Хлорид бериллия

Хлори́д бери́ллия (англ. Beryllium chloride) — химическое соединение с формулой BeCl₂. Представляет собой белые или слегка зеленоватые игольчатые кристаллы, расплывающиеся на воздухе из-за сильной гигроскопичности^[1]. В основном существует в виде устойчивого кристаллогидрата BeCl₂•4H₂O и гораздо менее устойчивого BeCl₂•2H₂O. В парах, при температуре от 500 до 600°С хлорид бериллия существует в виде димера Be₂Cl₄^[1].

Хлорид бериллия
Общие
Систематическое наименование	Хлорид бериллия
Традиционные названия	Хлористый бериллий, дихлорид бериллия
Хим. формула	BeCl2
Рац. формула	BeCl2
Физические свойства
Состояние	твёрдое
Молярная масса	79,92 г/моль
Плотность	1,90 г/см³
Термические свойства
Температура
• плавления	440 °C
• кипения	520 °C
Мол. теплоёмк.	71,1 Дж/(моль·К)
Энтальпия
• образования	-494 кДж/моль
Удельная теплота испарения	109 Дж/кг
Удельная теплота плавления	16 Дж/кг
Химические свойства
Растворимость
• в воде	72,8 г/100 мл
Структура
Кристаллическая структура	гексагональная
Классификация
Рег. номер CAS	7787-47-5
PubChem	24588 и 5357691
Рег. номер EINECS	232-116-4
SMILES	[Be+2].[Cl-].[Cl-]
InChI	InChI=1S/Be.2ClH/h;2*1H/q+2;;/p-2 LWBPNIJBHRISSS-UHFFFAOYSA-L
RTECS	DS2625000
ChEBI	62843
ChemSpider	22991
Безопасность
ЛД50	86 мг/кг (крысы, перорально) 1,35 мг/кг (мыши, внутрибрюшинно)
Токсичность	высокотоксичен, канцерогенен, мутагенен, ирритант, опасен для окружающей среды
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Свойства

Безводный хлорид бериллия очень гигроскопичен и хорошо растворим в воде с выделением большого количества тепла. Хорошо растворим в метиловом, этиловом и пропиловом спиртах, диэтиловом эфире и бензоле. Мало растворим в хлороформе и практически нерастворим в ацетоне^[2].

Тетрагидрат хлорида бериллия растворяется в воде конгруэнтно, дигидрат — инконгруэнтно^[1].

В водном растворе хлорид бериллия склонен к гидролизу, степень которого зависит от рН раствора. Присутствие соляной кислоты подавляет гидролиз. В концентрированных солянокислых растворах образует с НСl катионные комплексы, например [BeCl]⁺.

Водный раствор ВеСl₂ хорошо проводит электрический ток. Расплавленный ВеСl₂ практически не электропроводен. Добавление в расплав щелочных хлоридов, в том числе хлорида натрия, повышает электропроводность и понижает температуру расплава, вследствие образования Nа₂ВеСl₄ (в водных растворах подобных анионных комплексов не обнаружено), что имеет существенное значение для электролитического производства бериллия.

При высоких температурах существует в виде линейных молекул.

Получение

Лабораторным способом получения хлорида бериллия является взаимодействие карбоната, оксида или гидроксида бериллия с соляной кислотой:

${\displaystyle {\mathsf {BeCO_{3}+2HCl\longrightarrow BeCl_{2}+CO_{2}+H_{2}O}}}$

${\displaystyle {\mathsf {BeO+2HCl\longrightarrow BeCl_{2}+H_{2}O}}}$

${\displaystyle {\mathsf {Be(OH)_{2}+2HCl\longrightarrow BeCl_{2}+2H_{2}O}}}$

Хлорид бериллия может быть получен взаимодействием металлического бериллия с хлором при температурах от 500 °C до 700 °C:

${\displaystyle {\mathsf {Be+Cl_{2}\longrightarrow BeCl_{2}}}}$

Хлорид бериллия также образуется при взаимодействии оксида бериллия с хлором при температуре выше 1000°С. При этом в присутствии угля данная реакция идет легче и при гораздо меньших температурах (600—800°С)^[1]:

${\displaystyle {\mathsf {2BeO+2Cl_{2}\longrightarrow 2BeCl_{2}+O_{2}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {BeO+Cl_{2}+C\longrightarrow BeCl_{2}+CO}}}$

Хлорид бериллия образуется при нагревании оксида бериллия со многими хлорсодержащими соединениями:^[1]

${\displaystyle {\mathsf {BeO+COCl_{2}\longrightarrow BeCl_{2}+CO_{2}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {2BeO+CCl_{4}\longrightarrow 2BeCl_{2}+CO_{2}}}}$

Химические свойства

Хлорид бериллия реагирует со щелочами и водным раствором аммиака с образованием нерастворимого гидроксида бериллия:

${\displaystyle {\mathsf {BeCl_{2}+2NaOH\longrightarrow Be(OH)_{2}+2NaCl}}}$

${\displaystyle {\mathsf {BeCl_{2}+2NH_{4}OH\longrightarrow Be(OH)_{2}+2NH_{4}Cl}}}$

При взаимодействии хлорида бериллия с карбонатами щелочных металлов или аммония образуется осадок основного карбоната бериллия:

