stringtranslate.com

Фторид бериллия

Фторид бериллия — неорганическое соединение с формулой BeF2 . Это белое твердое вещество является основным прекурсором для производства металлического бериллия . Его структура напоминает структуру кварца, но BeF2 хорошо растворяется в воде.

Характеристики

Фторид бериллия обладает отличительными оптическими свойствами. В форме фторбериллятного стекла он имеет самый низкий показатель преломления для твердого тела при комнатной температуре 1,275. Его дисперсионная способность самая низкая для твердого тела — 0,0093, а нелинейный коэффициент также самый низкий — 2 × 10−14 .

Структура и связь

Структура газообразного BeF 2 .

Структура твердого BeF 2 напоминает структуру кристобалита . Центры Be 2+ являются четырехкоординированными и тетраэдрическими, а фторидные центры являются двухкоординированными. [7] Длины связей Be-F составляют около 1,54 Å. [8] По аналогии с SiO 2 , BeF 2 также может принимать ряд родственных структур. Аналогия также существует между BeF 2 и AlF 3 : оба принимают протяженные структуры при умеренной температуре.

Газообразный и жидкий BeF2

Газообразный фторид бериллия имеет линейную структуру с расстоянием Be-F 143 пм . [9] BeF 2 достигает давления паров 10 Па при 686 °C, 100 Па при 767 °C, 1 кПа при 869 °C, 10 кПа при 999 °C и 100 кПа при 1172 °C. [10] Молекулярный BeF 2 в газообразном состоянии изоэлектронен диоксиду углерода .

В жидком состоянии фторид бериллия имеет тетраэдрическую структуру. Плотность жидкого BeF2 уменьшается вблизи точки замерзания, поскольку ионы Be2 + и F− начинают сильнее координироваться друг с другом, что приводит к расширению пустот между формульными единицами . [11 ]

Производство

При переработке бериллиевых руд образуется нечистый Be(OH) 2 . Этот материал реагирует с гидробифторидом аммония, образуя тетрафторобериллят аммония:

Be(OH) 2 + 2 ( NH4 ) HF2 → ( NH4 ) 2BeF4 + 2H2O

Тетрафторобериллат является прочным ионом, что позволяет очищать его путем осаждения различных примесей в виде их гидроксидов. Нагревание очищенного (NH 4 ) 2 BeF 4 дает желаемый продукт:

( NH4 ) 2BeF4 → 2NH3 + 2HF + BeF2

В целом реакционная способность ионов BeF 2 с фторидом вполне аналогична реакциям SiO 2 с оксидами. [12]

Приложения

Восстановление BeF2 при 1300 °C с магнием в графитовом тигле обеспечивает наиболее практичный путь получения металлического бериллия: [9]

BeF2 + Mg → Be + MgF2

Хлорид бериллия не является полезным прекурсором из-за своей летучести. [ необходима ссылка ]

Ниша использует

Фторид бериллия используется в биохимии, в частности, в кристаллографии белков, как имитатор фосфата. Таким образом, АДФ и фторид бериллия вместе имеют тенденцию связываться с сайтами АТФ и ингибировать действие белка, что позволяет кристаллизовать белки в связанном состоянии. [13] [14]

Фторид бериллия является основным компонентом предпочтительной смеси фторидных солей, используемой в жидкофторидных ядерных реакторах . Обычно фторид бериллия смешивают с фторидом лития для образования базового растворителя ( FLiBe ), в который вводят фториды урана и тория. Фторид бериллия исключительно химически стабилен, а смеси LiF/BeF 2 ( FLiBe ) имеют низкие температуры плавления (360–459 °C) и лучшие нейтронные свойства комбинаций фторидных солей, подходящих для использования в реакторах. MSRE использовал две разные смеси в двух контурах охлаждения.

Безопасность

Соединения бериллия очень токсичны. Повышенная токсичность бериллия в присутствии фторида была отмечена еще в 1949 году. [ 15 ] LD50 для мышей составляет около 100 мг/кг при приеме внутрь и 1,8 мг/кг при внутривенной инъекции.

Ссылки

  1. ^ "Фторид бериллия". American Elements . Получено 10 июля 2023 г.
  2. ^ Lide, David R., ред. (2006). CRC Handbook of Chemistry and Physics (87-е изд.). Boca Raton, FL: CRC Press . ISBN 0-8493-0487-3.
  3. ^ Райт, Альберт Ф.; Фитч, Эндрю Н.; Райт, Адриан К. (1988). «Получение и структура α- и β-кварцевых полиморфов фторида бериллия». Журнал химии твердого тела . 73 (2): 298. Bibcode : 1988JSSCh..73..298W. doi : 10.1016/0022-4596(88)90113-2.
  4. ^ abc NIOSH Карманный справочник по химическим опасностям. "#0054". Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  5. ^ "Соединения бериллия (как Be)". Концентрации, представляющие немедленную опасность для жизни или здоровья (IDLH) . Национальный институт охраны труда и техники безопасности (NIOSH).
  6. ^ "Дифторид бериллия". PubChem . Национальный институт здравоохранения . Получено 13 октября 2017 г.
  7. ^ Уэллс А.Ф. (1984) Структурная неорганическая химия 5-е издание Oxford Science Publications ISBN 0-19-855370-6 
  8. ^ Паллави Гхалсаси, Прасанна С. Гхалсаси, «Рентгеновская структура монокристалла BeF2: α-кварц» Неорганическая химия, 2011, 50 (1), стр. 86–89. doi :10.1021/ic101248g
  9. ^ ab Холлеман, А. Ф.; Виберг, Э. «Неорганическая химия» Academic Press: Сан-Диего, 2001. ISBN 0-12-352651-5 . 
  10. ^ Давление пара, physics.nyu.edu, стр. 6-63, из Ohe, S. (1976) Компьютерный справочник по давлению пара , Data Book Publishing Co., Токио.
  11. ^ Агарвал, М.; Чакраварти К. (2007). «Водоподобные структурные и избыточные энтропийные аномалии в жидком фториде бериллия». J. Phys. Chem. B. 111 ( 46): 13294–300. doi :10.1021/jp0753272. PMID  17963376.
  12. ^ Гринвуд, Норман Н.; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8.
  13. ^ Рейко Кагава; Мартин Г. Монтгомери; Керстин Брейг; Эндрю Г. В. Лесли; Джон Э. Уокер (2004). «Структура бычьей F1-АТФазы, ингибируемой АДФ и фторидом бериллия». Журнал EMBO . 23 (5): 2734–2744. doi :10.1038/sj.emboj.7600293. PMC 514953. PMID  15229653 . 
  14. ^ Bigay J.; Deterre P.; Pfister C.; Chabre M. (1987). «Фторидные комплексы алюминия или бериллия действуют на G-белки как обратимо связанные аналоги гамма-фосфата GTP». The EMBO Journal . 6 (10): 2907–2913. doi :10.1002/j.1460-2075.1987.tb02594.x. PMC 553725. PMID  2826123 . 
  15. ^ Фтор в питьевой воде: научный обзор стандартов Агентства по охране окружающей среды. The National Academies Press. 2006. стр. 51–52. doi :10.17226/11571. ISBN 978-0-309-10128-8.

Внешние ссылки