BERILIU: ISTORIC, STRUCTURĂ, PROPRIETĂȚI, UTILIZĂRI - CHIMIE - 2025

Beriliu este un element de metal aparținând grupei 2 sau IIA din tabelul periodic. Este cel mai ușor metal alcalin al pământului din grup și este reprezentat de simbolul Be. Atomul și cationul său sunt, de asemenea, mai mici decât cele ale congenerilor săi (Mg, Ca, Sr …).

Datorită densității sale de sarcină neobișnuite, acest metal nu apare de obicei izolat. Aproximativ 30 minerale sunt cunoscute de ea conține, printre care: beril (3BeO · Al ₂ O ₃ · 6SiO ₂ · 2H ₂ O), bertrandite (4BeO.2SiO ₂ .2H ₂ O), chrysoberyl (Beal ₂ O ₄ ) și fenakit (Be ₂ Si ₄ ).

Pepene metalice de beriliu. Sursa: W. Oelen

Smaraldul, o piatră prețioasă, este o variantă a berilului. Cu toate acestea, beriliu pur nu este atât de izbitor; are luciu strălucitor de gri (imaginea de sus) și a fost obținut sub formă de semințe sau pastile.

Beriliu are un set de proprietăți fizice caracteristice. Are o densitate scăzută; conductanțe termice și electrice ridicate, precum și capacitatea sa termică și disiparea căldurii; nu este un metal magnetic; și are, de asemenea, o combinație adecvată de rigiditate și elasticitate.

Toate aceste proprietăți au determinat beriliul să fie un metal cu multe aplicații, de la utilizarea sa în aliaje de cupru pentru fabricarea uneltelor, până la utilizarea sa în rachete, avioane, automobile, reactoare nucleare, echipamente cu raze X, rezonanță magnetice nucleare etc.

Beriliu are 10 izotopi cunoscuți, variind de la ⁵ Be la ¹⁴ Be, ⁹ fiind singurul stabil. De asemenea, este un metal foarte toxic, care afectează în special sistemul respirator, astfel încât există o limitare a utilizării sale.

Istoria descoperirii sale

Beriliu a fost descoperit de Louis-Nicolas Vauguelin în 1798 ca element compozițional al berilului mineral și un silicat de aluminiu și beriliu.

Ulterior, chimistul german Frederic Wöhler, în 1828, a reușit să izoleze beriliu reacționând potasiu cu clorură de beriliu într-un creuzet de platină.

Simultan, și independent, chimistul francez Antoine Bussy a obținut, de asemenea, izolarea beriliu. Wöhler a fost primul care a sugerat denumirea beriliu pentru metal.

Și-a primit numele actual în 1957, deoarece a fost cunoscut anterior sub numele de gluciniu, datorită gustului dulce al unor săruri ale acestuia. Dar, pentru a evita confuzia cu alți compuși cu gust dulce, și cu o plantă numită glucină, s-a decis redenumirea beriliei.

Structura beriliei

Structura cristalină de beriliu. Sursa: Utilizator: Dornelf

Beriliu fiind cel mai ușor dintre metalele alcaline de pământ, volumul atomilor săi trebuie să fie cel mai mic dintre toate. Atomii de beriliu interacționează între ei prin legături metalice, astfel încât „marea lor de electroni” și repulsiile dintre nuclee modelează structura cristalului rezultat.

Se formează apoi cristale negre de beriliu. Aceste cristale au o structură hexagonală (imaginea superioară), unde fiecare atom de Be are șase vecini laterali, iar alte trei în planurile de deasupra și de dedesubt.

Deoarece cristalele sunt negre, este util să ne imaginăm că punctele negre ale structurii hexagonale sunt înlocuite de atomi de beriliu. Aceasta este una dintre cele mai compacte structuri pe care un metal le poate adopta; și are sens că atomii foarte mici ai lui Be sunt „stoarse” atât de mult pentru a evita cea mai mică cantitate de goluri sau numărul de găuri dintre ei.

Configurație electronică

1s ² 2s ²

Ceea ce este egal cu 4 electroni, dintre care 2 sunt valenți. Dacă promovați un electron la orbitalul 2p, veți avea două orbitale hibride sp. Astfel, în compuși de beriliu pot exista geometrii liniare, X-Be-X; de exemplu, izolat BeCl ₂ molecula , CI-BeCl.

Proprietăți

Descriere Fizica

Solid solid, fragil, puternic gri.

Punct de topire

1287 ° C.

Punct de fierbere

2471 ° C.

Densitate

- 1,848 g / cm ³ , la temperatura camerei.

- 1,69 g / cm ³ în punctul de topire (stare lichidă).

Radio atomic

Ora 112 pm.

Raza covalentă

90 pm.

Volumul atomic

5 cm ³ / mol.

Căldura specifică

1,824 J / g · mol la 20 ° C.

Căldură de fuziune

12,21 kJ / mol.

Căldură de evaporare

309 kJ / mol.

electronegativitate

1.57 pe scara Pauling.

Potențial standard

1,70 V.

Viteza sunetului

12.890 m / s.

Expansiune termică

11,3 µm / m · K la 25 ° C.

Conductivitate termică

200 w / m K.

Proprietăți chimice

Beriliu este acoperit cu un strat de oxid de beriliu (BeO) care îl protejează în aer la temperatura camerei. Oxidarea beriliei are loc la temperaturi peste 1000 ºC, producând oxid de beriliu și nitrure de beriliu ca produse.

De asemenea, este rezistent la acțiunea acidului azotic 15 M. Dar, se dizolvă în acid clorhidric și alcaline, cum ar fi hidroxidul de sodiu.

