BERYLLIUM: HISTORIE, STRUKTUR, EGENSKAPER, BRUK - KJEMI - 2026

Den beryllium er et metallelement som tilhører gruppe 2 eller IIA i det periodiske system. Det er det letteste jordalkalimetallet i gruppen, og er representert med symbolet Be. Atomet og kationen er også mindre enn dens kongenerer (Mg, Ca, Sr …).

På grunn av sin uvanlige ladetetthet forekommer dette metallet vanligvis ikke isolert. Rundt 30 mineraler er kjent for å inneholde den, blant dem er: beryl (3BeO · Al ₂ O ₃ · 6SiO ₂ · 2H ₂ O), bertrandite (4BeO.2SiO ₂ .2H ₂ O), chrysoberyl (BeAl ₂ O ₄ ) og fenakitt (Be ₂ Si ₄ ).

Metalliske berylliumklumper. Kilde: W. Oelen

Smaragd, en edelsten, er en variant av beryl. Imidlertid er rent beryllium ikke så slående; den har blek gråaktig glans (toppbilde), og er oppnådd i form av frø eller pastiller.

Beryllium har et sett med karakteristiske fysiske egenskaper. Den har en lav tetthet; høye termiske og elektriske ledninger, så vel som dens termiske kapasitet og varmeavledning; det er ikke et magnetisk metall; og den har også en passende kombinasjon av stivhet og elastisitet.

Alle disse egenskapene har ført til at beryllium er et metall med mange bruksområder, alt fra bruk i legeringer med kobber til verktøyfremstilling, til dets bruk i raketter, fly, biler, kjernefysiske reaktorer, røntgenutstyr, resonans kjernemagnetisk, etc.

Beryllium har 10 kjente isotoper, fra ⁵ Be til ¹⁴ Be, med ⁹ Be som den eneste stabile. På samme måte er det et veldig giftig metall, som spesielt påvirker luftveiene, så det er en begrensning i bruken.

Historien om oppdagelsen

Beryllium ble oppdaget av Louis-Nicolas Vauguelin i 1798 som et komposisjonselement av mineralet beryl, og et silikat av aluminium og beryllium.

Senere lyktes den tyske kjemikeren Frederic Wöhler i 1828 med å isolere beryllium ved å reagere kalium med berylliumklorid i en platina-digel.

Samtidig og uavhengig oppnådde den franske kjemikeren Antoine Bussy også isoleringen av beryllium. Wöhler var den første som antydet navnet beryllium for metallet.

Det fikk sitt nåværende navn i 1957, siden det tidligere var kjent som glukium, på grunn av den søte smaken av noen av saltene. Men for å unngå forveksling med andre søtsmakende forbindelser, og med en plante som heter glucin, ble det besluttet å gi nytt navn til beryllium.

Oppbygging av beryllium

Krystallstruktur av beryllium. Kilde: Bruker: Dornelf

Beryllium er den letteste av jordalkalimetallene, og volumet av atomer bør forventes å være det minste av alle. Berylliumatomer interagerer med hverandre gjennom metallisk binding, på en slik måte at deres "hav av elektroner" og frastøtninger mellom kjerner former strukturen til den resulterende krystallen.

Deretter dannes de svarte berylliumkrystallene. Disse krystallene har en sekskantet struktur (øvre bilde), der hvert Be-atom har seks nabovenner, og ytterligere tre i planene over og under.

Ettersom krystallene er svarte, er det nyttig å forestille seg at de svarte punktene i den sekskantede strukturen er erstattet av berylliumatomer. Dette er en av de mest kompakte strukturene som et metall kan ta i bruk; og det er fornuftig at de veldig små atomene i Be blir "klemt" så mye for å unngå minst mulig tomrom eller antall hull mellom dem.

Elektronisk konfigurasjon

1s ² 2s ²

Som er lik 4 elektroner, hvorav 2 har valens. Hvis du promoterer et elektron til 2p-bane, vil du ha to sp hybrid-orbitaler. I berylliumforbindelser kan det således være lineære geometrier, X-Be-X; for eksempel, den isolerte BECL ₂ -molekyl , Cl-BECL.

Egenskaper

Fysisk beskrivelse

Skinnende, sprøtt, sterkt grått solid.

Smeltepunkt

1287 ° C.

Kokepunkt

2471 ° C.

tetthet

- 1,848 g / cm ³ ved romtemperatur.

- 1,69 g / cm ³ ved smeltepunktet (væskeform).

Atomradio

112 kl.

Kovalent radius

90.00.

Atomvolum

5 cm ³ / mol.

Spesifikk varme

1,824 J / g · mol ved 20 ° C.

Fusjonsvarme

12,21 kJ / mol.

Fordampingsvarme

309 kJ / mol.

elektro

1.57 på Pauling-skalaen.

Standard potensiale

1,70 V.

Lydens hastighet

12.890 m / s.

Termisk ekspansjon

11,3 um / m · K ved 25 ° C.

Termisk ledningsevne

200 m / m K.

Kjemiske egenskaper

Beryllium er belagt med et lag med berylliumoksyd (BeO) som beskytter det i luft ved romtemperatur. Berylliumoksidasjon skjer ved temperaturer over 1000 ºC, og produserer berylliumoksyd og berylliumnitrid som produkter.

Den er også motstandsdyktig mot virkningen av salpetersyre 15 M. Men den løses opp i saltsyre og alkalier, for eksempel natriumhydroksyd.

applikasjoner

Verktøy lage

Beryllium danner legeringer med kobber, nikkel og aluminium. Spesielt produserer legeringen med kobber verktøy med stor hardhet og motstand, og utgjør bare 2% av legeringens vekt.

