WikiZero - Берилій

1. Походження назви [ правити | правити код ]
2. Місце народження [ правити | правити код ]
3. Легування сплавів [ правити | правити код ]
4. рентгенотехніки [ правити | правити код ]
5. Ядерна енергетика [ правити | правити код ]
6. Лазерні матеріали [ правити | правити код ]
7. Аерокосмічна техніка [ правити | правити код ]
8. Ракетне паливо [ правити | правити код ]
9. Вогнетривкі матеріали [ правити | правити код ]
10. акустика [ правити | правити код ]
11. Біологічна роль і фізіологічна дія [ правити | правити код ]

Наша сеть партнеров Banwar

open wikipedia design.

берилій ← літій | Бор → Щодо твердий, крихкий метал світло-сірого кольору

Берилій, чистота> 99%, полікристалічний фрагмент

Берилій / Beryllium (Be), 4 атомна маса
( молярна маса ) 9,012182 (3) [1] а. е. м. ( г / моль ) Електронна конфігурація [ He ] 2s² радіус атома 112 пм ковалентний радіус 90 пм радіус іона 35 (+ 2 e) пм електронегативність 1,57 (шкала Полінга) електродний потенціал -1,69 В ступені окислення +2; 0 енергія іонізації
(Перший електрон) 898,8 (9,32) кДж / моль ( еВ ) щільність (при н. у. ) 1,848 г / см³ Температура плавлення тисячі п'ятсот п'ятьдесят один K (1 278 ° C , 2 332 ° F) Температура кипіння 3243 K (2970 ° C , 5378 ° F) Уд. теплота плавлення 12,21 кДж / моль Уд. теплота випаровування 309 кДж / моль Питома теплоємність 16,44 [2] Дж / (K моль) молярний об'єм 5,0 см ³ / моль Структура ґратки гексагональна параметри решітки a = 2,286 Å; c = 3,584 Å Ставлення c / a 1,567 температура Дебая 1000 K теплопровідність (300 K) 201 Вт / (м · К) номер CAS 7440-41-7

Берилій (Be, лат. beryllium) - хімічний елемент другої групи, другого періоду періодичної системи з атомним номером 4. Як проста речовина являє собою відносно твердий метал світло-сірого кольору, має дуже високу вартість [3] . Високотоксичний.

відкрито в 1798 році французьким хіміком Луї Нікола Вокленом , Який назвав його глюцініем. Сучасна назва елемент отримав за пропозицією хіміків німця Клапрота і шведа Екеберг.

Велику роботу по встановленню складу сполук берилію і його мінералів провів російський хімік Іван Авдєєв . Саме він довів, що оксид берилію має склад BeO, а не Be2O3, як вважалося раніше.

У вільному вигляді берилій був виділений в 1828 році французьким хіміком Антуаном Бюссі і незалежно від нього німецьким хіміком Фрідріхом Велером . Чистий металевий берилій був отриманий в 1898 році французьким фізиком полем Лебо за допомогою електролізу розплавлених солей [4] .

Походження назви [ правити | правити код ]

Назва берилію походить від назви мінералу берилу ( грец. βήρυλλος) (силікат берилію і алюмінію, Be3Al2Si6O18), яке походить від назви міста Белур (Веллур) в Південної Індії , недалеко від Мадраса ; з давніх часів в Індії були відомі родовища смарагдів - різновиди берилу. Через солодкого смаку розчинних у воді сполук берилію елемент спочатку називали «ГЛІЦ» ( грец. γλυκύς - солодкий).

Середній вміст берилію в земній корі 3,8 г / т і збільшується від ультраосновних (0,2 г / т) до кислих (5 г / т) і лужним (70 г / т) породам. Основна маса берилію в магматичних породах зв'язана з плагіоклазами , Де берилій заміщає кремній . Однак найбільші його концентрації характерні для деяких тёмноцветних мінералів і мусковіту (десятки, рідше сотні г / т). Якщо в лужних породах берилій майже повністю розсіюється, то при формуванні кислих гірських порід він може накопичуватися в постмагматических продуктах постколлізіонних і анорогенних гранітоїдів - пегматитах і пневматоліто-гідротермальних тілах. У кислих пегматитах утворення значних скупчень берилію пов'язано з процесами альбітізаціі і мусковітізаціі. У пегматитах берилій утворює власні мінерали, але частина його (бл. 10%) знаходиться в изоморфной формі в породоутворюючих і другорядних мінералах (мікрокліна, альбом, кварці, слюдах, і ін.). У лужних пегматитах берилій встановлюється в невеликих кількостях в складі рідкісних мінералів: евдідіміта, чкаловіта, анальцима і лейкофана, де він входить в аніонну групу. Постмагматіческого розчини виносять берилій з магми у вигляді фторсодержащих еманацій і комплексних сполук в асоціації з вольфрамом , оловом , молібденом і літієм .

