BERILIJ: ZGODOVINA, ZGRADBA, LASTNOSTI, UPORABE - KEMIJA - 2026

Berilij je Kovinski element, ki spada v skupino 2 ali IIA periodnega sistema. Je najlažja zemeljsko zemeljska kovina in jo predstavlja simbol Be. Njegov atom in kation sta tudi manjša od tistih, ki jih imajo njegovi roji (Mg, Ca, Sr …).

Zaradi svoje nenavadne gostote naboja se ta kovina običajno ne pojavlja izolirano. Znano je, da ga vsebuje približno 30 mineralov, med njimi: beril (3BeO · Al ₂ O ₃ · 6SiO ₂ · 2H ₂ O), bertrandit (4BeO.2SiO ₂ .2H ₂ O), krizoberil (BeAl ₂ 0 ₄ ) in fenakit (Be ₂ Si ₄ ).

Kovinske berilijeve nageljke. Vir: W. Oelen

Smaragd, dragi kamen, je različica berila. Vendar čisti berilij ni tako presenetljiv; ima bledo sivkast sijaj (zgornja slika) in je bil dosežen v obliki semen ali pastil.

Berilij ima skupek značilnih fizikalnih lastnosti. Ima nizko gostoto; visoke toplotne in električne prevodnosti, pa tudi njegova toplotna zmogljivost in odvajanje toplote; ni magnetna kovina; poleg tega ima ustrezno kombinacijo togosti in elastičnosti.

Zaradi vseh teh lastnosti je bil berilij kovina z mnogimi aplikacijami, od uporabe v bakrenih zlitinah za izdelavo orodij, do uporabe v raketah, letalih, avtomobilih, jedrskih reaktorjih, rentgenski opremi, resonanci jedrsko magnetno itd.

Berilij ima 10 znanih izotopov, od ⁵ Be do ¹⁴ Be, ⁹ Be pa je edini stabilen. Prav tako gre za zelo strupeno kovino, ki še posebej vpliva na dihala, zato obstajajo omejitve pri njegovi uporabi.

Zgodovina njenega odkritja

Louis-Nicolas Vauguelin je leta 1798 odkril berilij kot sestavni element minerala berila ter silikat aluminija in berilija.

Kasneje je nemškemu kemiku Fredericu Wöhlerju leta 1828 uspelo izolirati berilij, tako da je v platinastem lončku reagiral kalij z berilijevim kloridom.

Sočasno in neodvisno je francoski kemik Antoine Bussy dosegel tudi izolacijo berilija. Wöhler je prvi, ki je za kovino predlagal ime berilij.

Trenutno ime je dobila leta 1957, saj je bil prej znan kot glucinij, zaradi sladkega okusa nekaterih njegovih soli. Toda, da se izognemo zmedi z drugimi sestavinami sladkega okusa in z rastlino, imenovano glucin, je bilo odločeno, da jo preimenujemo v berilij.

Struktura berilija

Kristalna struktura berilija. Vir: Uporabnik: Dornelf

Berilij je najlažja od zemeljskoalkalijskih kovin, zato je pričakovati, da bo količina njegovih atomov najmanjša od vseh. Atomi Berilija medsebojno vplivajo s kovinsko vezjo na tak način, da njihovo "morje elektronov" in odbojki med jedri tvorijo strukturo nastalega kristala.

Nato nastanejo črni berilijevi kristali. Ti kristali imajo šestkotno strukturo (zgornja slika), kjer ima vsak atom Be šest stranskih sosedov in še tri v ravninah zgoraj in spodaj.

Ker so kristali črni, si je koristno predstavljati, da črne točke šesterokotne strukture nadomeščajo atomi berilija. To je ena najbolj kompaktnih struktur, ki jo kovina lahko prevzame; in smiselno je, da se zelo majhni atomi Be tako »stisnejo«, da se prepreči najmanjša količina praznine ali število lukenj med njimi.

Elektronska konfiguracija

1s ² 2s ²

Kar je enako 4 elektronom, od tega sta 2 valenčna. Če promovirate elektron v 2p orbitolo, boste imeli dve sp hibridni orbitali. Tako lahko v berilijevih spojinah obstajajo linearne geometrije, X-Be-X; na primer, izoliran BeCl ₂ molekula , Ci-BeCl.

Lastnosti

Fizični opis

Sijoča, krhka, strmo siva trdna snov.

Tališče

1287 ° C.

Vrelišče

2471 ° C.

Gostota

- 1,848 g / cm ³ pri sobni temperaturi.

- 1,69 g / cm ³ pri tališču (tekoče stanje).

Atomski radio

112 popoldne.

Kovalentni polmer

90.00.

Atomska prostornina

5 cm ³ / mol.

Specifična toplota

1,824 J / g · mol pri 20 ° C.

Vročina fuzije

12,21 kJ / mol.

Toplota izhlapevanja

309 kJ / mol.

Elektronegativnost

1,57 po Paulingovi lestvici.

Standardni potencial

1,70 V

Hitrost zvoka

12.890 m / s.

Toplotno raztezanje

11,3 µm / m · K pri 25 ° C.

Toplotna prevodnost

200 w / m K.

Kemijske lastnosti

Berilij je prevlečen s plastjo berilijevega oksida (BeO), ki ga ščiti na zraku pri sobni temperaturi. Oksidacija berilija poteka pri temperaturah nad 1000 ° C, pri čemer nastaneta berilijev oksid in berilijev nitrid kot produkta.

Odporen je tudi na delovanje dušikove kisline 15 M. Toda raztaplja se v klorovodikovi kislini in alkalijah, kot je natrijev hidroksid.

Prijave

Izdelava orodij

Berilij tvori zlitine z bakrom, nikljem in aluminijem. Zlasti z bakrom proizvajajo orodja velike trdote in odpornosti, ki predstavljajo le 2% teže zlitine.

