BERILLIUM: TÖRTÉNELEM, SZERKEZET, TULAJDONSÁGOK, FELHASZNÁLÁSOK - KÉMIA - 2026

A berillium a periódusos rendszer 2. vagy IIA csoportjába tartozó fém elem. Ez a csoport legkönnyebb alkáliföldféme, amelyet a Be szimbólum képvisel. Atoma és kationja szintén kisebb, mint rokonaié (Mg, Ca, Sr…).

Szokatlan töltési sűrűsége miatt ez a fém általában nem fordul elő izoláltan. Körülbelül 30 ásványi anyagok ismert, hogy tartalmaznak úgy, amelyek között: Beryl (3BeO · Al ₂ O ₃ · 6SiO ₂ · 2H ₂ O), bertrandite (4BeO.2SiO ₂.2H ₂ O), chrysoberyl (Beal ₂ O ₄) és fenakiit (legyen ₂ Si ₄).

Fémes berillium rögök. Forrás: W. Oelen

A smaragd, a drágakő, a beril egyik változata. A tiszta berillium azonban nem olyan feltűnő; halvány szürkés fényű (felső kép), magvak vagy rombusz formájában érhető el.

A berillium jellegzetes fizikai tulajdonságokkal rendelkezik. Alacsony sűrűségű; magas hő- és elektromos vezetőképesség, valamint hőkapacitása és hőelvezetése; nem mágneses fém; és a merevség és a rugalmasság megfelelő kombinációjával is rendelkezik.

Mindezek a tulajdonságok azt eredményezték, hogy a berillium fém, amely számos alkalmazásban van, kezdve a szerszámok gyártására szolgáló rézötvözetekben való felhasználásától a rakétákban, repülőgépekben, autókban, nukleáris reaktorokban, röntgenberendezésekben és a rezonanciában történő felhasználásig. nukleáris mágneses stb.

A berilliumnak 10 ismert izotópja van, amelyek ⁵ Be-től ¹⁴ Be- ig terjednek, és a ⁹ Be az egyetlen stabil. Hasonlóképpen, ez egy nagyon mérgező fém, amely különösen érinti a légutakat, tehát korlátozott a használata.

A felfedezés története

A berillit Louis-Nicolas Vauguelin fedezte fel 1798-ban, az ásványi berill összetételének, valamint az alumínium és a berillium szilikátjának alkotóelemeként.

Később, a német kémikus, Frederic Wöhler, 1828-ban, sikeresen elkülönítette a berilliumot úgy, hogy a káliumot a berillium-kloriddal reagáltatta egy platinaégelyes üvegben.

Ezzel egyidőben és függetlenül Antoine Bussy francia vegyész szintén elérte a berillium izolálását. Wöhler volt az első, aki berillium nevet javasolt a fémre.

A mai nevét 1957-ben kapta, mivel korábban glucinium néven ismerték, sói édes íze miatt. A többi édes ízű vegyületekkel és a glucinnek nevezett növényekkel való összetévesztés elkerülése érdekében úgy döntöttek, hogy átnevezik berilliummá.

A berillium szerkezete

A berillium kristályszerkezete. Forrás: Felhasználó: Dornelf

A berillium az alkáliföldfémek közül a legkönnyebb, atomjainak térfogata várhatóan a legkisebb. A berilliumatomok fémes kötés révén kölcsönhatásba lépnek egymással oly módon, hogy "elektron-tengere" és a atommagok közötti visszatükröződés képezi a kapott kristály szerkezetét.

Ezután a fekete berilliumkristályok képződnek. Ezeknek a kristályoknak egy hatszögletű felépítése van (felső kép), ahol mindegyik Be atomnak hat oldalszomszéda van, és további három a felső és alsó síkokban.