Зміст берилію в морській воді надзвичайно низька - 6⋅10-7 мг / л [5] .

Відомо більше 30 власне берилієвих мінералів, але тільки 6 з них вважаються більш-менш поширеними: берил , хризоберил , бертрандит , фенакит , гельвін , даналіт . Промислове значення має в основному берил, в Росії ( Республіка Бурятія ) Розробляється фенакит-бертрандітовое Ермаковское родовище .

Різновиди берилу вважаються дорогоцінними каменями: аквамарин - блакитний, зеленувато-блакитний, голубувато-зелений; смарагд - густо-зелений, яскраво-зелений; геліодор - жовтий; відомі ряд інших різновидів берилу, що розрізняються забарвленням (темно-сині, рожеві, червоні, блідо-блакитні, безбарвні і ін.). Колір берилію надають домішки різних елементів.

Місце народження [ правити | правити код ]

Родовища мінералів берилію присутні на території Бразилії , Аргентини , Африки , Індії , Казахстану , Росії ( Ермаковское родовище в Бурятії , Малишевське родовище в Свердловській області, пегматити східній і південно-східній частині Мурманської області) і ін [6] .

Берилій - щодо твердий (5,5 балів за Моосу ), Але крихкий метал сріблясто-білого кольору. Один з найбільш твердих металів в чистому вигляді (поступається тільки іридію , осмію , вольфраму і урану ). має високий модуль пружності - 300 ГПа (у сталей - 200-210 ГПа). На повітрі активно покривається стійкою оксидною плівкою BeO . Швидкість звуку в берилію дуже висока - 12 600 м / с, що в 2-3 рази більше, ніж в інших металах.

Для берилію характерні дві ступеня окислення +1 і +2. Гідроксид берилію (II) амфотерен, причому як основні (з утворенням Be2 +), так і кислотні (з утворенням [Be (OH) 4] 2-) властивості виражені слабо. Ступінь окислення +1 у берилію була отримана при дослідженні процесів випаровування берилію в вакуумі в тиглях з оксиду берилію ВЕО з утворенням летючого оксиду Ве2O в результаті сопропорціонірованія ВеО + Be = Ве2O [7] .

За багатьма хімічними властивостями берилій більше схожий на алюміній, ніж на що знаходиться безпосередньо під ним в таблиці Менделєєва магній (прояв « діагонального подібності »).

Металевий берилій відносно мало реакционноспособен при кімнатній температурі. У компактному вигляді він не реагує з водою і водяною парою навіть при температурі червоного розжарювання і не окислюється повітрям до 600 ° C. Порошок берилію при підпалюванні горить яскравим полум'ям, при цьому утворюються оксид і нітрид. галогени реагують з берилієм при температурі вище 600 ° C, а халькогена вимагають ще більш високої температури. аміак взаємодіє з берилієм при температурі понад 1200 ° C з утворенням нітриду Be3N2 , а вуглець дає карбід Ве2С при 1700 ° C. З воднем берилій безпосередньо не реагує.

Берилій легко розчиняється в розбавлених водних розчинах кислот ( соляної , сірчаної , азотної ), Проте холодна концентрована азотна кислота пасивує метал. Реакція берилію з водними розчинами лугів супроводжується виділенням водню і утворенням гідроксоберіллатов:

B e + 2 N a OH + 2 H 2 O → N a 2 [B e (OH) 4] + H 2 ↑ {\ displaystyle {\ mathsf {Be + 2NaOH + 2H_ {2} O \ rightarrow Na_ {2} [Be (OH) _ {4}] + H_ {2} \ uparrow}}}

При проведенні реакції з розплавом лугу при 400-500 ° C утворюються берилати:

B e + 2 N a O H → N a 2 B e O 2 + H 2 ↑ {\ displaystyle {\ mathsf {Be + 2NaOH \ rightarrow Na_ {2} BeO_ {2} + H_ {2} \ uparrow}}}

Природний берилій складається з єдиного ізотопу 9Be. Всі інші ізотопи берилію (їх відомо 11, виключаючи стабільний 9Be) нестабільні. Найбільш довгоживучих з них два: 10Be з періодом напіврозпаду близько 1,4 млн років і 7Be з періодом напіврозпаду 53 дня [8] .

У процесах як первинного , так і зоряного нуклосінтеза народжуються лише легкі нестабільні ізотопи берилію. Стабільний ізотоп 9 B e {\ displaystyle \ mathrm {{} ^ {9} Be}} може з'явитися як в зірках, так і в міжзоряному середовищі в результаті розпаду важчих ядер , бомбардований космічними променями .