${\displaystyle {\mathsf {BeCl_{2}+2Na_{2}CO_{3}+H_{2}O\longrightarrow [BeOH]_{2}CO_{3}+4NaCl+CO_{2}}}}$

Хлорид бериллия вступает в обменные реакции с другими солями, образуя нерастворимые соединения бериллия, например^[1]:

${\displaystyle {\mathsf {3BeCl_{2}+2Na_{3}PO_{4}\longrightarrow Be_{3}(PO_{4})_{2}+6NaCl}}}$

Хлорид бериллия не восстанавливается водородом, для его восстановления при высокой температуре применимы лишь натрий, кальций, магний и некоторые другие металлы^[1]:

${\displaystyle {\mathsf {BeCl_{2}+Ca\longrightarrow Be+CaCl_{2}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {BeCl_{2}+2Na\longrightarrow Be+2NaCl}}}$

При нагревании кристаллогидратов или упаривании водных растворов хлорида бериллия образуется труднорастворимый в воде основной хлорид:

${\displaystyle {\mathsf {BeCl_{2}+H_{2}O\longrightarrow Be(OH)Cl+HCl}}}$

Хлорид бериллия имеет большую склонность к образованию комплексов с аммиаком. Известны четыре аммиаката хлорида бериллия: [Ве(NH₃)₁₂]Сl₂, [Ве(NH₃)₆]Сl₂, [Ве(NH₃)₄]Сl₂, [Ве(NH₃)₂]Сl₂, причем низшие аммиакаты достаточно устойчивы. Аналогичные комплексные соединения получены со многими органическими аддендами (с пиридином, ацетоном, эфиром, нитрилами и др.). Наиболее важен из них диэтилэфират [Ве((С₂Н₅)₂О)₂]Сl₂,получаемый растворением ВеСl₂ в диэтиловом эфире.

Применение

Хлорид бериллия используется как сырье для получения бериллия электролизом или путём взаимодействия с металлическим магнием, а также как катализатор реакций Фриделя-Крафтса и полимеризации^[1].

Биологическое воздействие

• Хлорид бериллия, как и другие его галогениды, токсичен для человека^[3]
• Предельно допустимая концентрация хлористого бериллия в воздухе рабочей зоны составляет 0,001 мг/м³ (в пересчёте на бериллий).^{[источник не указан 1597 дней]}
• На сегодня доказан его токсический (в том числе – и цитотоксический), сенсибилизирующий, эмбриотоксический и канцерогенный эффекты. Последний установлен в эксперименте на животных определенных видов и обсуждается в отношении человека. Бериллий и его соединения имеют способность проникать во все органы, клетки и их ядра, в клеточные органеллы, в частности, в митохондрии. Он повреждает клеточные мембраны, в том числе – и их липидные компоненты, нарушая микровязкость. Бериллий тормозит активность АТФ–азы саркоплазматического ретикулума путем ингибирования транспорта магния и кальция.

   Проникая в ядра клеток, бериллий снижает активность ферментов синтеза ДНК, в частности ДНК–полимеразы, имеются указания на значение нарушений синтеза ДНК для появления аномальных белков, играющих роль аутоантигенов.

   Цитотоксический эффект соединений бериллия изучен на фагоцитах. В частности, введение сульфата и цитрата бериллия вызывает блокаду клеток системы мононуклеарных фагоцитов и снижает индекс фагоцитоза на 65–75%. Введение фосфата бериллия подавляет воспалительную реакцию.
   При внутритрахеальном введении соединений бериллия происходит повышенный выход макрофагов и полинуклеаров в просвет альвеол. Однако подвижность макрофагов при этом снижается, их органеллы повреждаются и снижается синтез ДНК.

   Показано, что при ингаляции растворимых солей бериллия разрастается соединительная ткань преимущественно в периваскулярных и перибронхиальных зонах. Фиброз развивается в ответ на проникновение бериллия в легкие, причем этот процесс имеет максимальную скорость в течение первого месяца после внутритрахеального введения гидроокиси бериллия. Склероз легочной ткани, как правило, сочетается с возникновением своеобразных гранулем. Электронно-микроскопические и гистохимические исследования последних лет показали сходство их с гранулемами аллергического характера. Доказано, что в лимфоцитах гранулем число органелл увеличено. Этот факт и наличие большого числа свободных рибосом свидетельствуют об их активном состоянии. Эпителиоидные клетки гранулем возникают из мононуклеаров и лимфоцитов. Уже в первые месяцы после ингаляции растворимых соединений бериллия развиваются гранулемоподобные узелки, состоящие из лимфоидно–гистиоцитарных элементов. В центре таких узелков обнаруживаются распадающиеся макрофаги и клеточный детрит. Это трактуется как результат выхода бериллия при гибели макрофагов, поглотивших его.4

Примечания

1. Химия и технология редких и рассеянных элементов: Учеб. пособие для вузов: Ч. I / Под ред. К. А. Большакова. — 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Высшая школа, 1976. — С.176.
2. Рабинович В. А., Хавин З. Я. Краткий химический справочник. — Л.: Химия, 1977. — С.56
3. Кнунянц, 1961.

Литература

• Кнунянц, И. Л. Бериллия галогениды // Краткая химическая энциклопедия : в 5 т.. — М. : Советская энциклопедия, 1961. — Т. 1 : Статьи от А до Е. — Стб. 425–426. — 1262 стб. — (Энциклопедии, словари и справочники). — ББК 54(03).