БЕРИЛІЙ: ІСТОРІЯ, СТРУКТУРА, ВЛАСТИВОСТІ, ВИКОРИСТАННЯ - ХІМІЯ

Берилій є металевий елемент , що належить до групи 2 або IIA періодичної таблиці. Це найлегший лужноземельний метал групи і представлений символом Be. Його атом і катіон також менші, ніж у його конгенерів (Mg, Ca, Sr …).

Через незвичну щільність заряду цей метал зазвичай не відбувається ізольовано. Відомо, що його містять близько 30 мінералів, серед яких: берил (3BeO · Al ₂ O ₃ · 6SiO ₂ · 2H ₂ O), бертрандит (4BeO.2SiO ₂ .2H ₂ O), хризоберил (BeAl ₂ O ₄ ) і фенакіт (Be ₂ Si ₄ ).

Металеві берилієві самородки. Джерело: В. Олен

Смарагд - дорогоцінний камінь - це варіант берилу. Однак чистий берилій не так вражає; він має блідо-сіруватий відтінок (верхнє зображення) і досягається у вигляді насіння або пастилок.

Берилій має набір характерних фізичних властивостей. Він має низьку щільність; висока теплова та електрична провідність, а також її теплоємність та тепловіддача; це не магнітний метал; і він також має відповідне поєднання жорсткості та еластичності.

Усі ці властивості призвели до того, що берилій став металом з багатьма напрямками, починаючи від його використання в сплавах з міддю для виготовлення інструментів, до його використання в ракетах, літаках, автомобілях, ядерних реакторах, рентгенівському обладнанні, резонансі ядерно-магнітний тощо.

Берилій має 10 відомих ізотопів, розміром від ⁵ Be до ¹⁴ Be, причому ⁹ Be є єдиним стабільним. Так само це дуже токсичний метал, який особливо впливає на дихальну систему, тому є обмеження в його застосуванні.

Історія його відкриття

Берилій був відкритий Луї-Ніколя Вогеліном у 1798 році як композиційний елемент мінералу берилу та силікату алюмінію та берилію.

Пізніше німецькому хіміку Фредеріку Вьолеру в 1828 р. Вдалося виділити берилій шляхом реакції калію з хлоридом берилію в платиновому тиглі.

Одночасно і незалежно французький хімік Антуан Буссі також домігся виділення берилію. Вьолер першим запропонував назву берилій для металу.

Поточну назву він отримав у 1957 році, оскільки раніше він був відомий як глюциній, завдяки солодкому смаку деяких його солей. Але, щоб уникнути плутанини з іншими солодкими смаковими сполуками, а також із рослиною під назвою глюцин, було вирішено перейменувати його на берилій.

Будова берилію

Кристалічна структура берилію. Джерело: Користувач: Дорнельф

Берилій як найлегший з лужноземельних металів, слід очікувати, що обсяг його атомів буде найменшим із усіх. Атоми берилію взаємодіють один з одним металевим зв’язком таким чином, що їх "море електронів" і відштовхування між ядрами формують структуру отриманого кристала.

Потім утворюються чорні кристали берилію. Ці кристали мають шестикутну структуру (верхнє зображення), де кожен атом Be має шість бічних сусідів, а ще три - у площинах вище та знизу.

Оскільки кристали чорні, корисно уявити, що чорні точки шестикутної структури замінені атомами берилію. Це одна з найбільш компактних конструкцій, яку може взяти метал; і має сенс такі маленькі атоми Be так сильно «стискатися», щоб уникнути найменшої кількості порожнеч або кількості дірок між ними.

Електронна конфігурація

1s ² 2s ²

Що дорівнює 4 електронам, з яких 2 мають валентність. Якщо ви просунете електрон до орбіталі 2p, у вас будуть дві гібридні орбіталі sp. Таким чином, у сполуках берилію можуть бути лінійні геометрії, X-Be-X; наприклад, виділена молекула BeCl ₂ , Cl-Be-Cl.

Властивості

Фізичний опис

Блискуче, крихке, твердо-сіре тверде тіло.

Точка плавлення

1287 ° С.

Точка кипіння

2471 ° С.

Щільність

- 1,848 г / см ³ при кімнатній температурі.

- 1,69 г / см ³ в точці плавлення (рідкий стан).

Атомне радіо

112 вечора.

Ковалентний радіус

90 вечора.

Атомний об'єм

5 см ³ / моль.

Питома теплота

1,824 Дж / г · моль при 20 ° С.

Тепло синтезу

12,21 кДж / моль.

Тепло випаровування

309 кДж / моль.

Електронегативність

1,57 за шкалою Полінга.

Стандартний потенціал

1,70 В.

Швидкість звуку

12 890 м / с.

Теплове розширення

11,3 мкм / м · К при 25 ° С.

Теплопровідність

200 в / м К.

Хімічні властивості

Берилій покритий шаром оксиду берилію (BeO), який захищає його на повітрі при кімнатній температурі. Окислення берилію відбувається при температурі вище 1000 ºC, утворюючи оксид берилію та нітрид берилію як продукти.

Він також стійкий до дії азотної кислоти 15 М. Але він розчиняється в соляній кислоті та лугах, таких як гідроксид натрію.

Програми

Виготовлення інструментів

Берилій утворює сплави з міддю, нікелем та алюмінієм. Зокрема, сплав з міддю виробляє інструменти великої твердості та стійкості, що становлять лише 2% ваги сплаву.