У вигляді простого речовини в XIX столітті берилій отримували дією калію на безводний хлорид берилію :

B e C l 2 + 2 K ⟶ B e + 2 K C l {\ displaystyle {\ mathsf {BeCl_ {2} + 2K \ longrightarrow Be + 2KCl}}}

В даний час берилій отримують, відновлюючи фторид берилію магнієм :

B e F 2 + M g ⟶ B e + M g F 2 {\ displaystyle {\ mathsf {BeF_ {2} + Mg \ longrightarrow Be + MgF_ {2}}}} ,

або електролізом розплаву суміші хлоридів берилію і натрію. Вихідні солі берилію виділяють при переробці берилієвою руди .

Станом на 2000 рік основними виробниками берилію були: США (з великим відривом), а також Китай, Казахстан. У 2014 році виробила перший зразок берилію і Росія [9] . У Росії планується будівництво нового комбінату з виробництва берилію до 2019 року [10] На частку інших країн припадало менше 1% світового видобутку [11] . Всього в світі виробляється 300 тонн берилію в рік (2016 рік) [10] .

Легування сплавів [ правити | правити код ]

Берилій в основному використовують як добавку легуючих до різних сплавів. Добавка берилію значно підвищує твердість і міцність сплавів, корозійну стійкість поверхонь, виготовлених з цих сплавів виробів. У техніці досить широко поширені берилієві бронзи типу BeB (пружинні контакти). Добавка 0,5% берилію в сталь дозволяє виготовити пружини, які залишаються пружними до температури червоного розжарювання. Ці пружини здатні витримувати мільярди циклів значною за величиною навантаження. Крім того, берилієва бронза НЕ іскриться при ударі об камінь або метал. Один із сплавів носить власну назву рандоль . Завдяки його подібністю з золотом рандоль називають «циганським золотом» [12] .

рентгенотехніки [ правити | правити код ]

Берилій слабко поглинає рентгенівське випромінювання , Тому з нього виготовляють віконця рентгенівських трубок (Через які випромінювання виходить назовні) і віконця рентгенівських і широкодіапазонний гамма-детекторів, через які випромінювання проникає в детектор.

Ядерна енергетика [ правити | правити код ]

В атомних реакторах з берилію виготовляють відбивачі нейтронів , Його використовують як сповільнювач нейтронів . У сумішах з деякими α -радіоактивне нуклідами берилій використовують у ампульних нейтронних джерелах, так як при взаємодії ядер берилію-9 і α-частинок виникають нейтрони: 9Ве + α → n + 12C.

Оксид берилію поряд з металевим берилієм служить в атомній техніці як більш ефективний сповільнювач і відбивач нейтронів, ніж чистий берилій. Крім того, оксид берилію в суміші з окисом урану застосовується в якості дуже ефективного ядерного палива. Фторид берилію в сплаві з фторидом літію застосовується в якості теплоносія і розчинника солей урану, плутонію , торію в високотемпературних рідкосольових атомних реакторах .

Фторид берилію використовується в атомній техніці для варіння скла, застосовуваного для регулювання невеликих потоків нейтронів. Самий технологічний і якісний склад такого скла - (BeF2 - 60%, PuF4 - 4%, AlF3 - 10%, MgF2 - 10%, CaF2 - 16%). Цей склад наочно показує один із прикладів застосування з'єднань плутонію як конструкційний матеріал (часткове).

Лазерні матеріали [ правити | правити код ]

В лазерній техніці знаходить застосування алюмінат берилію для виготовлення твердотільних випромінювачів (стрижнів, пластин).

Аерокосмічна техніка [ правити | правити код ]

У виробництві теплових екранів і систем наведення з берилієм не може конкурувати практично жоден конструкційний матеріал. Конструкційні матеріали на основі берилію володіють одночасно і легкістю, і міцністю, і стійкістю до високих температур. Будучи в 1,5 рази легше алюмінію, ці сплави в той же час міцніше багатьох спеціальних сталей. налагоджено виробництво беріллідов , Що застосовуються як конструкційні матеріали для двигунів і обшивки ракет і літаків, а також в атомній техніці.

Ракетне паливо [ правити | правити код ]

Варто відзначити високу токсичність і високу вартість металевого берилію, і в зв'язку з цим докладено значних зусиль для виявлення берилієвмісних палив, мають значно меншу загальну токсичність і вартість. Одним з таких сполук берилію є гідрид берилію .

Вогнетривкі матеріали [ правити | правити код ]

оксид берилію є найбільш теплопровідним з усіх оксидів, його теплопровідність при кімнатній температурі вище, ніж у більшості металів і майже всіх неметалів (крім алмазу і карбіду кремнію). Він служить високо теплопровідні високотемпературним ізолятором і вогнетривким матеріалом для лабораторних тиглів і в інших спеціальних випадках.

