BERYLIUM: HISTÓRIA, ŠTRUKTÚRA, VLASTNOSTI, POUŽITIA - CHÉMIA - 2025

Berýlium je kovový prvok patriaci do skupiny 2 alebo IIA periodickej tabuľky. Je to najľahší kov alkalickej zeminy v skupine a je označený symbolom Be. Jeho atóm a katión sú tiež menšie ako v prípade kongenérov (Mg, Ca, Sr …).

Kvôli svojej neobvyklej hustote náboja sa tento kov zvyčajne nevyskytuje izolovane. Asi 30 minerály je známe, že ju obsahujú, medzi ktoré patria: beryl (3BeO · Al ₂ O ₃ · 6SiO ₂ · 2H ₂ O), bertrandite (4BeO.2SiO ₂ .2H ₂ O), chryzoberyl (Beal ₂ O ₄ ), a fenakit (Be ₂ Si ₄ ).

Kovové berýliové nugety. Zdroj: W. Oelen

Emerald, drahokam, je variantom berylu. Čisté berýlium však nie je také pozoruhodné; má svetlo šedý odtieň (horný obrázok) a dosiahol sa vo forme semien alebo pastiliek.

Berýlium má súbor charakteristických fyzikálnych vlastností. Má nízku hustotu; vysoká tepelná a elektrická vodivosť, ako aj jej tepelná kapacita a odvod tepla; nejde o magnetický kov; a má tiež vhodnú kombináciu tuhosti a pružnosti.

Všetky tieto vlastnosti viedli k tomu, že berylium bolo kovom s mnohými aplikáciami, od jeho použitia v zliatinách medi na výrobu nástrojov, až po použitie v raketách, lietadlách, automobiloch, jadrových reaktoroch, röntgenových zariadeniach, rezonancii. jadrový magnet atď.

Berylium má 10 známych izotopov, od ⁵ Be do ¹⁴ Be, pričom ⁹ Be je jediný stabilný. Rovnako je to veľmi toxický kov, ktorý obzvlášť ovplyvňuje dýchací systém, a preto je jeho použitie obmedzené.

História jeho objavenia

Berylium objavil Louis-Nicolas Vauguelin v roku 1798 ako kompozičný prvok minerálneho berylu a kremičitanu hliníka a berýlia.

Neskôr sa nemeckému chemikovi Fredericovi Wöhlerovi v roku 1828 podarilo izolovať berýlium reakciou draslíka s chloridom berýlia v platinovom tégliku.

Súčasne a nezávisle francúzsky chemik Antoine Bussy dosiahol izoláciu berýlia. Wöhler ako prvý navrhol pre kov názov berylia.

Dnešné meno dostala v roku 1957, pretože predtým bola známa ako glucinium, a to vďaka sladkej chuti niektorých jeho solí. Aby sa predišlo zámene s inými zlúčeninami s chuťou a s rastlinou zvanou glucín, bolo rozhodnuté ju premenovať na berýlium.

Štruktúra berýlia

Kryštálová štruktúra berýlia. Zdroj: Používateľ: Dornelf

Berýlium, keďže je najmenším z kovov alkalických zemín, by mal byť objem jeho atómov najmenší zo všetkých. Atómy berýlia vzájomne interagujú prostredníctvom kovovej väzby takým spôsobom, že ich „more elektrónov“ a odrazy medzi jadierami formujú štruktúru výsledného kryštálu.

Potom sa vytvoria čierne kryštály berýlia. Tieto kryštály majú hexagonálnu štruktúru (horný obrázok), kde každý atóm Be má šesť bočných susedov a ďalšie tri v rovinách nad a pod.

Pretože sú kryštály čierne, je užitočné si predstaviť, že čierne body hexagonálnej štruktúry sú nahradené atómami berýlia. Toto je jedna z najkompaktnejších štruktúr, ktoré môže kov prijať; a má zmysel, aby také malé atómy Be boli „stlačené“ natoľko, aby sa predišlo najmenšiemu množstvu medzier alebo počtu dier medzi nimi.

