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.

Identification
Fluorure de béryllium

Un fragment de fluorure de béryllium obtenu de Materion. Les taches noires sont du carbone.
Nom UICPA	fluorure de béryllium
Synonymes	difluorure de béryllium
N^o CAS	7787-49-7
N^o ECHA	100.029.198
PubChem	24589
ChEBI	49499
SMILES	[Be+2].[F-].[F-] PubChem, vue 3D
InChI	InChI : vue 3D InChI=1/Be.2FH/h;2*1H/q+2;;/p-2
Apparence	Morceaux incolores hygroscopiques
Propriétés chimiques
Formule	Be F₂ [Isomères]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° ébullition	1 169 °C
Masse volumique	1,986 g·cm^-3
Précautions
Directive 67/548/EEC
T+ Xi N Numéro index : 004-002-00-2 Classification : Carc. Cat. 2 Symboles : T+ : Très toxique Xi : Irritant N : Dangereux pour l’environnement Phrases R : R23 : Toxique par inhalation. R25 : Toxique en cas d’ingestion. R26 : Très toxique par inhalation. R36 : Irritant pour les yeux. R37 : Irritant pour les voies respiratoires. R38 : Irritant pour la peau. R43 : Peut entraîner une sensibilisation par contact avec la peau. R48 : Risque d’effets graves pour la santé en cas d’exposition prolongée. R49 : Peut provoquer le cancer par inhalation. R51 : Toxique pour les organismes aquatiques. R53 : Peut entraîner des effets néfastes à long terme pour l’environnement aquatique. Phrases S : S45 : En cas d’accident ou de malaise, consulter immédiatement un médecin (si possible, lui montrer l’étiquette). S53 : Éviter l’exposition - se procurer des instructions spéciales avant l’utilisation. S61 : Éviter le rejet dans l’environnement. Consulter les instructions spéciales/la fiche de données de sécurité. Phrases R : 23, 25, 26, 36, 37, 38, 43, 48, 49, 51, 53, Phrases S : 45, 53, 61,
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 béryllium (en) Iodure de béryllium (en)

Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Structure

Structure du BeF₂ sous forme solide.

La structure du fluorure de béryllium sous forme solide ressemble à celle du dioxyde de silicium (SiO₂). Les centres Be²⁺ sont tétraédriques et quadrivalents[2]. Le BeF₂ solide peut adopter plusieurs formes polymères analogues à celles adoptées par le SiO₂ c'est-à-dire l'α-quartz, le β-quartz, la cristobalite et la tridymite. Ses réactions avec les fluorures sont aussi similaires à 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 à des températures supérieures à 1 160 °C. C'est une molécule linéaire du même type que les gaz isoélectroniques, comme le dioxyde de carbone (CO₂) et le SiO₂. La distance entre les atomes de béryllium et les atomes de fluor est de 177 pm[5]. La différence entre la structure à température ambiante du fluorure de béryllium (solide avec une apparence rocheuse) et du dioxyde de carbone (gaz) provient de la faible capacité des métaux alcalins à former des liaisons multiples.

Pression de vapeur saturante du BeF₂[6]
Pression	Température
10 Pa	686 °C
100 Pa	767 °C
1 kPa	869 °C
10 kPa	999 °C
100 kPa	1 172 °C

Le comportement du BeF₂ fondu ressemble à celui de l'eau : il s'agit d'une molécule triatomique avec des interactions fortes sur les liaisons Be—F—Be. Comme pour l'eau, la densité du BeF₂ décroît à proximité de son point de fusion. Le fluorure de béryllium liquide a une structure tétraédrique 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 réduction du BeF₂ à 1 300 °C avec du magnésium dans un creuset en graphite est une des plus simples manières d'obtenir du béryllium métallique[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, particulièrement 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 particulièrement 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 composés du béryllium sont hautement toxiques. Le fluorure de béryllium est très soluble dans l'eau et peut donc être facilement absorbé ; son absorption empêche l'assimilation de l'ATP.

La dose létale médiane (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

(en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Beryllium fluoride » (voir la liste des auteurs).

Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
(en) Alexander Franck Wells, Structural Inorganic Chemistry, OUP Oxford, 12 juillet 2012, 5^e éd., 1416 p. (présentation en ligne)
(en) Norman N. Greenwood et Alan Earnshaw, Chemistry of the Elements, Butterworth–Heinemann, 1997, 2^e éd. (ISBN 0-08-037941-9)
[Structure, Bonding & Material Type http://www.meta-synthesis.com/webbook/38_binary/binary.php?mge_1=Be&mge_2=F]
(en) A. F. Holleman, Egon Wiberg et Nils Wiberg, Inorganic Chemistry, San Diego, Academic Press, 22 octobre 2001 (ISBN 0-12-352651-5, présentation en ligne)
[PDF](en)« Vapor pressure », sur New York University - Kent lab (consulté le 3 septembre 2012), p. 6-63
(en) M. Agarwal et C. Chakravarty, « Waterlike Structural and Excess Entropy Anomalies in Liquid Beryllium Fluoride », Journal of physics and chemistry B, vol. 111, n^o 46,‎ 2007, p. 13294 (PMID 17963376, DOI 10.1021/jp0753272)
(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, n^o 5,‎ 2004, p. 2734–2744 (PMID 15229653, PMCID 514953, DOI 10.1038/sj.emboj.7600293)
(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, n^o 10,‎ 1987, p. 2907–2913 (PMID 2826123, PMCID 553725)

Voir aussi

Liens externes

« IARC Monograph "Beryllium and Beryllium Compounds" », sur www.cie-iarc.fr
« Beryllium and compounds fact sheet », sur National Pollutant Inventory
« Fluoride and compounds fact sheet », sur National Pollutant Inventory
« Dangers du fluorure de béryllium », sur inchem.org
« Table de D 50 »

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