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Fluorure de béryllium

Le fluorure de béryllium est un composé inorganique de formule BeF2. Ce solide de couleur blanche est le principal précurseur dans la manufacture du métal béryllium.

Fluorure de béryllium
Image illustrative de l’article Fluorure de bĂ©ryllium
Un fragment de fluorure de béryllium obtenu de Materion. Les taches noires sont du carbone.
Identification
Nom UICPA fluorure de béryllium
Synonymes

difluorure de béryllium

No CAS 7787-49-7
No ECHA 100.029.198
PubChem 24589
ChEBI 49499
SMILES
InChI
Apparence Morceaux incolores hygroscopiques
Propriétés chimiques
Formule BeF2 [IsomĂšres]BeF2
Masse molaire[1] 47,008 988 ± 4,0E−6 g/mol
Be 19,17 %, F 80,83 %,
Propriétés physiques
T° fusion 554 °C
T° Ă©bullition 1 169 °C
Masse volumique 1,986 g·cm-3
Précautions
Directive 67/548/EEC
TrĂšs toxique
T+
Irritant
Xi
Dangereux pour l’environnement
N


Écotoxicologie
DL50 98 mg·kg-1 (rat, oral)
Composés apparentés
Autres cations Fluorure de magnésium
Fluorure de calcium
Fluorure de strontium
Fluorure de baryum
Fluorure de radium (en)
Autres anions Chlorure de béryllium
Bromure de bĂ©ryllium (en)
Iodure de bĂ©ryllium (en)

Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Structure

Structure du BeF2 sous forme solide
Structure du BeF2 sous forme solide.

La structure du fluorure de bĂ©ryllium sous forme solide ressemble Ă  celle du dioxyde de silicium (SiO2). Les centres Be2+ sont tĂ©traĂ©driques et quadrivalents[2]. Le BeF2 solide peut adopter plusieurs formes polymĂšres analogues Ă  celles adoptĂ©es par le SiO2 c'est-Ă -dire l'α-quartz, le ÎČ-quartz, la cristobalite et la tridymite. Ses rĂ©actions avec les fluorures sont aussi similaires Ă  celles du SiO2 avec les oxydes[3].

Il existe par ailleurs des similitudes entre le BeF2 et le fluorure d'aluminium AlF3, les deux molécules formant de complexes structures à température moyenne. Sa liaison est de type ionique[4].

On peut trouver du BeF2 gazeux Ă  des tempĂ©ratures supĂ©rieures Ă  1 160 °C. C'est une molĂ©cule linĂ©aire du mĂȘme type que les gaz isoĂ©lectroniques, comme le dioxyde de carbone (CO2) et le SiO2. La distance entre les atomes de bĂ©ryllium et les atomes de fluor est de 177 pm[5]. La diffĂ©rence entre la structure Ă  tempĂ©rature ambiante du fluorure de bĂ©ryllium (solide avec une apparence rocheuse) et du dioxyde de carbone (gaz) provient de la faible capacitĂ© des mĂ©taux alcalins Ă  former des liaisons multiples.

Pression de vapeur saturante du BeF2[6]
Pression Température
10 Pa686 °C
100 Pa767 °C
1 kPa869 °C
10 kPa999 °C
100 kPa1 172 °C

Le comportement du BeF2 fondu ressemble Ă  celui de l'eau : il s'agit d'une molĂ©cule triatomique avec des interactions fortes sur les liaisons Be—F—Be. Comme pour l'eau, la densitĂ© du BeF2 dĂ©croĂźt Ă  proximitĂ© de son point de fusion. Le fluorure de bĂ©ryllium liquide a une structure tĂ©traĂ©drique fluctuante[7].

Production

Le traitement du minerai de béryllium produit du Be(OH)2. Ce matériau réagit avec le bifluorure d'ammonium pour donner du tétrafluoroberyllate d'ammonium :

Be(OH)2 + 2 (NH4)HF2 → (NH4)2BeF4 + 2 H2O.

Le tétrafluoroberyllate est un ion robuste ce qui permet sa purification par précipitation des impuretés et de leurs hydroxydes. Chauffer du (NH4)2BeF4 purifié donne le fluorure de béryllium :

(NH4)2BeF4 → 2 NH3 + 2 HF + BeF2.