Disse verktøyene produserer ikke gnister når de slår jern, noe som gjør at de kan brukes i miljøer med høyt innhold av brennbare gasser.

På grunn av sin lave tetthet har den en lett vekt, som sammen med sin stivhet tillater bruk i romfly, raketter, missiler og fly. Legeringen med beryllium har blitt brukt til fremstilling av bildeler. Det har også blitt brukt i produksjon av fjærer.

På grunn av den store hardheten som beryllium gir legeringer, har de blitt brukt i bremsene til militære fly.

Speilproduksjon

Beryllium har blitt brukt i produksjon av speil på grunn av dens dimensjonsstabilitet og sin evne til å være veldig polert. Disse speilene brukes i satellitter og i brannkontrollsystemer. Dessuten brukes de i romteleskoper.

I ioniserende stråling

Beryllium er et element med lav tetthet, så det kan betraktes som gjennomsiktig for røntgenstråler.Dette kjennetegn gjør det mulig å bruke i konstruksjonen av vinduene i rørene som produserer røntgenstråler, til industriell anvendelse og til medisinsk diagnose. .

Beryllium brukes også i vinduene til radioaktive utslippdetektorer.

I magnetisme genererer utstyr

Blant egenskapene til beryllium, er at det ikke er et magnetisk element. Dette tillater det å brukes i konstruksjon av artikler for utstyr til magnetisk resonansavbildning, der magnetiske felt med høy intensitet genereres, noe som minimerer enhver interferens.

Atomreaktorer

På grunn av sitt høye smeltepunkt har den funnet anvendelse i kjernefysiske reaktorer og keramikk. Beryllium brukes som moderator av kjernefysiske reaksjoner og som produsent av nøytroner:

⁹ Be + ⁴ He (α) => ¹² C + n (nøytron)

Det anslås at for en million berylliumatomer som er bombardert med α-partikler, produseres det opptil 30 millioner nøytroner. Nettopp denne kjernefysiske reaksjonen tillot oppdagelsen av nøytronet.

James Chadwick bombarderte berylliumatomer med α (He) partikler. Forskeren observerte frigjøring av subatomære partikler uten elektrisk ladning, noe som førte til oppdagelsen av nøytroner.

Metallbeskytter

Å tilsette en mengde beryllium på overflaten av metaller som kan oksideres gir dem en viss beskyttelse. For eksempel reduseres brennbarheten til magnesium og glansen av sølvlegeringer forlenges.

Hvor befinner det seg?

Beryl finnes i pegmatitt, assosiert med glimmer, feltspat og kvarts. Ved å bruke en flotasjonsteknikk separeres en blanding av beryl og feltspat. Deretter konsentreres feltspat og beryl og underkastes en behandling med kalsiumhypokloritt.

Etterfulgt av en behandling med svovelsyre og kaliumsulfonat, gjennom fortynning, oppnås flotasjonen av berylen, og skiller den fra feltspatten.

Beryl behandles med natriumfluorosilikat og brus ved 770 ° C for å danne natriumfluorobylat, aluminiumoksyd og silisiumdioksyd. Berylliumhydroksydet blir deretter utfelt fra natriumfluoroberylatoppløsningen med natriumhydroksyd.

Berylliumfluorid dannes ved å omsette berylliumhydroksyd med ammoniakkhydrogenfluorid, og produsere ammoniumtetrafluroberylat. Dette varmes opp for å danne berylliumfluorid, som varmebehandles med magnesium for å isolere berylliumet.

risiko

Beryllium som et fint delt metall, i form av løsninger, tørt pulver eller røyk, er veldig giftig og kan forårsake dermatitt. Imidlertid produseres den største giftigheten ved innånding.

Opprinnelig kan beryllium indusere en overfølsomhet eller allergi, som kan utvikle seg til berylliose eller kronisk berylliumsykdom (CBD). Dette er en alvorlig sykdom, preget av en nedgang i lungekapasitet.

Akutt sykdom er sjelden. Ved kronisk sykdom dannes granulomer i hele kroppen, spesielt i lungene. Kronisk berylliose forårsaker progressiv dyspné, hoste og generell svakhet (asteni).

Akutt berylliose kan være dødelig. Ved berylliose er det et progressivt tap av luftveiene, siden det er en hindring i strømmen av gasser i luftveiene og en reduksjon i oksygenering av arterieblodet.

referanser

1. Royal Society of Chemistry. (2019). Beryllium. Gjenopprettet fra: rsc.org
2. Nasjonalt senter for informasjon om bioteknologi. (2019). Beryllium. PubChem-databasen. Gjenopprettet fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (15. mars 2019). Beryllium Fakta. Gjenopprettet fra: thoughtco.com
4. Wikipedia. (2019). Beryllium. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org
5. Lenntech BV (2019). Beryllium-Be. Gjenopprettet fra: lenntech.com
6. Materio Corporation. (2019). Lær om elementet beryllium Gjenopprettet fra: beryllium.com
7. D. Michaud. (2016, 12. april). Beryllium prosessering og utvinning problem. 911 Metallurg. Gjenopprettet fra: 911metallurgist.com
8. Timothy P. Hanusa. (5. januar 2016). Beryllium. Encyclopædia Britannica. Gjenopprettet fra: britannica.com
9. Lee S. Newman. (2014). Beryllium sykdom. MSD Manual. Gjenopprettet fra: msdmanuals.com