BERILIJ: POVIJEST, STRUKTURA, SVOJSTVA, NAMJENE - KEMIJA - 2026

Berilij je metalni element koji pripada skupini 2 ili IIA periodičkog sustava. To je najlakši zemnoalkalijski metal skupine, a predstavljen je simbolom Be. Njegov atom i kation također su manji od onih njegovih kongenera (Mg, Ca, Sr…).

Zbog svoje neobične gustoće naboja, ovaj se metal obično ne pojavljuje izolirano. Poznato je da ga sadrži oko 30 minerala, među kojima su: beril (3BeO · Al ₂ O ₃ · 6SiO ₂ · 2H ₂ O), bertrandit (4BeO.2SiO _2. 2H ₂ O), krizoberil (BeAl ₂ 0 ₄) i fenakit (Be ₂ Si ₄).

Metalne berilijevke. Izvor: W. Oelen

Smaragd, dragulj, je varijanta berila. Međutim, čisti berilij nije toliko upečatljiv; ima blijedo sivkast sjaj (gornja slika), a postignut je u obliku sjemenki ili pastila.

Berilij ima skup karakterističnih fizičkih svojstava. Ima nisku gustoću; visoke toplinske i električne vodljivosti, kao i njegov toplinski kapacitet i rasipanje topline; to nije magnetni metal; a također ima odgovarajuću kombinaciju krutosti i elastičnosti.

Sva ova svojstva dovela su do toga da je berilij metal s mnogim primjenama, u rasponu od bakrenih legura za izradu alata, do uporabe u raketama, zrakoplovima, automobilima, nuklearnim reaktorima, rendgenskoj opremi, rezonanci nuklearni magnet, itd.

Berilij ima 10 poznatih izotopa, u rasponu od ⁵ Be do ¹⁴ Be, a ⁹ Be je jedini stabilni. Isto tako, to je vrlo toksičan metal, koji posebno utječe na dišni sustav, tako da postoji ograničenje u njegovoj uporabi.

Povijest njegovog otkrića

Louis-Nicolas Vauguelin otkrio je Berilij 1798. godine kao sastavni element minerala beril te silikat aluminija i berilija.

Kasnije je njemački kemičar Frederic Wöhler, 1828., uspio izolirati berilij reakcijom kalija s berilijev kloridom u platinastom loncu.

Istovremeno i neovisno, francuski kemičar Antoine Bussy također je postigao izolaciju berilija. Wöhler je prvi predložio ime berilij za metal.

Svoje trenutno ime dobio je 1957, otkad je prije bio poznat kao glucinium, zbog slatkog ukusa nekih njegovih soli. No, da se izbjegne zabuna s drugim spojevima slatkog okusa, i s biljkom koja se zove glucin, odlučeno je da se preimenuje u berilij.

Struktura berilija

Kristalna struktura berilija. Izvor: Korisnik: Dornelf

Berilij je najlakši od zemnoalkalijskih metala, za očekivati ​​je da će volumen njegovih atoma biti najmanji od svih. Atomi Berilija međusobno djeluju metalnim povezivanjem, na način da njihovo "more elektrona" i odbijanja između jezgara oblikuju strukturu rezultirajućeg kristala.

Tada se formiraju crni kristali berilija. Ovi kristali imaju šesterokutnu strukturu (gornja slika), gdje svaki Be atom ima šest bočnih susjeda, a još tri u ravninama iznad i ispod.

Kako su kristali crni, korisno je zamisliti da crne točke šesterokutne strukture zamjenjuju atomi berilija. Ovo je jedna od najkompaktnijih konstrukcija koju metal može usvojiti; i ima smisla da su vrlo mali atomi Be toliko "stisnuti" da se izbjegne najmanja količina praznina ili broj rupa među njima.

Elektronska konfiguracija

1s ² 2s ²

Koji je jednak 4 elektrona, od kojih su 2 valentna. Ako promovirate elektron u 2p orbitalu, imat ćete dvije sp hibridne orbitale. Dakle, u berilijevim spojevima mogu postojati linearne geometrije, X-Be-X; na primjer, izolirana BeCl ₂ molekula, Ci-BeCl.

Svojstva

Fizički opis

Sjajna, krhka, čvrsto siva kruta tvar.

Talište

1287 ° C.

Vrelište

2471 ° C.

Gustoća

- 1,848 g / cm ³ na sobnoj temperaturi.

- 1,69 g / cm ³ pri talištu (tekuće stanje).

Atomski radio

112 sati.

Kovalentni polumjer

90 sati.

Atomski volumen

5 cm ³ / mol.

Određena toplina

1,824 J / g · mol pri 20 ° C.

Toplina fuzije

12,21 kJ / mol.

Toplina isparavanja

309 kJ / mol.

Elektronegativnost

1,57 na Paulingovoj skali.

Standardni potencijal

1,70 V

Brzina zvuka

12.890 m / s.

Toplinsko širenje

11,3 µm / m · K pri 25 ° C.

Toplinska vodljivost

200 w / m K.

Kemijska svojstva

Berilij je obložen slojem berilijevog oksida (BeO) koji ga štiti na zraku na sobnoj temperaturi. Oksidacija berilija događa se na temperaturama iznad 1000 ° C, stvarajući berilijev oksid i berilijev nitrid kao proizvode.

Otporna je i na djelovanje dušične kiseline 15 M. No, otapa se u klorovodičnoj kiselini i lužinama, poput natrijevog hidroksida.

Prijave

Izrada alata

Berilij formira legure s bakrom, niklom i aluminijom. Konkretno, legura s bakrom proizvodi alate velike tvrdoće i otpornosti, koji čine samo 2% težine legure.