Aplicații

Fabricare de unelte

Beriliu formează aliaje cu cupru, nichel și aluminiu. În special, aliajul cu cupru produce unelte de duritate și rezistență deosebite, constituind doar 2% din greutatea aliajului.

Aceste instrumente nu produc scântei atunci când lovește fierul, ceea ce le permite să fie utilizate în medii cu un conținut ridicat de gaze combustibile.

Datorită densității mici, are o greutate ușoară, care, împreună cu rigiditatea, permite utilizarea sa în aeronave spațiale, rachete, rachete și avioane. Aliajul cu beriliu a fost utilizat la fabricarea pieselor auto. A fost folosit și la producerea de arcuri.

Datorită durității mari pe care beriliu le conferă aliajelor sale, acestea au fost folosite în frânele aeronavelor militare.

Fabricarea oglinzilor

Beriliu a fost utilizat la producerea oglinzilor datorită stabilității sale dimensionale și capacității sale de a fi foarte lustruit. Aceste oglinzi sunt utilizate în sateliți și în sistemele de control al incendiilor. De asemenea, sunt utilizate în telescoape spațiale.

În radiații ionizante

Beriliu este un element de densitate scăzută, deci poate fi considerat transparent la razele X. Această caracteristică permite utilizarea sa la construcția ferestrelor tuburilor care produc raze X, pentru aplicare industrială și în diagnosticul medical. .

De asemenea, beriliu este utilizat în ferestrele detectoarelor de emisii radioactive.

În echipamentul generator de magnetism

Printre caracteristicile beriliei este faptul că nu este un element magnetic. Acest lucru îi permite să fie utilizat la construcția de articole pentru echipamente de imagistică prin rezonanță magnetică, în care sunt generate câmpuri magnetice de înaltă intensitate, reducând la minimum orice interferență.

Reactoare nucleare

Datorită punctului său de topire ridicat, și-a găsit aplicarea în reactoarele nucleare și ceramică. Beriliu este utilizat ca moderator al reacțiilor nucleare și ca producător de neutroni:

⁹ Be + ⁴ He (α) => ¹² C + n (neutron)

Se estimează că pentru un milion de atomi de beriliu care sunt bombardați cu particule α, se produc până la 30 de milioane de neutroni. Tocmai această reacție nucleară a permis descoperirea neutronului.

James Chadwick a bombardat atomi de beriliu cu particule α (He). Cercetătorul a observat eliberarea particulelor subatomice, fără sarcină electrică, ceea ce a dus la descoperirea neutronilor.

Protector metalic

Adăugarea unei cantități de beriliu pe suprafața metalelor care poate fi oxidată le oferă o anumită protecție. De exemplu, inflamabilitatea magneziului este redusă și strălucirea aliajelor de argint este prelungită.

Unde este localizat?

Berilul se găsește în pegmatit, asociat cu mica, feldspat și cuarț. Prin utilizarea unei tehnici de flotare, se separă un amestec de beril și feldspat. Ulterior, feldspatul și berilul sunt concentrate și supuse unui tratament cu hipoclorit de calciu.

Urmat de un tratament cu acid sulfuric și sulfonat de potasiu, prin diluare, se obține flotarea berilului, separându-l de feldspat.

Berilul este tratat cu fluorosilicat de sodiu și sodă la 770 ° C pentru a forma fluorobilat de sodiu, oxid de aluminiu și dioxid de siliciu. Hidroxidul de beriliu este apoi precipitat din soluția de fluoroberilat de sodiu cu hidroxid de sodiu.

Fluorura de beriliu se formează prin reacția hidroxidului de beriliu cu fluorura de hidrogen de amoniac, producând tetrafluroberilat de amoniu. Aceasta se încălzește pentru a forma fluorură de beriliu, care este tratată la cald cu magneziu pentru a izola beriliu.

riscuri

Berilul ca metal fin divizat, sub formă de soluții, pulbere uscată sau fum, este foarte toxic și poate provoca dermatită. Cu toate acestea, cea mai mare toxicitate este produsă prin inhalare.

Inițial, beriliu poate induce o hipersensibilitate sau alergie, care se poate transforma în berilioză sau boală berilie cronică (CBD). Aceasta este o boală gravă, caracterizată printr-o scădere a capacității pulmonare.

Boala acută este rară. În bolile cronice, granuloamele se formează în tot corpul, în special în plămâni. Berilioza cronică determină dispnee progresivă, tuse și slăbiciune generală (astenie).

Berilioza acută poate fi fatală. În berilioză, apare pierderea progresivă a funcției respiratorii, deoarece există obstrucție în fluxul de gaze în tractul respirator și scăderea oxigenării sângelui arterial.

Referințe

1. Societatea regală de chimie. (2019). Beriliu. Recuperat de la: rsc.org
2. Centrul Național de Informații Biotehnologice. (2019). Beriliu. Baza de date PubChem. Recuperat din: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Helmenstine, Anne Marie, doctorat. (15 martie 2019). Fapte de beriliu. Recuperat de la: thinkco.com
4. Wikipedia. (2019). Beriliu. Recuperat de la: en.wikipedia.org
5. Lenntech BV (2019). Beriliu-Be. Recuperat de la: lenntech.com
6. Corporation Materio. (2019). Aflați mai multe despre elementul berilie Recuperat de la: beriliu.com
7. D. Michaud. (2016, 12 aprilie). Problema de extracție și extragere a beriliei. 911 Metalurgist. Recuperat de la: 911metallurgist.com
8. Timotei P. Hanusa. (5 ianuarie 2016). Beriliu. Encyclopædia Britannica. Recuperat de la: britannica.com
9. Lee S. Newman. (2014). Boala beriliu. Manual MSD. Recuperat de la: msdmanuals.com