هيدروكسيد البيريليوم – Be(OH)2

في الكيمياء يعد مركب هيدروكسيد البريليوم أحد المركبات المذبذبة، حيث أنه يذوب في كل من الأحماض والقواعد القوية؛ وذلك من أجل عملية تكوين أملاح البريليوم، علما أن هيدروكسيد البريليوم يتحلل إلى أكسيد عندما يتم تسخينه إلى درجة حرارة مقدارها 138 درجة مئوية، كما أن هيدروكسيد البريليوم صناعيًا يتم إنتاجه كمنتج ثانوي في استخراج معدن البريليوم من خامات البريل والبرترانديت.

إن هذا المركب الطبيعي النقي نادر يتواجد في شكل معدن بهويت أو بشكل نادر جدًا كلينوبيهويت، والذي يكون أحادي الميل، وعندما تضاف القاعدة إلى محاليل ملح البريليوم بشكل عام يتشكل شكل ألفا، وإذا ترك هذا فإن الشكل المعيني من نوع بيتا β يترسب، كما ويمتلك هيدروكسيد البريليوم يمتلك نفس بنية هيدروكسيد الزنك (Zn (OH)₂)، مع مراكز رباعي السطوح البريليوم.

هيدروكسيد البيريليوم

إن مركب هيدروكسيد البريليوم يمتلك الصيغة الكيميائية التالية (Be(OH)2)، كما أنه يمتلك وزن جزيئي مقداره 43.0268 جم لكل مول، ومن يمكن أن يتم تحضير هذا المركب عن طريق تفاعل أكسيد البيريليوم مع الماء، كما في المعادلة الكيميائية التالية:

BeO + H2O ⇒ Be (OH) 2

إن مركب هيدروكسيد البريليوم هو عبارة عن مادة صلبة بيضاء بكثافة 1.92 جم لكل سم مكعب، وتبلغ حرارة تكوينه (ΔHf) -20.98 كيلوجول لكل غرام وقدرته الحرارية النوعية (Cp) 1.443 جول لكل كلفن، وإذا تم تسخينه فإنه يتحلل عند درجة حرارة مقدارها 1273 درجة مئوية.

ذوبان مادة هيدروكسيد البريليوم في الماء ضعيف وناتج قابليته للذوبان 6.92 × 10^-22، وهو قابل للذوبان في كلا من الأحماض والقواعد، إن طاقة غيبس ​​الحرة له تساوي -815.0 كيلوجول لكل مول، بينما قيمة الانتروبي للتكوين (S0) تساوي 45.5 جول لكل مول والسعة الحرارية له تبلغ 62.1 جول لكل مول، كما ويبلغ ضغط بخاره عند 25 درجة مئوية 24.5 مم زئبق، وربما بسبب وجود محتوى غير مهم من التبخير يبلغ 45.5 جول لكل مول كلفن.

إن مركب هيدروكسيد البريليوم عبارة عن مكون استراتيجي يتعلق باستخدام معدن البريليوم ومركباته في الصناعة، وهيدروكسيد البريليوم هو المركب الرئيسي المستخدم في تحضير مجموعة متنوعة من منتجات البريليوم، ويجب أن تلاحظ أن (Be (OH)2) هو المنتج الأساسي المستخدم في تحضير المعادن وأملاح البريليوم المختلفة، علما أن أكبر استخدام لهيدروكسيد البريليوم هو صنع الأكسيد أو المعدن المستخدم في العديد من الصناعات، وهيدروكسيد البريليوم متوفر تجارياً بكميات كبيرة.

تفاعلات هيدروكسيد البريليوم

• في الحقيقة فإنه من الصعب إذابة مركب هيدروكسيد البريليوم في الماء، ومع القلويات يذوب حتى يشكل أنيون رباعي هيدروكسي أوبيريلات (2- [Be (OH) 4]) بمحلول هيدروكسيد الصوديوم، ويشكل الانحلال القلوي “بيريلات”، كما في المعادلة التالية:

2NaOH(aq) + Be(OH)₂(solid) ⇒ Na₂Be(OH)₄(aq)

• مع الأحماض تتشكل لدينا أملاح البريليوم باستخدام الكاتيون (+Be (OH)) على سبيل المثال مع حامض الكبريتيك H2SO4:

• وبالتالي فإن الصيغة المحتملة لمركب هيدروكسيد البريليوم هي (Be (OH)OH)، ومع ذلك لم يتم الإبلاغ عن هذا، وهيدروكسيد البريليوم يجف تمامًا عند 400 درجة مئوية من أجل تشكيل مسحوق أبيض من أكسيد البريليوم القابل للذوبان في الحمض:

• ينتج عن التسخين الإضافي عند درجة حرارة أعلى (BeO) غير قابل للذوبان في الحمض.