Ovi alati ne stvaraju iskre prilikom udara željeza, što im omogućuje upotrebu u okruženjima s visokim sadržajem zapaljivih plinova.

Zbog male gustoće ima malu težinu, što zajedno sa čvrstinom omogućava njegovu upotrebu u svemirskim zrakoplovima, raketama, raketama i zrakoplovima. Legura s berilijem korištena je u proizvodnji dijelova automobila. Također se koristi u proizvodnji opruga.

Zbog velike tvrdoće koju berilij daje svojim legurama, korišteni su u kočnicama vojnih zrakoplova.

Izrada ogledala

Berilij se koristio u proizvodnji zrcala zbog svoje dimenzijske stabilnosti i sposobnosti visoko poliranja. Ta se ogledala koriste u satelitima i u sustavima za kontrolu požara. Također, koriste se u svemirskim teleskopima.

U ionizirajućem zračenju

Berilij je element niske gustoće, pa se može smatrati transparentnim za X-zrake.Ova karakteristika omogućuje njegovu uporabu u izgradnji prozora cijevi koje proizvode rendgenske zrake, za industrijsku primjenu i za medicinsku dijagnozu., Također, berilij se koristi u prozorima detektora radioaktivne emisije.

U opremi za generiranje magnetizma

Među karakteristikama berilija je i to da nije magnetski element. To mu omogućuje da se koristi u izradi proizvoda za opremu za magnetsku rezonancu, u kojima se stvaraju magnetska polja visokog intenziteta, minimizirajući bilo kakve smetnje.

Nuklearni reaktori

Zbog visoke točke taljenja, našla je primjenu u nuklearnim reaktorima i keramikama. Berilij se koristi kao moderator nuklearnih reakcija i kao proizvođač neutrona:

⁹ Be + ⁴ He (α) => ¹² C + n (neutron)

Procjenjuje se da za milijun atoma berilija koji su bombardirani s česticama α proizvede se i do 30 milijuna neutrona. Upravo je ta nuklearna reakcija omogućila otkrivanje neutrona.

James Chadwick bombardirao je atome berilija česticama α (He). Istraživač je promatrao oslobađanje subatomskih čestica, bez električnog naboja, što je dovelo do otkrića neutrona.

Metalni zaštitnik

Dodavanje količine berilija na površinu metala koji se mogu oksidirati pruža im određenu zaštitu. Na primjer, smanjuje se zapaljivost magnezija i produžuje sjaj legura srebra.

Gdje se nalazi?

Beril se nalazi u pegmatitu, koji je povezan sa sljubom, poljskim šparom i kvarcom. Korištenjem flotacijske tehnike odvaja se mješavina berila i poljskog šparoga. Nakon toga, feldsprat i beril koncentriraju se i podvrgavaju tretmanu kalcijevim hipokloritom.

Nakon čega slijedi tretman sa sumpornom kiselinom i kalijevim sulfonatom, razrjeđivanjem, postiže se flotacija berila, odvajajući ga od feldsprata.

Beril se obrađuje s natrijevim fluorosilikatom i sodom na 770 ° C, čime nastaje natrijev fluorobilat, aluminij oksid i silicijev dioksid. Berilijev hidroksid se istaloži iz otopine natrijevog fluoroberilata s natrijevim hidroksidom.

Berilijev fluorid nastaje reakcijom berilijevog hidroksida s amonijakov hidrogen fluoridom, čime nastaje amonijev tetrafluroberilat. To se zagrijava kako bi se dobio berilijev fluorid, koji je vruće obrađen magnezijem za izoliranje berilija.

rizici

Berilij kao fino podijeljeni metal, u obliku otopina, suhog praha ili dima, vrlo je toksičan i može izazvati dermatitis. Međutim, najveća toksičnost nastaje udisanjem.

U početku berilij može izazvati preosjetljivost ili alergiju, koja se može razviti u beriliozu ili kroničnu bolest berilija (CBD). Ovo je ozbiljna bolest, koju karakterizira smanjenje kapaciteta pluća.

Akutna bolest je rijetka. Kod kronične bolesti, granulomi nastaju u cijelom tijelu, posebno u plućima. Kronična berilioza uzrokuje progresivnu dispneju, kašalj i opću slabost (asteniju).

Akutna beriolioza može biti fatalna. Kod berilioze dolazi do progresivnog gubitka respiratorne funkcije, budući da postoji opstrukcija protoka plinova u dišnim putevima i smanjenje oksigenacije arterijske krvi.

Reference

1. Kraljevsko društvo za kemiju. (2019). Berilijum. Oporavak od: rsc.org
2. Nacionalni centar za biotehnološke informacije. (2019). Berilijum. PubChem baza podataka. Oporavak od: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Helmenstine, Anne Marie, dr. Sc. (15. ožujka 2019.). Činjenice o beriliju. Oporavilo od: misel.com
4. Wikipedia. (2019). Berilijum. Oporavilo sa: en.wikipedia.org
5. Lenntech BV (2019). Berilij-biti. Oporavilo od: lenntech.com
6. Materio Corporation. (2019). Saznajte više o elementu beriliju oporavljenoj od: beryllium.com
7. D. Michaud. (2016., 12. travnja). Problem s preradom i ekstrakcijom berilija. 911 Metalurg. Oporavak od: 911metallurgist.com
8. Timothy P. Hanusa. (5. siječnja 2016.). Berilijum. Encyclopædia Britannica. Oporavilo od: britannica.com
9. Lee S. Newman. (2014). Berilijeva bolest. MSD priručnik. Oporavak od: msdmanuals.com