Mivel a kristályok feketék, célszerű elképzelni, hogy a hatszögletű szerkezet fekete pontjait berilliumatomok helyettesítik. Ez az egyik legkompaktabb szerkezet, amelyet egy fém alkalmazhat; és ésszerű, hogy az ilyen kicsi Be atomokat annyira "megszorítsák", hogy elkerüljék a lehető legkevesebb üreget vagy lyukak számát közöttük.

Elektronikus konfiguráció

1s ² 2s ²

Amely 4 elektronmal egyenlő, ebből 2 vegyértékű. Ha elősegíti az elektronot a 2p-es pályára, akkor két sp hibrid pályája lesz. Így a berilliumvegyületekben lineáris geometriák lehetnek, X-Be-X; például, az izolált BeCl ₂ molekula, Cl-BeCl.

Tulajdonságok

Fizikai leírás

Fényes, törékeny, állandóan szürke szilárd anyag.

Olvadáspont

1287 ° C

Forráspont

2471 ° C

Sűrűség

- 1,848 g / cm ³, szobahőmérsékleten.

- 1,69 g / cm ³, a olvadáspontja (folyékony állapotban).

Atomic radio

11:00.

Kovalens sugár

90 órakor.

Atomi térfogat

5 cm ³ / mol.

Fajlagos hő

1,824 J / g · mol 20 ° C-on.

A fúziós hő

12,21 kJ / mol.

Párolgási hő

309 kJ / mol.

elektronegativitás

1.57 a Pauling skálán.

Szabványos potenciál

1,70 V

A hang sebessége

12,890 m / s.

Hőtágulás

11,3 µm / m · K 25 ° C-on.

Hővezető

200 m / m K.

Kémiai tulajdonságok

A berillium berillium-oxid réteggel van bevonva, amely szobahőmérsékleten a levegőben védi. A berillium-oxidáció 1000 ºC feletti hőmérsékleten zajlik le, és termékekként berillium-oxidot és berillium-nitridet eredményeznek.

Ellenálló a 15 M salétromsav hatására is. Sósavban és lúgokban, például nátrium-hidroxidban oldódik.

Alkalmazások

Eszközkészítés

A berillium ötvözeteket képez réz, nikkel és alumínium formájában. Különösen az, hogy a rézötvözet nagy keménységgel és ellenállással rendelkezik, az ötvözet súlyának csupán 2% -át teszi ki.

Ezek a szerszámok nem okoznak szikrát vasaláskor, ami lehetővé teszi azok használatát olyan környezetben, ahol nagy az éghető gázok mennyisége.

Kis sűrűsége miatt kis súlyú, amely merevségével együtt lehetővé teszi felhasználását űrrepülőgépekben, rakétákban, rakétákban és repülőgépekben. A berillium ötvözetét használták autóalkatrészek gyártásához. Rugók gyártásánál is felhasználták.

Annak a nagy keménységnek köszönhetően, amelyet a berillium ad ötvözeteinek, felhasználták őket katonai repülőgépek fékezéséhez.

Tükör készítés

A berilliumot tükrök gyártásánál használták méretstabilitása és nagymértékben polírozott képessége miatt. Ezeket a tükröket műholdakban és tűzvezérlő rendszerekben használják. Emellett űrtávcsövekben is használják.

Ionizáló sugárzásban

A berillium alacsony sűrűségű elem, ezért átlátszónak tekinthető a röntgen sugarainál, ez a tulajdonság lehetővé teszi röntgen sugarat létrehozó csövek ablakainak építésében, ipari alkalmazásban és orvosi diagnózisban történő felhasználását..

A berilliumot a radioaktív emissziós detektorok ablakaiban is használják.

A mágnesesség generáló berendezésben

A berillium jellemzői között szerepel, hogy ez nem mágneses elem. Ez lehetővé teszi a mágneses rezonancia képalkotó berendezésekhez való cikkek gyártásában való felhasználását, amelyekben nagy intenzitású mágneses terek jönnek létre, minimalizálva az interferenciát.