معلومات عامة عن هيدروكسيد البريليوم

• لقد تمت دراسة أطياف الرنين المغناطيسي البروتونية لهيدروكسيد البريليوم (β-Be (OH)2) ومنتجات تحللها الحراري عند درجة حرارة الغرفة وعند 123 كلفن، ولقد تم توضيح ذلك بناءً على الأطياف والتحليل الحراري التفاضلي (DTA) وبيانات قياس حيود الأشعة السينية والذي يتم تسخينه إلى ما يزيد عن 500 كلفن، حيث يتحلل (β-Be (OH)2) إلى (BeO) و (H2O)، ومشتت جيدًا ليتحول أخيرًا إلى أوكسي هيدروكسيد البريليوم غير المتبلور، إما عند درجة حرارة أعلى من 600 كلفن فإنه يتم تكوين (BeO) بلوري يتضمن تجفيف طور (BeO) المشتت بدقة وطور أوكسي هيدروكسيد غير متبلور.

• إن مركب هيدروكسيد البريليوم عبارة عن مكون استراتيجي يتعلق باستخدام معدن البريليوم ومركباته في الصناعة، كما ويوضح السرد التالي هذه الحقيقة: “استخرجت إحدى الشركات في ولاية يوتا خام البرترانديت واستعادت هيدروكسيد البريليوم من هذا الخام ومن البريل المحلي.

وتم شحن هيدروكسيد البريليوم إلى مصنع في ولاية أوهايو، حيث تم تحويله إلى معدن البريليوم وسبائك وأكسيد، وقامت شركة أخرى في ولاية بنسلفانيا بشراء أكسيد البريليوم وتحويل هذه المادة إلى سبائك البريليوم، تم استرداد كميات صغيرة من البريل كمنتج ثانوي لعمليات تعدين البغماتيت الأمريكية في ولايات مختلفة، تم تقدير استهلاك البريليوم البالغ 205 أطنان بأكثر من 70 مليون دولار، بناءً على سعر المنتج لسبائك البريليوم والنحاس الرئيسي، وشكل استخدام البريليوم (كسبيكة ومعدن وأكسيد) في المكونات الإلكترونية والكهربائية، وتطبيقات الطيران والدفاع أكثر من نسبة 80٪ من الاستهلاك “.

إن مركب هيدروكسيد البريليوم هو المركب الرئيسي المستخدم في تحضير مجموعة متنوعة من منتجات البريليوم، علما أن إحدى الطرق المستخدمة لاستخراجه من خام مثل البريل هي:

• اطحن الركاز وأضف سيليكوفلوريد الصوديوم ورماد الصودا، اضغط على الخليط في قوالب، ثم تسخين القوالب إلى 700 درجة مئوية في فرن موقد دوار حتى تصبح كتلة متماسكة، ثم سحق وطحن وغسل القوالب الساخنة لإزالة أي ماء متبقي.

• قم بإزالة نفايات الطين الأحمر من المواد الناتجة، والتي ستترك تركيزًا عاليًا من فلوريد البريليوم الصوديوم في المحلول، ثم أضف هيدروكسيد الصوديوم حتى يصبح الرقم الهيدروجيني للمحلول 12 واترك هيدروكسيد البريليوم يترسب، تاركًا فلوريد البريليوم، ولكن الجزء الأكبر سيكون هيدروكسيد البريليوم.

• أضف المغنيسيوم إلى فلوريد البريليوم وسخنه حتى درجة حرارة مقدارها 1300 درجة مئوية، حيث أنه سيتم اختزال فلوريد البريليوم إلى بيريليوم نقي بالمعادلة التالية: BeF2 + Mg MgF2 + Be.

لاحظ أن Be (OH)2 هو المنتج الأساسي المستخدم في تحضير المعدن وأملاح البريليوم المختلفة.

• إن الولايات المتحدة تمتلك القليل جدًا من البريل الذي يمكن فرزه اقتصاديًا يدويًا من رواسب البجماتيت، حيث تحتوي منطقة سبور ماونتن، يوتا، وهي عبارة عن رواسب طلائية، على قاعدة احتياطي كبيرة من البرترانديت، والتي تم تعدينها، ويبلغ إجمالي احتياطيات البرترانديت المؤكدة في ولاية يوتا حوالي 16000 طن من البريليوم المحتوي، ولم يتم تحديد احتياطيات البريليوم العالمية وقاعدة الاحتياطي بشكل جيد بما يكفي للإبلاغ عن أرقام متسقة لجميع البلدان.

• يوجد هيدروكسيد البريليوم في ثلاثة أشكال مختلفة: كمادة صلبة بلورية رباعي الزوايا ثابتة (α-Be (OH)2)، وكمادة صلبة بلورية متعامدة الشكل ثابتة (β-Be (OH) 2)، وفي درجة حموضة قاعدية قليلاً، تظهر على أنها مادة لزجة، مادة هلامية (Be (OH) 42−) قابلة للذوبان في الأحماض والقلويات ولكنها غير قابلة للذوبان في الماء.