Наука
Advertisement
Бериллий / Beryllium (Be)
Атомный номер 4
Внешний вид твердый, хрупкий металл серого цвета
Свойства атома
Атомная масса
(молярная масса)
9,01218 а. е. м. (г/моль)
Радиус атома 112 пм
Энергия ионизации
(первый электрон)
898,8 (9,32) кДж/моль (эВ)
Электронная конфигурация [He] 2s2
Химические свойства
Ковалентный радиус 90 пм
Радиус иона 35 (+2e) пм
Электроотрицательность
(по Полингу)
1.57
Электродный потенциал −1,69 В
Степени окисления 2
Термодинамические свойства
Плотность 1,848 г/см³
Удельная теплоёмкость 1,824 Дж/(K·моль)
Теплопроводность 201 Вт/(м·K)
Температура плавления 1551 K
Теплота плавления 12,21 кДж/моль
Температура кипения 3243 K
Теплота испарения 309 кДж/моль
Молярный объём 5,0 см³/моль
Кристаллическая решётка
Структура решётки гексагональная
Период решётки 2,290 Å
Отношение c/a 1,567
Температура Дебая 1000,00 K

История

Бери́ллий был открыт в 1798 году Л. Н. Вокленом в виде берилловой земли (оксида ВеО), когда этот французский химик выяснял общие особенности химического состава драгоценных камней берилла и изумруда.

Металлический бериллий был получен в 1828 году Ф. Велером в Германии и независимо от него А. Бюсси во Франции. Однако из-за примесей его не удавалось сплавить. Лишь в 1898 году французский химик П. Лебо, подвергнув электролизу двойной фторид калия и бериллия, получил достаточно чистые металлические кристаллы бериллия.

Большую работу по установлению состава соединений бериллия и его минералов провёл российский химик И.В.Авдеев (1818—1865). Именно он доказал, что оксид бериллия имеет состав BeO, а не Be2O3, как считалось.

Происхождение названия

Название бериллия произошло от названия драгоценных камней берилла (греч. beryllos), которое восходит к названию города Белур (Веллуру) в Южной Индии, недалеко от Мадраса; с древних времён в Индии были известны месторождения изумрудов. Изумруд, берилл и аквамарин имеют одинаковый состав — Be3Al2Si6O18, а цвет им придают примеси различных элементов. Из-за сладкого вкуса растворимых в воде соединений бериллия элемент вначале называли «глюциний» (от греч. glykys — сладкий).

Получение

Извлечение бериллия из его природных минералов (в основном берилла) включает в себя несколько стадий, при этом особенно важно отделить бериллий от сходного по свойствам и сопутствующего бериллию в минералах алюминия. Можно, например, сплавить берилл с гексафторосиликатом натрия Na2SiF6.

В результате сплавления образуются криолит Na3AlF6 — плохо растворимое в воде соединение, а также растворимый в воде фторобериллат натрия Na2[BeF4]. Его далее выщелачивают водой. Для более глубокой очистки бериллия от алюминия применяют обработку полученного раствора карбонатом аммония (NH4)2CO3. При этом алюминий оседает в виде гидроксида Al(OH)3, а бериллий остаётся в растворе в виде растворимого комплекса (NH4)2[Be(CO3)2]. Этот комплекс затем разлагают до оксида бериллия ВеО при прокаливании.

Другой метод очистки бериллия от алюминия основан на том, что оксиацетат бериллия Be4O(CH3COO)6, в отличие от оксиацатата алюминия [Al3O(CH3COO]+CH3COO-, имеет молекулярное строение и легко возгоняется при нагревании.

Известен также способ переработки берилла, в котором сначала берилл обрабатывают концентрированной серной кислотой при температуре 300 °C, а затем спёк выщелачивают водой. Сульфаты алюминия и бериллия при этом переходят в раствор. После добавления к раствору сульфата калия K2SO4 удаётся осадить алюминий из раствора в виде алюмокалиевых квасцов KAl(SO4)2·12H2O. Дальнейшую очистку бериллия от алюминия проводят так же, как и в предыдущем методе.