Atomreaktorok

Magas olvadáspontja miatt felhasználható atomreaktorokban és kerámiában. A berillit a nukleáris reakciók moderátoraként és a neutronok termelőjeként használják:

⁹ Be + ⁴ He (α) => ¹² C + n (neutron)

Becslések szerint egy millió berillium-atomra, amelyet α-részecskék bombáznak, akár 30 millió neutron képződik. Pontosan ez a nukleáris reakció lehetővé tette a neutron felfedezését.

James Chadwick a (He) részecskékkel bombázta a berillium atomokat. A kutató megfigyelte a szubatomi részecskék elektromos töltés nélküli felszabadulását, amely neutronok felfedezéséhez vezetett.

Fémvédő

Ha olyan mennyiségű berilliumot adunk az oxidálható fémek felületére, ez némi védelmet nyújt számukra. Például csökken a magnézium gyúlékonysága és meghosszabbodik az ezüstötvözetek ragyogása.

Hol található?

A beril pegmatitben található, csillámmal, földpátral és kvarccal. Úszó technikával elválasztjuk a beril és a földpát keverékét. Ezt követően a földpátot és a berilt bepároljuk, és kalcium-hipoklorittal kezeljük.

Ezt követően kénsavval és kálium-szulfonáttal végzett kezelés hígítás útján a beril flotálását végzi el, elválasztva a földpátotól.

A berillit nátrium-fluor-szilikáttal és szódaval kezeljük 770 ° C-on, hogy nátrium-fluorobilátot, alumínium-oxidot és szilícium-dioxidot képezzen. A berillium-hidroxidot ezután a nátrium-fluor-berilát-oldatból nátrium-hidroxiddal kicsapják.

A berillium-fluorid úgy képződik, hogy a berillium-hidroxidot ammónia-hidrogén-fluoriddal reagáltatják, ammónium-tetrafluoroberilátot állítva elő. Ezt felmelegítik, hogy berillium-fluoridot kapjanak, amelyet magnéziummal forralva kezelnek a berillium elkülönítéséhez.

kockázatok

A berillium finoman eloszlatott fém formájában, oldat, száraz por vagy füst formájában nagyon mérgező és dermatitiszt okozhat. A legnagyobb toxicitást azonban belélegzés okozza.

Kezdetben a berillium túlérzékenységet vagy allergiát válthat ki, amely berilliozissá vagy krónikus berilliumbetegségké (CBD) alakulhat ki. Ez egy súlyos betegség, amelyet a tüdőkapacitás csökkenése jellemez.

Az akut betegség ritka. Krónikus betegség esetén a granulómák a test egész területén kialakulnak, különösen a tüdőben. A krónikus berilliosis progresszív légszomjat, köhögést és általános gyengeséget (astenia) okoz.

Az akut berilliosis halálos lehet. Berilliosis esetén a légzési funkció fokozatos csökkenése fordul elő, mivel akadályok vannak a gázok áramlásában a légutakban és csökkent az artériás vér oxigénellátása.

Irodalom

1. A Kémiai Királyi Társaság. (2019). Berillium. Helyreállítva: rsc.org
2. Országos Biotechnológiai Információs Központ. (2019). Berillium. PubChem adatbázis. Helyreállítva: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2019. március 15.). Berillium tények. Helyreállítva: gondolat.com
4. Wikipedia. (2019). Berillium. Helyreállítva: en.wikipedia.org
5. Lenntech BV (2019). A berillium-Be. Helyreállítva: lenntech.com
6. Materio Corporation. (2019). Tudjon meg többet a helyreállított berillium elemről: beryllium.com
7. D. Michaud. (2016, április 12.). Berillium-feldolgozási és extrahálási probléma. 911 kohász. Helyreállítva: 911metallurgist.com
8. Timothy P. Hanusa. (2016. január 5.) Berillium. Encyclopædia Britannica. Helyreállítva: britannica.com
9. Lee S. Newman. (2014). Berillium betegség. MSD kézikönyv. Helyreállítva: msdmanuals.com