Elektronická konfigurácia

1s ² 2s ²

Čo sa rovná 4 elektrónom, z ktorých 2 sú valenčné. Ak povýšite elektrón na obežnú dráhu 2p, budete mať dve hybridné orbitály sp. V zlúčeninách berýlia teda môžu existovať lineárne geometrie, X-Be-X; napríklad, izolovaná BeCl ₂ molekula , Cl-BeCl.

vlastnosti

Fyzický popis

Lesklá, krehká, pevne šedá pevná látka.

Bod topenia

1287 ° C

Bod varu

2471 ° C

Hustota

- 1,848 g / cm ³ pri teplote miestnosti.

- 1,69 g / cm ³ pri teplote topenia (v kvapalnom stave).

Atómové rádio

112 pm.

Kovalentný polomer

90 hodín.

Atómový objem

5 cm ³ / mol.

Špecifické teplo

1,824 J / g, mol pri 20 ° C

Teplo fúzie

12,21 kJ / mol.

Odparovacie teplo

309 kJ / mol.

electronegativity

1,57 v Paulingovej stupnici.

Štandardný potenciál

1,70 V.

Rýchlosť zvuku

12,890 m / s.

Tepelná rozťažnosť

11,3 um / m · K pri 25 ° C

Tepelná vodivosť

200 w / m K.

Chemické vlastnosti

Berýlium je potiahnuté vrstvou oxidu berylia (BeO), ktorý ho chráni na vzduchu pri izbovej teplote. Oxidácia berýlia sa vyskytuje pri teplotách nad 1 000 ° C, pričom sa ako produkt produkuje oxid berýlia a nitrid berýlia.

Je tiež odolný proti pôsobeniu kyseliny dusičnej 15 M. Ale rozpúšťa sa v kyseline chlorovodíkovej a zásadách, ako je hydroxid sodný.

aplikácia

Výroba nástrojov

Berýlium tvorí zliatiny s meďou, niklom a hliníkom. Najmä zliatina s meďou vytvára nástroje s vysokou tvrdosťou a odolnosťou, ktoré tvoria iba 2% hmotnosti zliatiny.

Tieto nástroje pri štarte železa nevytvárajú iskry, čo umožňuje ich použitie v prostrediach s vysokým obsahom horľavých plynov.

Vďaka svojej nízkej hustote má nízku hmotnosť, ktorá spolu so svojou tuhosťou umožňuje jej použitie vo vesmírnych lietadlách, raketách, raketách a lietadlách. Zliatina s berýliom sa používa pri výrobe automobilových súčiastok. Používa sa tiež pri výrobe pružín.

Vzhľadom na veľkú tvrdosť, ktorú beryllium dodáva zliatinám, sa tieto látky použili pri brzdách vojenských lietadiel.

Zrkadlo

Berýlium sa už dlho používa pri výrobe zrkadiel kvôli jeho rozmerovej stabilite a schopnosti vysoko leštiť. Tieto zrkadlá sa používajú v satelitoch a v systémoch riadenia paľby. Používajú sa aj vo vesmírnych teleskopoch.

V ionizujúcom žiarení

Berýlium je prvok s nízkou hustotou, takže ho možno považovať za priehľadný pre röntgenové lúče Táto vlastnosť umožňuje jeho použitie pri konštrukcii okien trubíc, ktoré produkujú röntgenové lúče, na priemyselné použitie a na lekársku diagnostiku. ,

V oknách detektorov rádioaktívnej emisie sa používa aj berýlium.

V zariadeniach generujúcich magnetizmus

Medzi charakteristické znaky berýlia je to, že to nie je magnetický prvok. Toto umožňuje použitie pri konštrukcii výrobkov pre zobrazovacie zariadenia s magnetickou rezonanciou, v ktorých sa generujú magnetické polia s vysokou intenzitou, čím sa minimalizuje akékoľvek rušenie.

