃鈹會產生 BeO 和氮化物 Be3N2 的混合物。 與其他第 2 族元素(堿土金屬)形成的氧化物不同,氧化鈹是兩性的而不是堿性的。
在高溫 (>800 °C) 下形成的氧氣是惰性的,但很容易溶解在熱的氟化氫銨 (NH4HF2) 水溶液或熱濃硫酸 (H2SO4) 和硫酸銨 ((NH4)2SO4) 的溶液中。
結構
編輯BeO 在六方纖鋅礦結構中結晶,具有四面體 Be2+ 和 O2? 中心,如 lonsdaleite 和 w-BN(兩者都是等電子的)。 相比之下,較大的 2 族金屬氧化物,即 MgO、CaO、SrO、BaO,在立方巖鹽基序中結晶,其雙陽離子和二價陰離子具有八面體幾何結構。 在高溫下,結構轉變為四方形式。
在氣相中,氧化鈹以離散的雙原子分子形式存在。 在價鍵理論的語言中,這些分子可以描述為在兩個原子上采用 sp 軌道雜化,具有一個 σ(在每個原子上的一個 sp 軌道之間)和一個 π 鍵(在每個原子上對齊的 p 軌道之間,垂直于 分子軸)。 分子軌道理論提供了一個略有不同的畫面,沒有凈 sigma 鍵合(因為兩個原子的 2s 軌道結合形成一個填充的 sigma 鍵合軌道和一個填充的 sigma* 反鍵合軌道),并且在兩對 p 之間形成兩個 pi 鍵 軌道垂直于分子軸。 由沿分子軸排列的 p 軌道形成的 sigma 軌道是未填充的。 相應的基態是 ...(2sσ)2(2sσ*)2(2pπ)4(如在等電子 C2 分子中),其中兩個鍵都可以被視為從氧到鈹的配位鍵。
應用
編輯高質量的晶體可以通過水熱法或其他方式通過 Verneuil 法生長。 大多數情況下,氧化鈹以白色無定形粉末的形式生產,燒結成更大的形狀。 雜質,如碳,可以為原本無色的主晶體賦予各種顏色。
燒結氧化鈹是一種非常穩定的陶瓷。 氧化鋇用于火箭發動機和鍍鋁望遠鏡鏡面的透明保護涂層。
氧化鋇被用于無線電設備等應用的許多高性能半導體部件中,因為它具有良好的導熱性,同時也是良好的電絕緣體。 它在一些導熱界面材料中用作填料,例如導熱硅脂。
一些功率半導體器件在硅芯片和封裝的金屬安裝底座之間使用了氧化鈹陶瓷,以實現比氧化鋁類似結構更低的熱阻值。 它還用作高性能微波器件、真空管、磁控管和氣體激光器的結構陶瓷。 BeO 已被提議用作海軍海洋高溫氣冷反應堆 (MGCR) 的中子減速劑,以及用于太空應用的 NASA 的 Kilopower 核反應堆。
安全
編輯BeO 的粉末形式具有致癌性,并可能導致慢性過敏性肺病鈹中毒。 一旦燒制成固體,如果不進行會產生灰塵的機械加工,則可以安全處理。 干凈的破碎會釋放少量灰塵,但壓碎或研磨操作可能會帶來風險。
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