БЕРИЛИЈУМ: ИСТОРИЈА, СТРУКТУРА, СВОЈСТВА, УПОТРЕБЕ - ХЕМИЈА - 2024

Берилијума је метални елемент који припада групи 2 или ИИА периодног система. То је најлакши земноалкалијски метал групе, а представљен је симболом Бе. Његов атом и катион такође су мањи од оних његових конгенера (Мг, Ца, Ср …).

Због своје необичне густине наелектрисања, овај метал се обично не појављује у изолацији. Познато је да га садржи око 30 минерала, међу којима су: берил (3БеО · Ал ₂ О ₃ · 6СиО ₂ · 2Х ₂ О), бертрандит (4БеО.2СиО _2. 2Х ₂ О), хризоберил (БеАл ₂ О ₄ ) и фенакит (Бе ₂ Си ₄ ).

Метални берилијуми. Извор: В. Оелен

Смарагд, драгуљ, је варијанта берила. Међутим, чисти берилијум није тако упадљив; има бледо сивкаст сјај (горња слика), а постигнут је у облику семенки или пастила.

Берилијум има скуп карактеристичних физичких својстава. Има ниску густину; високе топлотне и електричне проводљивости, као и његов топлотни капацитет и расипање топлоте; то није магнетни метал; а такође има одговарајућу комбинацију крутости и еластичности.

Сва ова својства су довела до тога да је берилијум метал са многим примењивањима, у распону од легура са бакром за производњу алата, до његове употребе у ракетама, авионима, аутомобилима, нуклеарним реакторима, рендгенској опреми, резонанци нуклеарно магнетно итд.

Берилијум има 10 познатих изотопа, у распону од ⁵ Бе до ¹⁴ Бе, а ⁹ Бе је једини стабилан. Исто тако, то је врло токсичан метал, који посебно утиче на дисајни систем, тако да постоји ограничење у његовој употреби.

Историја његовог открића

Лоуис-Ницолас Ваугуелин је Берилијум открио 1798. године као саставни елемент минерала берила и силиката алуминијума и берилијума.

Касније је немачки хемичар Фредериц Вохлер 1828. године успео да изолује берилијум реакцијом калијума са берилијум хлоридом у платинастом посуду.

Истовремено и независно француски хемичар Антоине Бусси такође је постигао изолацију берилијума. Вохлер је први предложио име берилијум за метал.

Своје тренутно име добио је 1957, јер је претходно био познат као глуцинијум, због слатког укуса неких његових соли. Али, да се избегне пометња са другим једињењима слатког укуса и биљком која се зове глуцин, одлучено је да се преименује у берилијум.

Структура берилијума

Кристална структура берилијума. Извор: Корисник: Дорнелф

Берилијум је најлакши од земноалкалијских метала, за очекивати је да ће запремина његових атома бити најмања од свих. Атоми Берилијума међусобно делују металним повезивањем, на начин да њихово "море електрона" и одбојке између језгара обликују структуру резултирајућег кристала.

Тада се формирају црни кристали берилијума. Ови кристали имају шестерокутну структуру (горња слика), при чему сваки Бе атом има шест бочних суседа, а још три у равнинама изнад и испод.

Како су кристали црни, корисно је замислити да црне тачке шестерокутне структуре замењују атоми берилијума. Ово је једна од најкомпактнијих конструкција коју метал може да усвоји; и има смисла да се врло мали атоми Бе „стисну“ толико да се избегне најмање празнина или број рупа између њих.

Електронска конфигурација

1с ² 2с ²

Који је једнак 4 електрона, од којих су 2 валентна. Ако промовишете електрон у 2п орбиталу, имат ћете двије сп хибридне орбитале. Тако у берилијум-једињењима могу постојати линеарне геометрије, Кс-Бе-Кс; На пример, изоловани БеЦл ₂ молекул , Цл-БеЦл.

Својства

Физички опис

Сјајна, крхка, чврсто сива чврста супстанца.

Тачка топљења

1287 ° Ц.

Тачка кључања

2471 ° Ц.

Густина

- 1.848 г / цм ³ на собној температури.

- 1,69 г / цм ³ у тачки топљења (течно стање).

Атомски радио

112 пм.

Ковалентни радијус

90 пм.

Атомска запремина

5 цм ³ / мол.

Специфична топлота

1,824 Ј / г · мол на 20 ° Ц.

Топлина фузије

12,21 кЈ / мол.

Топлина испаравања

309 кЈ / мол.

Електронегативност

1.57 на Паулинг-овој скали.

Стандардни потенцијал

1,70 В.

Брзина звука

12.890 м / с.

Термално ширење

11,3 µм / м · К на 25 ° Ц.

Топлотна проводљивост

200 в / м К.

Хемијска својства

Берилијум је премазан слојем берилијум оксида (БеО) који га штити на ваздуху на собној температури. Оксидација берилијума догађа се на температурама изнад 1000 ° Ц, стварајући берилијум оксид и берилијум нитрид као производе.

Такође је отпоран на дејство азотне киселине 15 М. Али раствара се у хлороводоничној киселини и лужинама, као што је натријум хидроксид.

