Φθοριούχο βηρύλλιο

\( \require{mhchem} \)

To φθοριούχο βηρύλλιο[1] (αγγλικά beryllium fluoride) είναι ανόργανη ένωση, που περιέχει βηρύλλιο και φθόριο, με εμπειρικό τύπο BeF2. To χημικά καθαρό φθοριούχο βηρύλλιο, στις συνηθισμένες συνθήκες, δηλαδή σε θερμοκρασία 25°C και υπό πίεση 1 atm, είναι λευκό στερεό και αποτελεί την κύρια πρόδρομη ένωση για την παραγωγή μεταλλικού βηρυλλίου. Η δομή του μοιάζει με αυτήν του χαλαζία (SiO2), αλλά το φθοριούχο βηρύλλιο είναι πολύ διαλυτό στο νερό.

Φθοριούχο βηρύλλιο
Γενικά
Όνομα IUPAC	Φθοριούχο βηρύλλιο
Άλλες ονομασίες	Διφθοριούχο βηρύλλιο Διφθοροβηρυλλάνιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	BeF2
Μοριακή μάζα	47,01 amu
Αριθμός CAS	7787-49-7
SMILES	[Be+2].[F-].[F-]
InChI	1S/Be.2FH/h;2*1H/q+2;;/p-2
Αριθμός RTECS	DS2800000
PubChem CID	24589
ChemSpider ID	22992
Δομή
Μοριακή γεωμετρία	Γραμμική
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης	554 °C
Σημείο βρασμού	1.169 °C
Πυκνότητα	1.986 kg/m³
Διαλυτότητα στο νερό	Πολύ διαλυτό
Διαλυτότητα σε άλλους διαλύτες	Ελάχιστα διαλυτό στην αιθανόλη
Χημικές ιδιότητες
Επικινδυνότητα
Πολύ τοξικό (T+) Ερεθιστικό (Xi) Επικίνδυνο για το περιβάλλον
Φράσεις κινδύνου	49, 25, 26, 36/37/38 43, 48/23, 51/53
Φράσεις ασφαλείας	53, 45, 61
LD50	98 mg/kg
Κίνδυνοι κατά NFPA 704	0 4 0
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Δομή και δεσμολογία
Μοριακή δομή αέριου φθροριούχου βηρυλλίου.

Η δομή του στερεού φθοριούχου βηρυλλίου μοιάζει με εκείνην του κρυστοβαλίτη. Τα κατιόντα Be²⁺ είναι τεσσάρων (4) συντεταγμένων και τετραεδρικά, ενώ τα ανιόντα F^- είναι δύο (2) συντεταγμένων^[2]. Το μήκος δεσμού Be-F είναι περίπου 154 pm^[3]. Το φθοριούχο βηρύλλιο είναι δομικά ανάλογο με το διοξείδιο του πυριτίου (SiO₂) και μπορεί επίσης να υιοθετήσει έναν αριθμό συγγενικών δομών. Μια αναλογία υπάρχει επίσης μεταξύ φθοριούχου βηρυλλίου και τριφθοριούχου αργιλίου (AlF₃), αφού και τα δυο υιοθετούν επεκταμένες δομές σε ήπιες θερμοκρασίες.

Αέριο και υγρό

Το φθοριούχο βηρύλλιο, όπως και οι ισοηλεκτρονιακές του ενώσεις διοξείδιο του άνθρακα (CO₂) και διοξείδιο του πυριτίου (SiO₂), σχηματίζει γραμμική μοριακή δομή, με μήκος δεσμού 143 pm^[4].

To φθοριούχο βηρύλλιο φθάνει την τάση ατμών των 10 Pa στους 686 °C, των 100 Pa στους 767 °C, του 1 kPa στους 869 °C, των 10 kPa στους 999 °C και των 100 kPa στους 1.172 °C^[5].

Το τηγμένο φθοριούχο βηρύλλιο ομοιάζει με το νερό με κάποιους τρόπους: Και τα δυο υγρά αποτελούνται από τριατομικά μόρια με ισχυρές διαμοριακές αλληλεπιδράσεις. Όπως και στο νερό, η πυκνότητα του φθοριούχου βηρυλλίου αυξάνεται κοντά στο σημείο τήξης του. Το υγροποιημένο φθοριούχο βηρύλλιο επίσης έχει μια τετραεδρική δομή με διακυμάνσεις^[6].

Παραγωγή

Η επεξεργασία μεταλλευμάτων βηρυλλίου παράγει μη καθαρό υδροξείδιο του βηρυλλίου [Be(OH₎₂]. Αυτό το υλικό αντιδρά με διφθοριούχο αμμώνιο [(NH₄)HF₂], δίνοντας τετραφθοροβηρυλλιούχο αμμώνιο [(NH₄)₂BeF₄]:

\( {\displaystyle \mathrm {Be(OH)_{2}+2(NH_{4})HF_{2}{\xrightarrow {}}(NH_{4})_{2}BeF_{4}+2H_{2}O} } \)

To τετραφθορβηρυλλιούχο ανιόν επιτρέπει τον καθαρισμό του με καθίζηση των διαφόρων προσμείξεων με τη μορφή των αντίστοιχων υδροξειδίων τους. Τελικά, η θέρμανση του καθαρισμένου (πλέον) τετραφθοροβηρυλλιούου αμμωνίου δίνει το επιθυμητό προϊόν, δηλαδή φθροριούχο βηρύλλιο:

\( {\displaystyle \mathrm {(NH_{4})_{2}BeF_{4}{\xrightarrow {\triangle }}2NH_{3}+2HF+BeF_{2}} } \)

Γενικά, η δραστικότητα του φθοριούχου βηρυλλίου με τα φθοριούχα ανιόντα είναι ανάλογη με εκείνη του διοξειδίου του πυριτίου με τα ανιόντα οξυγόνου[7].