Applications

Béryllium métallique

La rĂ©duction du BeF2 Ă  1 300 °C avec du magnĂ©sium dans un creuset en graphite est une des plus simples maniĂšres d'obtenir du bĂ©ryllium mĂ©tallique[5] :

BeF2 + Mg → Be + MgF2.

Le chlorure n'est pas un bon précurseur du fait de sa volatilité.

Biochimie

Le fluorure de béryllium est utilisé en biochimie, particuliÚrement pour la cristallographie des protéines pour imiter le phosphate. L'adénosine diphosphate (ADP) et le fluorure de béryllium ont en effet tendance à occuper les sites de fixation de l'adénosine triphosphate (ATP) et à inhiber ainsi l'action des protéines, rendant alors possible la cristallisation de protéines liées[8] - [9].

Réacteurs nucléaires

Le fluorure de béryllium forme un constituant de base de la solution de sels de fluorures utilisée dans les réacteurs nucléaires à sels fondus. Typiquement le fluorure de béryllium est mélangé à du fluorure de lithium pour former un solvant de base, le FLiBe, dans lequel du fluorure d'uranium et de thorium sont introduits. Le fluorure de béryllium est particuliÚrement stable chimiquement et le FLiBe a un point de fusion faible (entre 360 °C et 459 °C), ce qui sont les meilleures propriétés neutroniques possibles pour une combinaison de sels de fluorure en cas d'utilisation dans un réacteur nucléaire.

Le réacteur expérimental à sels fondus a utilisé deux mélanges différents dans ses deux circuits de refroidissement.

Sécurité

Tous les composĂ©s du bĂ©ryllium sont hautement toxiques. Le fluorure de bĂ©ryllium est trĂšs soluble dans l'eau et peut donc ĂȘtre facilement absorbĂ© ; son absorption empĂȘche l'assimilation de l'ATP.

La dose lĂ©tale mĂ©diane (DL50) pour les souris est d'environ 100 mg kg−1 par ingestion et 1,8 mg kg−1 par injection intraveineuse.

Notes et références

  1. Masse molaire calculĂ©e d’aprĂšs « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  2. (en) Alexander Franck Wells, Structural Inorganic Chemistry, OUP Oxford, , 5e éd., 1416 p. (présentation en ligne)
  3. (en) Norman N. Greenwood et Alan Earnshaw, Chemistry of the Elements, Butterworth–Heinemann, , 2e Ă©d. (ISBN 0-08-037941-9)
  4. [Structure, Bonding & Material Type http://www.meta-synthesis.com/webbook/38_binary/binary.php?mge_1=Be&mge_2=F]
  5. (en) A. F. Holleman, Egon Wiberg et Nils Wiberg, Inorganic Chemistry, San Diego, Academic Press, (ISBN 0-12-352651-5, présentation en ligne)
  6. [PDF](en)« Vapor pressure », sur New York University - Kent lab (consulté le ), p. 6-63
  7. (en) M. Agarwal et C. Chakravarty, « Waterlike Structural and Excess Entropy Anomalies in Liquid Beryllium Fluoride », Journal of physics and chemistry B, vol. 111, no 46,‎ , p. 13294 (PMID 17963376, DOI 10.1021/jp0753272)
  8. (en) Reiko Kagawa, Martin G. Montgomery, Kerstin Braig, Andrew G. W. Leslie et John E. Walker, « The structure of bovine F1-ATPase inhibited by ADP and beryllium fluoride », The EMBO Journal, vol. 23, no 5,‎ , p. 2734–2744 (PMID 15229653, PMCID 514953, DOI 10.1038/sj.emboj.7600293)
  9. (en) J. Bigay, P. Deterre, C. Pfister et M. Chabre, « Fluoride complexes of aluminium or beryllium act on G-proteins as reversibly bound analogues of the gamma phosphate of GTP », The EMBO Journal, vol. 6, no 10,‎ , p. 2907–2913 (PMID 2826123, PMCID 553725)

Voir aussi

Articles connexes

Liens externes

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