Апликације

Израда алата

Берлијум формира легуре са бакром, никлом и алуминијумом. Посебно, легура са бакром производи алате велике тврдоће и отпорности, који чине само 2% тежине легуре.

Ови алати не стварају искре приликом удара гвожђа, што им омогућава употребу у окружењима са високим садржајем запаљивих гасова.

Због мале густине има малу тежину, што заједно са чврстином омогућава употребу у свемирским летилицама, ракетама, ракетама и авионима. Легура са берилијем коришћена је у производњи делова за аутомобиле. Такође се користи у производњи опруга.

Због велике тврдоће коју берилијум даје својим легурама, коришћени су у кочницама војних авиона.

Израда огледала

Берилијум је коришћен у производњи огледала због своје димензијске стабилности и способности да се високо полира. Ова огледала се користе у сателитима и у системима за контролу пожара. Такође се користе у свемирским телескопима.

У јонизујућем зрачењу

Берилијум је елемент ниске густине, па се може сматрати транспарентним за рендгенске зраке.Ова карактеристика омогућава његову употребу у изради прозора цеви које производе рендгенске зраке, за индустријску примену и за медицинску дијагностику. .

Такође, берилијум се користи у прозорима детектора радиоактивне емисије.

У опреми за генерисање магнетизма

Међу карактеристикама берилија је и то да није магнетни елемент. То му омогућава да се користи у изради производа за опрему за магнетну резонанцу, у којима се стварају магнетна поља високог интензитета, минимизирајући било какве сметње.

Нуклеарни реактори

Због велике тачке топљења нашла је примену у нуклеарним реакторима и керамикама. Берилијум се користи као модератор нуклеарних реакција и као произвођач неутрона:

⁹ Бе + ⁴ Хе (α) => ¹² Ц + н (неутрон)

Процјењује се да за милион атома берилија који су бомбардовани α честицама настаје до 30 милиона неутрона. Управо је та нуклеарна реакција омогућила откривање неутрона.

Јамес Цхадвицк је бомбардовао атоме берилијума честицама α (Хе). Истраживач је уочио ослобађање субатомских честица, без електричног набоја, што је довело до открића неутрона.

Метални заштитник

Додавањем количине берилијума на површину метала који се могу оксидисати пружа им одређену заштиту. На пример, смањује се запаљивост магнезијума и продужава сјај легура сребра.

Где се налази?

Берил се налази у пегматиту, који је повезан са сљубом, пољским шпаром и кременом. Коришћењем технике флотације, одваја се смеша берила и пољског шпарога. Након тога, фелдспар и берил су концентровани и подвргнути третману калцијумовим хипохлоритом.

Након чега следи обрада сумпорном киселином и калијум сулфонатом, разблаживањем, постиже се флотација берила, одвајајући га од фелдспрата.

Берил је третиран натријум-флуоросиликатом и содом на 770 ° Ц да би се добио натријум-флуоробилат, алуминијум оксид и силицијум-диоксид. Берилијум хидроксид се исталожи из раствора натријум-флуороберилата са натријум-хидроксидом.

Берилијум флуорид настаје реакцијом берилијум хидроксида са амонијаком хидроген флуоридом, стварајући амонијум тетрафлуроберилат. Ово се загрева да би се створио берилијум флуорид, који је вруће третиран магнезијумом да би се изоловао берилијум.

Ризици

Берлијум као фино подељен метал, у облику раствора, сувог праха или дима, веома је токсичан и може да изазове дерматитис. Међутим, највећа токсичност настаје удисањем.

У почетку, берилијум може изазвати преосетљивост или алергију, која се може развити у берилиозу или хроничну болест берилијума (ЦБД). Ово је озбиљна болест, коју карактерише смањење капацитета плућа.

Акутна болест је ретка. Код хроничне болести, грануломи се формирају у целом телу, посебно у плућима. Хронична бериолиоза узрокује прогресивну диспнеју, кашаљ и опћу слабост (астенију).

Акутна бериолиоза може бити фатална. Код берилиозе долази до прогресивног губитка респираторне функције, пошто постоји опструкција протока гасова у дисајним путевима и смањена оксигенација артеријске крви.

Референце

1. Краљевско хемијско друштво. (2019). Берилијум. Опоравак од: рсц.орг
2. Национални центар за информације о биотехнологији. (2019). Берилијум. ПубЦхем база података. Опоравак од: пубцхем.нцби.нлм.них.гов
3. Хелменстине, др Анне Марие (15. марта 2019). Чињенице о Берилијуму. Опоравак од: тхинкцо.цом
4. Википедиа. (2019). Берилијум. Опоравак од: ен.википедиа.орг
5. Леннтецх БВ (2019). Берилијум-Бе. Опоравак од: леннтецх.цом
6. Материо Цорпоратион. (2019). Сазнајте више о елементу берилију опорављен од: бериллиум.цом
7. Д. Мицхауд. (2016, 12. априла). Проблем са прерадом и екстракцијом берилија. 911 Металурист. Опоравак од: 911металлургист.цом
8. Тимотхи П. Хануса (5. јануара 2016.). Берилијум. Енцицлопӕдиа Британница. Опоравак од: британница.цом
9. Лее С. Невман. (2014). Берилијумска болест. МСД приручник. Опоравак од: мсдмануалс.цом