Ці засоби не створюють іскри при ударі заліза, що дозволяє використовувати їх у середовищах з високим вмістом горючих газів.

Завдяки своїй низькій щільності він має невелику вагу, що разом із жорсткістю дозволяє використовувати його в космічних літальних апаратах, ракетах, ракетах та літаках. Сплав з берилієм застосовували у виробництві деталей автомобіля. Він також використовувався у виробництві пружин.

Через велику твердість, яку берилій надає своїм сплавам, їх застосовували в гальмах військової авіації.

Виготовлення дзеркал

Берилій застосовується у виробництві дзеркал завдяки своїй розмірній стійкості та здатності сильно поліруватися. Ці дзеркала використовуються в супутниках і в системах управління вогнем. Також їх використовують у космічних телескопах.

В іонізуючому випромінюванні

Берилій - елемент низької щільності, тому його можна вважати прозорим для рентгенівських променів. Ця характеристика дозволяє використовувати його при будівництві вікон трубок, які виробляють рентген, для промислового застосування та в медичній діагностиці. .

Також берилій використовується у вікнах детекторів радіоактивних викидів.

У обладнанні, що генерує магнетизм

Серед характеристик берилію є те, що він не є магнітним елементом. Це дозволяє використовувати його при будівництві виробів для обладнання для магнітно-резонансної томографії, в яких генеруються магнітні поля високої інтенсивності, мінімізуючи будь-які перешкоди.

Ядерні реактори

Завдяки високій температурі плавлення вона знайшла застосування в ядерних реакторах та кераміці. Берилій використовується як модератор ядерних реакцій і як продуцент нейтронів:

⁹ Be + ⁴ He (α) => ¹² C + n (нейтрон)

Підраховано, що на мільйон атомів берилію, який бомбардується α частинками, виробляється до 30 мільйонів нейтронів. Саме ця ядерна реакція дозволила виявити нейтрон.

Джеймс Чадвік бомбардував атоми берилію частинками α (He). Дослідник спостерігав вивільнення субатомних частинок без електричного заряду, що призвело до виявлення нейтронів.

Металевий протектор

Додавання кількості берилію на поверхню металів, які можуть бути окислені, дає їм певний захист. Наприклад, зменшується горючість магнію, а блиск сплавів срібла подовжується.

Де це знаходиться?

Берил міститься в пегматиті, пов'язаному зі слюдою, польовим шпатом і кварцом. За допомогою техніки флотації відокремлюють суміш берилу та польового шпату. Згодом польовий шпат та берил концентруються та піддаються обробці гіпохлоритом кальцію.

Після цього обробкою сірчаною кислотою та сульфонатом калію шляхом розведення досягається флотація берилу, відокремлюючи його від польового шпату.

Берил обробляють фторосилікатом натрію та содою при 770 ° С з утворенням фторбилата натрію, оксиду алюмінію та діоксиду кремнію. Потім гідроксид берилію осаджують з розчину натрію фторберилату з гідроксидом натрію.

Фторид берилію утворюється при взаємодії гідроксиду берилію з фторидом водню аміаку, утворюючи тетрафторберилат амонію. Це нагрівається з утворенням фториду берилію, який гаряче обробляють магнієм для виділення берилію.

Ризики

Берилій як дрібнодисперсний метал у вигляді розчинів, сухого порошку чи диму дуже токсичний і може викликати дерматит. Однак найбільша токсичність виробляється при вдиханні.

Спочатку берилій може викликати гіперчутливість або алергію, що може перерости в бериліоз або хронічну хворобу берилію (КБР). Це серйозне захворювання, яке характеризується зниженням ємності легенів.

Гостре захворювання зустрічається рідко. При хронічному захворюванні гранульоми утворюються у всьому організмі, особливо в легенях. Хронічний бериліоз викликає прогресуючу задишку, кашель та загальну слабкість (астенію).

Гострий бериліоз може бути летальним. При бериліозі відбувається прогресуюча втрата дихальної функції, оскільки відбувається перешкода надходження газів в дихальні шляхи і зниження оксигенації артеріальної крові.

Список літератури

Королівське хімічне товариство. (2019). Берилій. Відновлено: rsc.org
Національний центр інформації про біотехнології. (2019). Берилій. PubChem База даних. Відновлено з: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
Гельменстін, Анна Марі, к.т.н. (15 березня 2019 р.). Факти берилію. Відновлено з: thinkco.com
Вікіпедія. (2019). Берилій. Відновлено з: en.wikipedia.org
Lenntech BV (2019). Берилій-Бе. Відновлено з: lenntech.com
Корпорація Materio. (2019). Дізнайтеся про елемент берилій Отримано з: beryllium.com
Д. Мішо. (2016 р., 12 квітня). Проблема переробки та вилучення берилію. 911 Металург. Відновлено з: 911metallurgist.com
Тимофій П. Гануса. (5 січня 2016 р.). Берилій. Encyclopædia Britannica. Відновлено: britannica.com
Лі С. Ньюмен. (2014). Хвороба берилій. Посібник з MSD. Відновлено з: msdmanuals.com

БЕРИЛІЙ: ІСТОРІЯ, СТРУКТУРА, ВЛАСТИВОСТІ, ВИКОРИСТАННЯ - ХІМІЯ - 2025