BERYLLIUMOXID (BEO): STRUKTUR, EIGENSCHAFTEN UND VERWENDUNG - CHEMIE - 2025

Das Berylliumoxid (BeO) ist ein keramisches Material. Zusätzlich zu seiner hohen Festigkeit und seinem spezifischen elektrischen Widerstand besitzt es eine Antriebsleistung von so hoher Wärme, dass es Teil von Kernreaktoren ist und sogar die Metalle in der letzteren Eigenschaft übertrifft.

Zusätzlich zu seiner Nützlichkeit als synthetisches Material kann es auch in der Natur gefunden werden, obwohl es selten ist. Der Umgang muss mit Vorsicht erfolgen, da er die menschliche Gesundheit ernsthaft schädigen kann.

Modell der Kristallstruktur von Berylliumoxid, von Ben Mills, aus Wikimedia Commons

In der modernen Welt wurde beobachtet, wie Wissenschaftler von Technologieunternehmen Forschungen durchgeführt haben, um fortschrittliche Materialien für ganz spezielle Anwendungen zu entwickeln, beispielsweise für Halbleitermaterialien und für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrtindustrie.

Das Ergebnis war die Entdeckung von Substanzen, die uns aufgrund ihrer äußerst nützlichen Eigenschaften und ihrer hohen Haltbarkeit die Möglichkeit gegeben haben, rechtzeitig voranzukommen und unsere Technologie auf ein höheres Niveau zu heben.

Chemische Struktur

Ein Berylliumoxidmolekül (auch "Beryllium" genannt) besteht aus einem Berylliumatom und einem Sauerstoffatom, die beide tetraedrisch koordiniert sind und zu hexagonalen Kristallstrukturen kristallisieren, die Wurtzite genannt werden.

Diese Kristalle haben tetraedrische Zentren, die von Be ²⁺ und O ^{2- besetzt sind} . Bei hohen Temperaturen wird die Struktur von Berylliumoxid vom tetragonalen Typ.

Die Gewinnung von Berylliumoxid wird durch drei Methoden erreicht: Kalzinieren von Berylliumcarbonat, Dehydratisieren von Berylliumhydroxid oder durch Zünden von metallischem Beryllium. Bei hohen Temperaturen gebildetes Berylliumoxid hat einen inerten Charakter, kann jedoch durch verschiedene Verbindungen gelöst werden.

BeCO ₃ + Wärme → BeO + CO ₂ (Kalzinierung)

Be (OH) ₂ → BeO + H ₂ O (Dehydratisierung)

2 Be + O ₂ → 2 BeO (Zündung)

Schließlich kann Berylliumoxid verdampft werden, und in diesem Zustand liegt es in Form von zweiatomigen Molekülen vor.

Eigenschaften

Berylliumoxid kommt in der Natur als Bromellit vor, ein weißes Mineral, das in einigen komplexen Mangan-Eisen-Lagerstätten vorkommt, aber am häufigsten in seiner synthetischen Form vorkommt: ein weißer amorpher Feststoff, der als Pulver vorkommt. .

Während der Herstellung eingeschlossene Verunreinigungen verleihen der Oxidprobe verschiedene Farben.

Sein Schmelzpunkt liegt bei 2507 ºC, sein Siedepunkt bei 3900 ºC und er hat eine Dichte von 3,01 g / cm ³ .

In gleicher Weise ist seine chemische Stabilität beträchtlich hoch und reagiert nur bei Temperaturen nahe 1000 ºC mit Wasserdampf. Es kann Kohlenstoffreduktionsprozessen und Angriffen durch geschmolzene Metalle bei hohen Temperaturen standhalten.

Auch seine mechanische Festigkeit ist anständig und es kann durch Konstruktionen und Herstellung verbessert werden, die für kommerzielle Zwecke geeignet sind.

Elektrische Leitfähigkeit

Berylliumoxid ist ein extrem stabiles Keramikmaterial und hat daher einen ziemlich hohen spezifischen elektrischen Widerstand, was es neben Aluminiumoxid zu einem der besten elektrischen Isoliermaterialien macht.

