Berillium-fluorid

berillium-fluorid
Berillium-fluorid polimer
Berillium-fluorid
Más nevek	berillium-difluorid berillium(II)-fluorid
Kémiai azonosítók
CAS-szám	7787-49-7
PubChem	24589
ChemSpider	22992
ChEBI	CHEBI:49499
SMILES [Be+2].[F-].[F-]
InChI InChI=1S/Be.2FH/h;2*1H/q+2;;/p-2
Kémiai és fizikai tulajdonságok
Kémiai képlet	BeF2
Moláris tömeg	47,01 g·mol^−1
Megjelenés	színtelen szilárd anyag
Sűrűség	1,99 g·cm^−3[1]
Olvadáspont	555 °C
Forráspont	1169 °C
Oldhatóság (vízben)	jól oldódik
Oldószerei	jól oldódik etanolban, benzolban, dietil-éterben, kloroformban és szén-diszulfidban. Oldhatatlan ammóniában és acetonban[2]
Törésmutató (nD)	1,275
Kristályszerkezet
Kristályszerkezet	trigonális α-kvarc
Termokémia
Std. képződési entalpia ΔfH^o298	−1026,8 kJ/mol
Standard moláris entrópia S^o298	45 J/mol K
Hőkapacitás, C	1,102 J/kg·K vagy 59 J/mol·K
Veszélyek
EU osztályozás	karcinogén erősen toxikus (T+) irritáló (Xi) veszélyes a környezetre (N)
Főbb veszélyek	nagyon mérgező, egészségre veszélyes, környezetre veszélyes, karcinogén
R mondatok	R49 R25 R26 R36/37/38 R43 R48/23 R51/53
S mondatok	S53 S45 S61
Lobbanáspont	nem gyúlékony
LD50	98 mg·kg^−1 patkány, szájon át
Rokon vegyületek
Azonos kation	berillium-klorid berillium-bromid berillium-jodid
Azonos anion	magnézium-fluorid kalcium-fluorid stroncium-fluorid bárium-fluorid rádium-fluorid
Az infoboxban SI-mértékegységek szerepelnek. Ahol lehetséges, az adatok standardállapotra (100 kPa) és 25 °C-os hőmérsékletre vonatkoznak. Az ezektől való eltérést egyértelműen jelezzük.

A berillium-fluorid berilliumból és fluorból álló szervetlen vegyület, képlete BeF₂. Fehér színű szilárd anyag. A fém berillium előállításának fő prekurzora. Szerkezete hasonlít a kvarcéra, de a BeF₂ nagyon jól oldódik a vízben.

Előállítása

Elő lehet állítani ammónium-tetrafluoroberillát(II) körülbelül 900 °C-on végzett termolízisével, utóbbi ammónium-fluorid és berillium-oxid reakciójával nyerhető:^[3][4]

${\displaystyle \mathrm {(NH_{4})_{2}BeF_{4}\longrightarrow \ BeF_{2}+2\ NH_{4}F} }$

A berilliumércek feldolgozása során szennyezett Be(OH)₂-t kapnak, melyet ammónium-hidrogénfluoriddal reagáltatnak és így ammónium-tetrafluoroberillát keletkezik:

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

A tetrafluoroberilát egy robusztus ion, a szennyeződésektől megtisztítható azok hidroxid formájában történő kicsapásával. A kívánt termék a tisztított ammónium-tetrafluoroberilát hevítésével állítható elő:

(NH₄)₂BeF₄ → 2 NH₃ + 2 HF + BeF₂

Tulajdonságai

Monomer BeF₂.

A berillium-fluoridban erős kovalens kötés található, így nem ionrácsos anyag, szilárdan állapotban polimer, az α-kvarccal (<430 °C) vagy β-krisztobalittal (> 516 °C) izotípusos szerkezetű. Minden berilliumcentrum körül négy fluor helyezkedik el tetraéderesen, a berillium 4-es koordinációjú, a fluor koordinációs száma 2.^[5] Ellentétben az izoelektronos szén-dioxiddal (CO₂), de megegyezik a szintén izoelektronos szilícium-dioxiddal (SiO₂). A polimer szerkezetében a fluoratomokat két berilliumatom hidalja át. Ebben az esetben a berillium-fluorid az AlF₃-hoz hasonlóan viselkedik. Rácsállandók a = 473,29 pm, c = 517,88 pm. Tércsoport P3₁21^[6]

A gáznemű berillium-fluorid lineáris monomer. Gyenge π-kötés (viszontkoordináció) történik a fluorról a berilliumra, utóbbi elektronhiányos voltát kompenzálandó. A Be−F kötéstávolság 143 pm.^[7]

Gőznyomása 10 Pa 686 °C-on, 100 Pa 767 °C-on, 1 kPa 869 °C-on, 10 kPa 999 °C-on, 100 kPa 1172 °C-on.^[8]

Mint minden berillium(II)-halogenid, Lewis sav, emiatt BeF₄²⁻ ionok keletkezhetnek belőle.