Ta orodja ob udarcu železa ne ustvarjajo iskre, kar omogoča njihovo uporabo v okoljih z visoko vsebnostjo vnetljivih plinov.

Zaradi majhne gostote ima majhno težo, kar skupaj s svojo togostjo omogoča uporabo v vesoljskih letalih, raketah, projektilih in letalih. Zlitina z berilijem je bila uporabljena pri izdelavi avtomobilskih delov. Uporabljali so ga tudi pri izdelavi vzmeti.

Zaradi velike trdote, ki jo daje berilij zlitine, so jih uporabili pri zavorah vojaških letal.

Izdelava ogledal

Berilij je bil uporabljen pri izdelavi ogledal zaradi svoje dimenzijske stabilnosti in sposobnosti zelo poliranja. Ta ogledala se uporabljajo v satelitih in v sistemih za nadzor požara. Prav tako se uporabljajo v vesoljskih teleskopih.

Pri ionizirajočem sevanju

Berilij je element z nizko gostoto, zato ga lahko štejemo za preglednega na rentgenske žarke.Ta lastnost omogoča njegovo uporabo pri gradnji oken cevi, ki proizvajajo rentgenske žarke, za industrijsko uporabo in za medicinsko diagnostiko. .

Berilij se uporablja tudi v oknih detektorjev radioaktivnih emisij.

V napravi za ustvarjanje magnetizma

Med značilnostmi berilija je tudi ta, da ni magnetni element. To omogoča njegovo uporabo pri izdelavi izdelkov za opremo za slikanje z magnetno resonanco, v katerih nastajajo visokointenzivna magnetna polja, kar zmanjša morebitne motnje.

Jedrski reaktorji

Zaradi visokega tališča je našel uporabo v jedrskih reaktorjih in keramiki. Berilij se uporablja kot moderator jedrskih reakcij in kot proizvajalec nevtronov:

⁹ Be + ⁴ He (α) => ¹² C + n (nevtronski)

Ocenjujejo, da za milijon atomov berilija, ki so bombardirani z delci α, nastane do 30 milijonov nevtronov. Prav ta jedrska reakcija je omogočila odkritje nevtrona.

James Chadwick je bombardiral atome berilija z delci α (He). Raziskovalec je opazoval sproščanje subatomskih delcev brez električnega naboja, kar je pripeljalo do odkritja nevtronov.

Kovinski ščitnik

Če na površino kovin, ki jih je mogoče oksidirati, dodamo količino berilija, ki jim daje nekaj zaščite. Na primer, vnetljivost magnezija se zmanjša in sijaj srebrovih zlitin se podaljša.

Kje je?

Beril najdemo v pegmatitu, povezanem s sljudo, feldsparjem in kremenom. Z uporabo tehnike flotacije ločimo mešanico berila in poljskega loputa. Nato se feldspar in beril koncentrirata in obdelata s kalcijevim hipokloritom.

Sledi obdelava z žveplovo kislino in kalijevim sulfonatom, z redčenjem dosežemo flotacijo berila in ga ločimo od feldsprata.

Beril obdelamo z natrijevim fluorosilikatom in sodo pri 770 ° C, da nastaneta natrijev fluorobilat, aluminijev oksid in silicijev dioksid. Berilijev hidroksid se nato obori iz raztopine natrijevega fluoroberilata z natrijevim hidroksidom.

Berilijev fluorid nastane z reakcijo berilijevega hidroksida z amoniakovim hidrogen fluoridom, pri čemer nastane amonijev tetrafluroberilat. Ta segreva, da nastane berilijev fluorid, ki ga vroče obdelamo z magnezijem za izolacijo berilija.

Tveganja

Berilij kot fino razdeljena kovina, v obliki raztopin, suhega prahu ali dima, je zelo strupen in lahko povzroči dermatitis. Največja strupenost pa nastane pri vdihavanju.

Na začetku lahko berilij povzroči preobčutljivost ali alergijo, ki se lahko razvije v beriliozo ali kronično berilijevo bolezen (CBD). To je resna bolezen, za katero je značilno zmanjšanje zmogljivosti pljuč.

Akutna bolezen je redka. Pri kronični bolezni nastanejo granulomi po vsem telesu, zlasti v pljučih. Kronična beriolioza povzroča progresivno dispnejo, kašelj in splošno oslabelost (astenijo).

Akutna beriolioza je lahko smrtna. Pri beriliozi pride do progresivne izgube dihalne funkcije, saj pride do oviranja v pretoku plinov v dihalih in zmanjšanja oksigenacije arterijske krvi.

Reference

1. Kraljevsko društvo za kemijo. (2019). Berilij. Pridobljeno od: rsc.org
2. Nacionalni center za informacije o biotehnologiji. (2019). Berilij. Baza podatkov PubChem. Pridobljeno: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Helmenstine, Anne Marie, dr. (15. marec 2019). Dejstva o Beriliju. Pridobljeno: misel.com
4. Wikipedija. (2019). Berilij. Pridobljeno: en.wikipedia.org
5. Lenntech BV (2019). Berilij-Be. Pridobljeno: lenntech.com
6. Korporacija Materio. (2019). Spoznajte element berilij, pridobljen iz: beryllium.com
7. D. Michaud. (2016, 12. april). Problem s predelavo in ekstrakcijo berilija. 911 Metalurist. Pridobljeno: 911metallurgist.com
8. Timotej P. Hanusa. (5. januar 2016). Berilij. Encyclopædia Britannica. Pridobljeno: britannica.com
9. Lee S. Newman. (2014). Berilijeva bolezen. MSD priročnik. Obnovljeno od: msdmanuals.com