Hidróxido de berilio: qué es, estructura, propiedades y usos
¿Qué es el hidróxido de berilio?
El hidróxido de berilio es un compuesto químico conformado por dos moléculas de hidróxido (OH) y una molécula de berilio (Be). Su fórmula química es Be(OH)2 y se caracteriza por ser una especie anfótera. De manera general, se puede obtener a partir de la reacción entre el monóxido de berilio y agua, según la siguiente reacción química:
BeO + H2O → Be(OH)2
Por otro lado, esta sustancia anfótera presenta una configuración molecular de tipo lineal. Sin embargo, se pueden obtener diversas estructuras del hidróxido de berilio: forma alfa y beta, como un mineral y en fase de vapor, dependiendo del método utilizado.
Estructura química del hidróxido de berilio
Este compuesto químico se puede encontrar en cuatro formas distintas:
Hidróxido de berilio alfa
Al agregar cualquier reactivo básico como el hidróxido de sodio (NaOH) a una solución de sal de berilio, se obtiene la forma alfa (α) del hidróxido de berilio. Un ejemplo se muestra a continuación:
2NaOH (diluido) + BeCl2 → Be(OH)2↓ + 2NaCl
2NaOH (diluido) + BeSO4 → Be(OH)2↓ + Na2SO4
Hidróxido de berilio beta
La degeneración de este producto alfa forma una estructura cristalina tetragonal meta-estable, que tras haber transcurrido un período de tiempo prolongado se transforma en una estructura rómbica denominada hidróxido de berilio beta (β).
Esta forma beta es obtenida también como un precipitado a partir de una solución de berilio de sodio por hidrólisis en condiciones cercanas al punto de fusión.
Hidróxido de berilio en minerales
Aunque no es usual, el hidróxido de berilio se encuentra como un mineral cristalino conocido como behoita (llamado de esta manera en referencia a su composición química).
Se produce en pegmatitas graníticas formadas por la alteración de la gadolinita (minerales del grupo de los silicatos) en fumarolas volcánicas.
Este mineral -relativamente nuevo- fue descubierto por primera vez en 1964, y actualmente solo se han encontrado en pegmatitas de granito ubicadas en los estados de Texas y Utah, en Estados Unidos.
Vapor de hidróxido de berilio
A temperaturas por encima de 1.200° C (2.190° C), el hidróxido de berilio existe en fase de vapor. Se obtiene a partir de la reacción entre el vapor de agua y el óxido de berilio (BeO).
De manera similar, el vapor resultante posee una presión parcial de 73 Pa, medido a una temperatura de 1.500° C.
Propiedades del hidróxido de berilio
El hidróxido de berilio posee una masa molar o peso molecular aproximado de 43,0268 g/mol y una densidad de 1,92 g/cm3. Su punto de fusión se encuentra a una temperatura de 1.000° C, en la cual inicia su descomposición.
Como mineral, el Be(OH)2 (behoita) posee una dureza de 4 y su densidad oscila entre 1,91 g/cm3 y 1,93 g/cm3.
Apariencia
El hidróxido de berilio es un sólido blanco, que en su forma alfa tiene una apariencia gelatinosa y amorfa. Por otro lado, la forma beta de este compuesto se constituye por una estructura cristalina bien definida, ortorrómbica y estable.
Se puede decir que la morfología del mineral de Be(OH)2 es variada, debido a que puede encontrarse como cristales reticulares, arborescentes o agregados esféricos. Del mismo modo, se presenta en colores blanco, rosado, azulado e incluso incoloro y con un lustre vítreo grasoso.
Propiedades termoquímicas
Entalpía de formación: -902,5 kJ/mol
Energía de Gibbs: -815,0 kJ/mol
Entropía de formación: 45,5 J/mol
Capacidad calorífica: 62,1 J/mol
Capacidad calorífica específica: 1,443 J/K
Entalpía estándar de formación: -20,98 kJ/g
Solubilidad
El hidróxido de berilio es de carácter anfótero, por lo que es capaz de donar o aceptar protones y se disuelve tanto en medios ácidos como básicos en una reacción ácido-base, produciendo sal y agua.
En este sentido, la solubilidad del Be(OH)2 en agua se ve limitado por el producto de solubilidad Kps(H2O), que es igual a 6,92×10-22.
Riesgos por exposición
El límite de exposición humana permisible legal (PEL o OSHA) de una sustancia de hidróxido de berilio definido para una concentración máxima entre 0,002 mg/m3 y 0,005 mg/m3 es de 8 horas, y para una concentración de 0,0225 mg/m3 como máximo un tiempo de 30 minutos.
Estas limitaciones se deben a que el berilio es catalogado como un agente cancerígeno tipo A1 (agente cancerígeno en humanos, basado en cantidad de evidencia de estudios epidemiológicos).
Usos del hidróxido de berilio
Es muy limitado (e inusual) el uso del hidróxido de berilio como materia prima para el procesamiento de algún producto. Sin embargo, es un compuesto utilizado como reactivo principal para la síntesis de otros compuestos y la obtención del berilio metálico.
Obtención
El óxido de berilio (BeO) es el compuesto químico de berilio de alta pureza más utilizado en la industria. Se caracteriza como un sólido incoloro con propiedades de aislante eléctrico y una alta conductividad térmica.
En este sentido, el proceso para su síntesis (en calidad técnica) en la industria primaria se lleva a cabo de la siguiente manera:
- Se disuelve el hidróxido de berilio en ácido sulfúrico (H2SO4).
- Llevada a cabo la reacción, la solución es filtrada, para que de esta manera se eliminen las impurezas insolubles de óxido o sulfato.
- El filtrado es sometido a una evaporación para concentrar el producto, el cual es enfriado para obtener cristales de sulfato de berilio BeSO4.
- El BeSO4 se calcina a una temperatura específica entre 1.100° C y 1.400° C.
El producto final (BeO) es utilizado para la fabricación de piezas cerámicas especiales de uso industrial.
Obtención del berilio metálico
Durante la extracción y el procesamiento de minerales de berilio se generan impurezas, tales como el óxido de berilio e hidróxido de berilio. Este último es sometido a una serie de transformaciones hasta obtener el berilio metálico.
Se hace reaccionar el Be(OH)2 con una solución de bifluoruro de amonio:
Be(OH)2 + 2(NH4)HF2 → (NH4)2BeF4 + 2 H2O
El (NH4)2BeF4 es sometido a aumento de temperatura, sufriendo una descomposición térmica:
(NH4)2BeF4 → 2NH3 + 2HF + BeF2
Finalmente, la reducción del fluoruro de berilio a una temperatura de 1.300° C con magnesio (Mg) da como resultado berilio metálico:
BeF2 + Mg → Be + MgF2
El berilio es utilizado en aleaciones metálicas, producción de componentes electrónicos, fabricación de pantallas y ventanas de radiación usadas en aparatos de rayos X.
Referencias
- Wikipedia (s.f.). Beryllium hydroxide. Recuperado de en.wikipedia.org
- Holleman, A. F.; Wiberg, E. y Wiberg, N. (2001). Beryllium Hydroxide. Obtenido de books.google.co.ve
- Publishing, M. D. (s.f.). Behoite. Recuperado de handbookofmineralogy.org
- All Reactions (s.f.). Beryllium Hydroxide Be(OH)2. Obtenido de allreactions.com
- PubChem (s.f.). Beryllium Hydroxide. Recuperado de pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Walsh, K. A. y Vidal, E. E. (2009). Beryllium Chemistry and Processing. Obtenido de books.google.co.ve