акустика [ правити | правити код ]

Зважаючи на свою легкості і високої твердості берилій успішно застосовується в якості матеріалу для електродинамічних гучномовців . Однак, його висока вартість, складність обробки (через крихкість) і токсичність (при недотриманні технології обробки) роблять можливим застосування динаміків з берилієм тільки в дорогих професійних аудиосистемах [13] [14] [15] . Через високу ефективність берилію в акустиці деякі виробники в цілях поліпшення продажів заявляють про застосування берилію в своїх продуктах, в той час як це не так [16] .

Великий адронний колайдер

У точках зіткнення пучків на Великому адронному колайдері (ВАК) вакуумна труба зроблена з берилію. Він одночасно практично не взаємодіє з частинками, виробленими в зіткненнях (які реєструють детектори), але при цьому досить міцний.

Біологічна роль і фізіологічна дія [ правити | правити код ]

В живих організмах берилій не несе якої-небудь значущої біологічної функції. Однак берилій може заміщати магній в деяких ферментах , Що призводить до порушення їх роботи. Щоденне надходження берилію в організм людини з їжею становить близько 0,01 мг.

Летючі (і розчинні) сполуки берилію, в тому числі і пил, що містить сполуки берилію, високотоксичні. для повітря ГДК в перерахунку на берилій становить 0,001 мг / м³. Берилій володіє яскраво вираженим алергічним і канцерогенну дію. Вдихання атмосферного повітря, що містить берилій, призводить до важкого захворювання органів дихання - бериллиозу [17] [18] .

1. ↑ Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang-Kun Zhu. Atomic weights of the elements 2011 року (IUPAC Technical Report) (Англ.) // Pure and Applied Chemistry . - 2013. - Vol. 85, no. 5. - P. 1047-1078. - DOI : 10.1351 / PAC-REP-13-03-02 .
2. ↑ Берилій // Хімічна енциклопедія: у 5 т / Кнунянц І. Л. (Гл. Ред.). - М.: Радянська енциклопедія , 1988. - Т. 1: А-Дарзана. - С. 280. - 623 с. - 100 000 прим. - ISBN 5-85270-008-8 .
3. ↑ Beryllium (неопр.). Statistics and Information. US Geological Survey. Дата звернення 15 вересня 2013.
4. ↑ Венецкий С. І. Метал космічного століття // Розповіді про металах. - Москва: Металургія, 1979. - 240 с. - 60 000 прим.
5. ↑ JP Riley and Skirrow G. Chemical Oceanography V. I, 1965
6. ↑ Популярна бібліотека хімічних елементів. Берилій. Книги. Наука і техніка
7. ↑ Третьяков Ю. Д. Неорганическая хімія.
8. ↑ берилій - Навколосвіт
9. ↑ Росія зробила перший зразок власного берилію
10. ↑ 1 2 Валерій Чумаков Пристрасті по берилію // У світі науки . - 2017. - № 4. - С. 64 - 69. - URL: https://sciam.ru/articles/details/strasti-po-berilliyu
11. ↑ Стан і перспективи світового ринку берилію
12. ↑ Рандоль
13. ↑ Scan Speak offers Be tweeters to OEMs and Do-It-Yourselfers (неопр.). Scan Speak. Дата обігу 1 червня 2010. Читальний зал 25 травня 2014 року.
14. ↑ Johnson, Jr., John E. Usher Be-718 Bookshelf Speakers with Beryllium Tweeters (неопр.) (12 November 2007). Дата обігу 18 вересня 2008. Читальний зал 13 червня 2011 року.
15. ↑ Exposé E8B studio monitor (неопр.). KRK Systems. Дата обігу 12 лютого 2009.
16. ↑ Svilar, Mark Analysis of "Beryllium" Speaker Dome and Cone Obtained from China (неопр.) (8 January 2004). Дата обігу 13 лютого 2009. Читальний зал 17 травня 2013 року.
17. ↑ Batich, Ray and James M. Marder. (1985) Beryllium In (Ed. 9), Metals Handbook: Metallography and Microstructures (pp. 389-391). Metals Park, Ohio: American Society for Metals.
18. ↑ Орлова А.А., Толгская М.С., Чумаков А.А., Крилова О. М., Максимюк Е.А. берилій // Велика медична енциклопедія : В 30 т. / Гл. ред. Б.В. Петровський . - 3 вид. - Москва : Радянська енциклопедія , 1976. - Т. 3. Беклемишев - Валідол . - С. 69-71. - 584 с. - 150 000 прим.