A folyékony berillium-fluorid bizonyos tekintetben hasonlít a vízre: mindkét folyadék háromatomos molekulákból áll, melyek között erős kölcsönhatás lép fel (előbbinél Be−F−Be kötések révén). A vízhez hasonlóan a sűrűsége csökken olvadáspontja közelében. A berillium-fluoridnak is fluktuáló tetraéderes szerkezete van.^[9]

Hidrolízis

A többi berillium-halogeniddel ellentétben nem disszociál közvetlenül hidratált berilliumionokra és megfelelő anionokra, hanem komplex reakciók sorozatával hidrolizál:

1. ${\displaystyle \mathrm {BeF_{2}+2\ H_{2}O\ \rightleftharpoons \ [BeF_{2}(H_{2}O)_{2}]} }$
2. ${\displaystyle \mathrm {2\ [BeF_{2}(H_{2}O)_{2}]\ \rightleftharpoons \ [BeF_{3}(H_{2}O)]^{-}+[BeF(H_{2}O)_{3}]^{+}} }$
3. ${\displaystyle \mathrm {2\ [BeF_{3}(H_{2}O)]^{-}\ \rightleftharpoons \ [BeF_{4}]^{2-}+[BeF_{2}(H_{2}O)_{2}]} }$
4. ${\displaystyle \mathrm {2\ [BeF(H_{2}O)_{3}]^{+}\ \rightleftharpoons \ [BeF_{2}(H_{2}O)_{2}]+[Be(H_{2}O)_{4}]^{2+}} }$

A keletkező komplex savas kémhatású a vízben:

${\displaystyle \mathrm {[Be(H_{2}O)_{4}]^{2+}+H_{2}O\ \rightleftharpoons \ H_{3}O^{+}+[Be(H_{2}O)_{3}(OH)]^{+}} }$

Felhasználása

Tiszta berillium előállítására használják, magnéziummal redukálják 1300 °C-on grafittégelyben:^[10]

${\displaystyle \mathrm {BeF_{2}+\ Mg\longrightarrow \ Be+\ MgF_{2}} }$

Használják üvegek előállítására és a reaktortechnikában.^[11]

Továbbá használják a biokémiában, főleg a fehérje krisztallográfiában.^[12][13]

Használják folyékony fluorid nukleáris reaktorokban. A lítium-fluoriddal vegyes FLiBe-t képez, amihez uránt és a tóriumot adnak hozzá. A berillium-fluorid rendkívül stabil kémiailag. A LiF/BeF₂-nek keveréknek alacsony az olvadáspontja (360 °C - 459 °C). A FLiBe legjobb tulajdonságú keverék a fluorid só reaktorban való felhasználásra.

Biztonság

Mint minden berilliumvegyület, erősen mérgező, és rákkeltő hatású. Nagyon jól oldódik vízben, és így könnyen felszívódik; az ATP felvételét gátolja. LD₅₀-értéke egérnél körülbelül 100 mg/kg lenyelve, és 1,8 mg/kg, ha intravénás injekcióval adják be.

Források

1. A 7787-49-7 CAS-számhoz tartozó bejegyzés az IFA GESTIS adatbázisából. (JavaScript szükséges) (angolul).
2. Niehs: Beryllium(II)-fluorid Archiválva 2011. december 6-i dátummal a Wayback Machine-ben.
3. Berylliumfluorid bei Webelements.
4. G. Brauer (Hrsg.), Handbook of Preparative Inorganic Chemistry. 2. Auflage., vol. 1, Academic Press 1963, S. 231-232.
5. Wells A.F. (1984) Structural Inorganic Chemistry 5th edition Oxford Science Publications ISBN 0-19-855370-6
6. (1988) „The preparation and structure of the α- and β-quartz polymorphs of beryllium fluoride”. Journal of Solid State Chemistry 73 (2), 298. o. DOI:10.1016/0022-4596(88)90113-2. 
7. Holleman, Wiberg, Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 101. Auflage, 1995, deGruyter Verlag, S. 1108-1109.
8. Vapor pressure, physics.nyu.edu, p. 6-63, from Ohe, S. (1976) Computer Aided Data Book of Vapor Pressure, Data Book Publishing Co., Tokyo.
9. Agarwal, M.; Chakravarty C (2007). „Waterlike Structural and Excess Entropy Anomalies in Liquid Beryllium Fluoride”. J. Phys. Chem. B 111 (46), 13294. o. DOI:10.1021/jp0753272. PMID 17963376. 
10. Arnold F. Holleman, Nils Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage, de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1, S. 1216.
11. Römpp vegyészeti lexikon: Első kötet A–E. Budapest: Műszaki Könyvkiadó, 337. o. (1981). ISBN 963 10 3270 1 
12. Reiko Kagawa, Martin G Montgomery, Kerstin Braig, Andrew G W Leslie and John E Walker (2004). „The structure of bovine F1-ATPase inhibited by ADP and beryllium fluoride”. The EMBO Journal 23 (5), 2734–2744. o. DOI:10.1038/sj.emboj.7600293. PMID 15229653. PMC 514953. 
13. Bigay J, Deterre P, Pfister C, Chabre M (1987). „Fluoride complexes of aluminium or beryllium act on G-proteins as reversibly bound analogues of the gamma phosphate of GTP.”. The EMBO Journal 6 (10), 2907–2913. o. PMID 2826123. PMC 553725. 

Fordítás

• Ez a szócikk részben vagy egészben a Berylliumfluorid című német Wikipédia-szócikk fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.
• Ez a szócikk részben vagy egészben a Beryllium fluoride című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.

További információk

• IARC Monograph "Beryllium and Beryllium Compounds"
• National Pollutant Inventory: Beryllium and compounds fact sheet
• National Pollutant Inventory: Fluoride and compounds fact sheet
• Hazards of Beryllium fluoride
• MSDS from which the LD50 figures