Aus diesem Grund wird dieses Material üblicherweise für spezielle elektrische Hochfrequenzgeräte verwendet.

Wärmeleitfähigkeit

Berylliumoxid hat einen großen Vorteil in Bezug auf seine Wärmeleitfähigkeit: Es ist als das zweitbeste wärmeleitende Material unter den Nichtmetallen bekannt und steht nach Diamant an zweiter Stelle, einem erheblich teureren und selteneren Material.

Bei Metallen übertragen nur Kupfer und Silber Wärme besser durch Wärmeleitung als Berylliumoxid, was es zu einem äußerst wünschenswerten Material macht.

Aufgrund seiner hervorragenden Wärmeleitungseigenschaften war dieser Stoff an der Herstellung feuerfester Materialien beteiligt.

Optische Eigenschaften

Berylliumoxid wird aufgrund seiner kristallinen Eigenschaften zum Aufbringen von ultraviolettem transparentem Material in bestimmten Flachbildschirmen und Photovoltaikzellen verwendet.

In ähnlicher Weise können Kristalle von sehr hoher Qualität hergestellt werden, so dass sich diese Eigenschaften je nach verwendetem Herstellungsverfahren verbessern.

Gesundheitsrisiken

Berylliumoxid ist eine Verbindung, die mit großer Sorgfalt behandelt werden muss, da es hauptsächlich krebserzeugende Eigenschaften aufweist, die mit dem kontinuierlichen Einatmen von Stäuben oder Dämpfen dieses Materials verbunden sind.

Die kleinen Partikel in diesen Oxidphasen haften an der Lunge und können zur Bildung von Tumoren oder einer als Berylliose bekannten Krankheit führen.

Berylliose ist eine Krankheit mit einer mittleren Sterblichkeitsrate, die ineffiziente Atmung, Husten, Gewichtsverlust und Fieber sowie die Bildung von Granulomen in der Lunge oder anderen betroffenen Organen verursacht.

Es gibt auch Gesundheitsrisiken durch direkten Kontakt von Berylliumoxid mit der Haut, da es ätzend und reizend ist und Schäden an der Hautoberfläche und der Schleimhaut verursachen kann. Atemwege und Hände müssen bei der Arbeit mit diesem Material geschützt werden, insbesondere in Pulverform.

Anwendungen

Die Verwendung von Berylliumoxid wird hauptsächlich in drei Bereiche unterteilt: elektronische, nukleare und andere Anwendungen.

Elektronische Anwendungen

Die Fähigkeit, Wärme auf hohem Niveau zu übertragen, und sein guter elektrischer Widerstand haben Berylliumoxid als Kühlkörper von großem Nutzen gemacht.

Seine Verwendung wurde in Schaltkreisen in Computern mit hoher Kapazität sowie in Geräten nachgewiesen, die hohe Stromströme verarbeiten.

Berylliumoxid ist für Röntgenstrahlen und Mikrowellen transparent und wird daher in Fenstern gegen diese Art von Strahlung sowie in Antennen, Kommunikationssystemen und Mikrowellenherden verwendet.

Nukleare Anwendungen

Seine Fähigkeit, Neutronen zu moderieren und ihre Struktur unter Strahlenbeschuss beizubehalten, hat dazu geführt, dass Berylliumoxid am Bau von Kernreaktoren beteiligt ist, und es kann auch in gasgekühlten Hochtemperaturreaktoren eingesetzt werden.

Andere Apps

Die geringe Dichte von Berylliumoxid hat Interesse in der Luft- und Raumfahrtindustrie sowie in der Militärtechnik geweckt, da es sich bei Raketentriebwerken und kugelsicheren Westen möglicherweise um eine Option mit geringem Gewicht handelt.

Schließlich wurde es kürzlich als feuerfestes Material beim Metallschmelzen in der metallurgischen Industrie eingesetzt.

Verweise

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