Jadrové reaktory

Vďaka svojmu vysokému bodu topenia našiel uplatnenie v jadrových reaktoroch a keramike. Berýlium sa používa ako moderátor jadrových reakcií a ako producent neutrónov:

⁹ Be + ⁴ He (a) => ¹² C + n (neutrón)

Odhaduje sa, že na jeden milión atómov berýlia bombardovaných časticami a sa vytvorí až 30 miliónov neutrónov. Práve táto jadrová reakcia umožnila objav neutrónov.

James Chadwick bombardoval atómy berýlia s časticami a (He). Výskumník pozoroval uvoľňovanie subatomárnych častíc bez elektrického náboja, čo viedlo k objavu neutrónov.

Chránič kovu

Pridanie určitého množstva berýlia na povrch kovov, ktoré sa môžu oxidovať, im poskytuje určitú ochranu. Napríklad horľavosť horčíka je znížená a lesk lesklých zliatin je predĺžený.

Kde sa to nachádza?

Beryl sa nachádza v pegmatite, ktorý je spojený s sľudou, živcom a kremeňom. Použitím flotačnej techniky sa separuje zmes berylu a živca. Následne sa živec a beryl koncentrujú a podrobia sa pôsobeniu chlórnanu vápenatého.

Po spracovaní kyselinou sírovou a sulfonátom draselným sa zriedením dosiahne flotácia berylu, ktorá sa oddelí od živca.

Beryl sa pri 770 ° C spracuje s fluorokremičitanom sodným a sódou za vzniku fluorobutylátu sodného, ​​oxidu hlinitého a oxidu kremičitého. Hydroxid berýlia sa potom vyzráža z roztoku fluoroberylátu sodného hydroxidom sodným.

Fluorid berýlia sa vytvára reakciou hydroxidu berýlia s fluorovodíkom amónnym za vzniku tetrafluroberylátu amónneho. Zahreje sa na fluorid berýlia, ktorý sa za horúca upravuje horčíkom, aby sa izoloval berýlium.

riziká

Berýlium ako jemne rozptýlený kov vo forme roztokov, suchého prášku alebo dymu, je veľmi toxický a môže spôsobiť dermatitídu. Najväčšia toxicita je však spôsobená inhaláciou.

Na začiatku môže berylium vyvolať precitlivenosť alebo alergiu, ktorá sa môže vyvinúť na beryliózu alebo chronické ochorenie berýlia (CBD). Ide o závažné ochorenie, ktoré sa vyznačuje znížením kapacity pľúc.

Akútne ochorenie je zriedkavé. Pri chronických ochoreniach sa granulómy vytvárajú v tele, najmä v pľúcach. Chronická berylióza spôsobuje progresívnu dýchavičnosť, kašeľ a celkovú slabosť (asténia).

Akútna berylióza môže byť fatálna. Pri berylióze dochádza k progresívnej strate respiračných funkcií, pretože dochádza k obštrukcii toku plynov v dýchacom trakte a k zníženiu okysličenia arteriálnej krvi.

Referencie

1. Kráľovská spoločnosť chémie. (2019). Berýlium. Obnovené z: rsc.org
2. Národné centrum pre biotechnologické informácie. (2019). Berýlium. PubChem Database. Získané z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (15. marca 2019). Fakty o berýliu. Získané z: thinkco.com
4. Wikipedia. (2019). Berýlium. Obnovené z: en.wikipedia.org
5. Lenntech BV (2019). Berýlium-Be. Obnovené z: lenntech.com
6. Materio Corporation. (2019). Ďalšie informácie o prvku berylium Obnovené z: beryllium.com
7. D. Michaud. (2016, 12. apríla). Problém so spracovaním a extrakciou berýlia. 911 Metalurg. Získané z: 911metallurgist.com
8. Timothy P. Hanusa. (5. januára 2016). Berýlium. Encyclopædia Britannica. Získané z: britannica.com
9. Lee S. Newman. (2014). Ochorenie berýlia. Manuál MSD. Obnovené z: msdmanuals.com