Óxido de berilio

El óxido de berilio ( BeO ), también conocido como berilia , es un compuesto inorgánico con la fórmula BeO. Este sólido incoloro es un aislante eléctrico con una conductividad térmica mayor que la de cualquier otro no metal, excepto el diamante , y supera la de la mayoría de los metales. ^{[ 12 ]} Como sólido amorfo , el óxido de berilio es blanco. Su alto punto de fusión hace que se utilice como material refractario . ^{[ 13 ]} Se encuentra en la naturaleza como el mineral bromelita . Históricamente y en la ciencia de los materiales , el óxido de berilio se llamaba glucina u óxido de glucinio , debido a su sabor dulce.

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

BeCO ₃ → BeO + CO ₂

Be(OH) ₂ → BeO + H ₂ O

2 Be + O ₂ → 2 BeO

La ignición del berilio en el aire produce una mezcla de BeO y el nitruro Be ₃ N ₂ . ^{[ 12 ]} 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 (NH ₄ HF ₂ ) o en una solución de ácido sulfúrico concentrado caliente (H ₂ SO ₄ ) y sulfato de amonio ((NH ₄ ) ₂ SO ₄ ).

El BeO cristaliza en la estructura hexagonal de wurtzita , con centros tetraédricos de Be²⁺ y O²⁻, como ^la lonsdaleíta ^y el w- BN (con los que es isoelectrónico ). En contraste, los óxidos de los metales más grandes del grupo 2, es decir, MgO , CaO , SrO , BaO , cristalizan en el motivo cúbico de sal de roca con geometría octaédrica alrededor de los dicationes y dianiones. ^{[ 12 ]} A alta temperatura, la estructura se transforma en una forma tetragonal. ^{[ 14 ]}

En la fase gaseosa, el óxido de berilio se presenta como moléculas diatómicas discretas . En el lenguaje de la teoría del enlace de valencia , estas moléculas pueden describirse como adoptando una hibridación de orbitales sp en ambos átomos, presentando un enlace σ (entre un orbital sp en cada átomo) y un enlace π (entre orbitales p alineados en cada átomo orientados perpendicularmente al eje molecular). La teoría de orbitales moleculares proporciona una imagen ligeramente diferente, sin enlace σ neto (porque los 2 orbitales s de los dos átomos se combinan para formar un orbital sigma enlazante lleno y un orbital sigma* antienlazante lleno) y dos enlaces π 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 la molécula isoelectrónica C ₂ ), donde ambos enlaces pueden considerarse enlaces dativos del oxígeno hacia el berilio. ^{[ 15 ]}

Los cristales de alta calidad pueden cultivarse hidrotermalmente o mediante el método de Verneuil . Generalmente, el óxido de berilio se produce como un polvo amorfo blanco, que luego se sinteriza para formar piezas de mayor tamaño. Las impurezas, como el carbono, pueden generar diversos colores en los cristales, que de otro modo serían incoloros.

El óxido de berilio sinterizado es una cerámica muy estable . ^{[ 16 ]} El óxido de berilio se utiliza en motores de cohetes y como recubrimiento protector transparente en espejos de telescopios aluminizados . Las placas de óxido de berilio (BeO) recubiertas de metal se utilizan en los sistemas de control de los dispositivos de propulsión de aeronaves. ^{[ 17 ]}

El óxido de berilio se utiliza en muchos componentes semiconductores de alto rendimiento para aplicaciones como equipos de radio debido a su buena conductividad térmica y su capacidad como aislante eléctrico. Se emplea como relleno en algunos materiales de interfaz térmica, como la pasta térmica . ^{[ 18 ]} También se utiliza en disipadores de calor y difusores que enfrían dispositivos electrónicos, como CPU , láseres y amplificadores de potencia. ^{[ 19 ]} Algunos dispositivos semiconductores de potencia han utilizado cerámica de óxido de berilio entre el chip de silicio y la base de montaje metálica del encapsulado para lograr una menor resistencia térmica que una construcción similar de óxido de aluminio . Asimismo, se utiliza como cerámica estructural para dispositivos de microondas de alto rendimiento, tubos de vacío , magnetrones de cavidad y láseres de gas . El BeO se ha propuesto como moderador de neutrones para reactores navales de gas refrigerados por alta temperatura (MGCR), así como para el reactor nuclear Kilopower de la NASA para aplicaciones espaciales. ^{[ 20 ]}

El BeO es carcinógeno en forma de polvo ^{[ 21 ]} y puede causar beriliosis, una enfermedad pulmonar crónica de tipo alérgico . Una vez solidificado, es seguro manipularlo si no se somete a procesos de mecanizado que generen polvo. La rotura limpia libera poco polvo, pero las acciones de trituración o molienda pueden suponer un riesgo. ^{[ 22 ]}

• Haynes, William M., ed. (2016). CRC Handbook of Chemistry and Physics (97.ª  ed.). CRC Press . ISBN 9781498754293.

• Hoja de datos de seguridad del óxido de berilio de American Beryllia
• Monografía de la IARC "Berilio y compuestos de berilio"
• Ficha Internacional de Seguridad Química 1325
• Inventario Nacional de Contaminantes – Berilio y compuestos
• Guía de bolsillo del NIOSH sobre riesgos químicos