酸化ベリリウム(BeO )は、ベリリアとも呼ばれ、化学式BeOで表される無機化合物です。この無色の固体は電気絶縁体であり、ダイヤモンドを除く他のどの非金属よりも高い熱伝導率を持ち、ほとんどの金属の熱伝導率を上回ります。[ 12 ]非晶質固体である酸化ベリリウムは白色です。融点が高いため、耐火材料として使用されます。[ 13 ]自然界では鉱物ブロメライトとして産出します。歴史的にも材料科学においても、酸化ベリリウムは甘い味のため、グルシナまたはグルシニウム酸化物と呼ばれていました。
酸化ベリリウムは、炭酸ベリリウムを焼成(焙焼)するか、水酸化ベリリウムを脱水するか、金属ベリリウムを燃焼させることによって製造できる。
空気中でベリリウムを点火すると、 BeOと窒化物Be3N2の混合物が生成する。[ 12 ] 他の第2族元素(アルカリ土類金属)によって形成される酸化物とは異なり、酸化ベリリウムは塩基性ではなく両性である。
高温(>800 °C)で生成される酸化ベリリウムは不活性ですが、高温の二フッ化アンモニウム水溶液(NH 4 HF 2)または高温の濃硫酸(H 2 SO 4)と硫酸アンモニウム((NH 4 ) 2 SO 4)の溶液に容易に溶解します。
BeO は、ロンズデーライトや w- BNと同様に、四面体 Be 2+および O 2−中心を持つ六方晶ウルツ鉱構造で結晶化する(BeO は、これらの両方と等電子である)。対照的に、より大きな第 2 族金属の酸化物、すなわちMgO、CaO、SrO、BaOは、二価カチオンと二価アニオンの周りの八面体幾何学を持つ立方岩塩モチーフで結晶化する。 [ 12 ]高温では、構造は正方晶に変化する。[ 14 ]
気相では、酸化ベリリウムは離散的な二原子分子として存在します。原子価結合理論の言葉で言えば、これらの分子は両方の原子でsp軌道混成を採用し、1つのσ結合(各原子の1つのsp軌道間)と1つのπ結合(分子軸に垂直に配向した各原子の整列したp軌道間)を持つと説明できます。分子軌道理論では、正味のσ結合はなく(2つの原子の2つのs軌道が結合して満たされたσ結合軌道と満たされたσ*反結合軌道を形成するため)、分子軸に垂直に配向した両方のp軌道のペア間に2つのπ結合が形成されるという、やや異なる図が示されています。分子軸に沿って整列したp軌道によって形成されるσ軌道は満たされていません。対応する基底状態は...(2sσ) 2 (2sσ*) 2 (2pπ) 4 (等電子のC 2分子と同様) であり、両方の結合は酸素からベリリウムへの配位結合とみなすことができる。[ 15 ]
高品質の結晶は、水熱合成法、あるいはベルヌーイ法によって成長させることができる。ベリリウム酸化物は、大部分が白色の非晶質粉末として製造され、焼結によってより大きな形状に成形される。炭素などの不純物が混入すると、本来無色である母体結晶に様々な色が現れることがある。
焼結酸化ベリリウムは非常に安定したセラミックです。[ 16 ]酸化ベリリウムはロケットエンジンや、アルミニウム蒸着望遠鏡ミラーの透明な保護オーバーコーティングとして使用されています。金属コーティングされた酸化ベリリウム(BeO)プレートは、航空機駆動装置の制御システムに使用されています。[ 17 ]
酸化ベリリウムは、優れた熱伝導性と優れた電気絶縁性を兼ね備えているため、無線機器などの用途向けの高性能半導体部品に多く使用されています。熱伝導グリースなどの熱界面材料の充填材としても使用されています。[ 18 ]また、CPU、レーザー、パワーアンプなどの電子機器を冷却するヒートシンクやスプレッダにも使用されています。 [ 19 ]一部のパワー半導体デバイスでは、シリコンチップとパッケージの金属実装ベースの間に酸化ベリリウムセラミックを使用することで、同様の構造の酸化アルミニウムよりも低い熱抵抗値を実現しています。また、高性能マイクロ波デバイス、真空管、キャビティマグネトロン、ガスレーザーの構造用セラミックとしても使用されています。BeOは、海軍の高温ガス冷却炉(MGCR)やNASAの宇宙用途向けキロパワー原子炉の中性子減速材として提案されています。 [ 20 ]
BeOは粉末状では発がん性があり[ 21 ]、慢性アレルギー性肺疾患であるベリリウム症を引き起こす可能性がある。固体状に焼成された後は、粉塵を発生させる機械加工を行わない限り、安全に取り扱うことができる。きれいに砕けば粉塵はほとんど発生しないが、粉砕や研削作業は危険を伴う可能性がある[ 22 ] 。