Ιδιότητες

Το φθοριούχο βηρύλλιο έχει μοναδικές οπτικές ιδιότητες. Στη μορφή του φθοροβηρυλλικού γυαλιού έχει τη μικρότερη σταθερά ανάκλασης και παραμένει στερεό σε θερμοκρασία θαλάμου 1.275°C. Η δύναμη διασποράς, 0,0093, είναι η μικρότερη για στερεό, αλλά και ο μη γραμμικός συντελεστής είναι επίσης ο μικρότερος, στα 2·10-14.

Εφαρμογές

Η αναγωγή φθοριούχου βηρυλλίου στους 1.300°C από μαγνήσιο (Mg) σε χωνευτήριο γραφίτη παρέχει την πιο πρακτική παραγωγική οδό για την παραγωγή μεταλλικού βηρυλλίου[4]:

\( {\displaystyle \mathrm {BeF_{2}+Mg{\xrightarrow {\triangle }}Be+MgF_{2}} } \)

Η χρήση του χλωριούχου βηρυλλίου (BeCl2) για τον ίδιο σκοπό δεν είναι πρακτική, γιατί το χλωριούχο βηρύλλιο είναι πτητικότερο.
Εξειδικευμένες εφαρμογές

Το φθοριούχο βηρύλλιο χρησιμοποιείται στη Βιοχημεία, ιδιαίτερα στην κρυσταλλογραφία πρωτεϊνών, ως μιμικό των φωσφορικών. Έτσι, το ADP και το φθοριούχο βηρύλλιο μαζί τείνουν να δεσμεύουν τα κέντρα ATP, παρεμποδίζοντας έτσι την πρωτεϊνική δράση, ώστε να γίνει πιθανή η κρυσταλλοποίηση των πρωτεϊνών σε δεσμευμένη κατάσταση[8][9].

Το φθοριούχο βηρύλλιο είναι ένα βασικό συστατικό για την παραγωγή μίγματος φθοριούχων αλάτων που χρησιμοποιείται σε υγροποιημένη μορφή σε πυρηνικούς αντιδραστήρες.

Τυπικά, το φθριούχο βηρύλλιο αναμιγνύεται με φθοριούχο λίθιο (LiF) για να σχηματήσει το βασικό διαλύτη (FLiBe), στον οποίο διαλύονται φθορίδια του ουρανίου και του θορίου. Το φθροιούχο βηρύλλιο είναι εξαιρετικά χημικώς σταθερό και τα μίγματα LiF/BeF2 (ή FLiBe) έχουν χαμηλά σημεία τήξης (360°C - 459°C) και τις καλύτερες νετρονιακές ιδιότητες των συνδυασμών φθοριούχων αλάτων για την κατάλληλη χρήση σε αντιδραστήρες και χρησιμοποιούνται σε δυο διαφορετικά μίγματα σε δυο (2) ψυκτικά κυκλώματα.
Ασφάλεια

Όλες οι ενώσεις του βηρυλλίου είναι πολύ τοξικές. Το φθοριούχο βηρύλλιο είναι πολύ ευδιάλυτο στο νερό και έτσι απορροφάται εύκολα από τον οργανισμό. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, παρεμποδίζει τη σύνδεση της ATP με τα κέντρα δέσμευσής της, και άρα τημ απαραίτητη χρήση της. Η θανατηφόρα δόση (LD) του σε ποντίκια είναι περίπου 100 mg/kg, με ένεση, και 1,8 mg/kg με ενδονευρική ένεση.
Παρατηρήσεις, υποσημειώσεις και αναφορές

Για εναλλακτικές ονομασίες δείτε τον πίνακα πληροφοριών.
Wells A.F. (1984) Structural Inorganic Chemistry 5th edition Oxford Science Publications ISBN 0-19-855370-6
Pallavi Ghalsasi, Prasanna S. Ghalsasi, "Single Crystal X-Ray Structure of BeF2: α-Quartz" Inorg. Chem., 2011, 50 (1), pp 86–89. doi:10.1021/ic101248g
Holleman, A. F.; Wiberg, E. "Inorganic Chemistry" Academic Press: San Diego, 2001. ISBN 0-12-352651-5.
Vapor pressure, physics.nyu.edu, p. 6-63, from Ohe, S. (1976) Computer Aided Data Book of Vapor Pressure, Data Book Publishing Co., Tokyo.
Agarwal, M.; Chakravarty C (2007). "Waterlike Structural and Excess Entropy Anomalies in Liquid Beryllium Fluoride". J. Phys. Chem. B 111 (46): 13294–300. doi:10.1021/jp0753272. PMID 17963376.
Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 0080379419.
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. doi:10.1038/sj.emboj.7600293. PMC 514953. PMID 15229653.
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. PMC 553725. PMID 2826123.

Εγκυκλοπαίδεια Χημείας

Κόσμος

Αλφαβητικός κατάλογος

Hellenica World - Scientific Library

Από τη ελληνική Βικιπαίδεια http://el.wikipedia.org . Όλα τα κείμενα είναι διαθέσιμα υπό την GNU Free Documentation License