Наконец, известен и такой способ переработки берилла. Исходный минерал сначала сплавляют с поташем K2CO3. При этом образуются бериллат K2BeO2 и алюминат калия KAlO2.

После выщелачивания водой полученный раствор подкисляют серной кислотой. В результате в осадок выпадает кремниевая кислота. Из фильтрата далее осаждают алюмокалиевые квасцы, после чего в растворе из катионов остаются только ионы Ве2+. Из полученного тем или иным способом оксида бериллия ВеО затем получают фторид, из которого магнийтермическим методом восстанавливают металлический бериллий.

Металлический бериллий можно приготовить также электролизом расплава смеси BeCl2 и NaCl при температурах около 300°C. Раньше бериллий получали электролизом расплава фторобериллата бария Ba[BeF4]:

Применение

Легирование сплавов

Бериллий в основном используют как легирующую добавку к различным сплавам. Добавка бериллия значительно повышает твёрдость и прочность сплавов, коррозионную устойчивость поверхностей изготовленных из этих сплавов изделий. В технике довольно широко распространены бериллиевые бронзы типа БрБ (пружинные контакты). Добавка 0,5 % бериллия в сталь позволяет изготовить пружины, которые пружинят при красном калении.

Рентгенотехника

Бериллий слабо поглощает рентгеновское излучение, поэтому из него изготавливают окошки рентгеновских трубок (через которые излучение выходит наружу).

Ядерная энергетика

В атомных реакторах из бериллия изготовляют отражатели нейтронов, его используют как замедлитель нейтронов. В смесях с некоторыми α-радиоактивными нуклидами бериллий используют в ампульных нейтронных источниках, так как при взаимодействии ядер бериллия-9 и α-частиц возникают нейтроны: 9Ве(α, n)12C. Оксид бериллия является наиболее теплопроводным из всех оксидов и служит высокотеплопроводным высокотемпературным изолятором, и огнеупорным материалом(тигли), а кроме того наряду с металлическим бериллием служит в атомной технике как более эффективный замедлитель и отражатель нейтронов чем чистый бериллий, кроме того оксид бериллия в смеси с окисью урана применяется в качестве очень эффективного ядерного топлива. Фторид бериллия в сплаве с фторидом лития применяется в качестве теплоносителя и растворителя солей урана, плутония, тория в высокотемпературных жидкосолевых атомных реакторах. Фторид бериллия используется в атомной технике для варки стекла применяемого для регулирования небольших потоков нейтронов. Самый технологичный и качественный состав такого стекла -(BeF2-60 %,PuF4-4 %,AlF3-10 %, MgF2-10 %, CaF2-16 %). Этот состав наглядно показывает один из примеров применения соединений плутония в качестве конструкционного материала(частичное).

Лазерные материалы

В лазерной технике находит применение алюминат бериллия для изготовления твердотельных излучателей(стержней, пластин).

Аэрокосмическая техника

В производстве тормозов для аэрокосмической техники, тепловых экранов и систем наведения с бериллием не может конкурировать практически ни один конструкционный материал. Производство бериллидов применяемых как конструкционные материалы для двигателей и обшивки ракет и самолетов а так же в атомной технике.

Ракетное топливо

Бериллий самостоятельно, в виде раствора в жидком аммиаке, в виде гидрида бериллия, раствора боргидрида бериллия в жидком аммиаке применяется в качестве ракетного топлива с предельно высокими значениями удельного импульса, окислителями для таких топлив предпочтительны: жидкий фтор, смеси фтора с кислородом, окись фтора, озон и др.

Стоит отметить высокую токсичность и высокую стоимость металлического бериллия, и в этой связи приложены значительные усилия для выявления бериллийсодержащих топлив имеющих значительно меньшую общую токсичность и стоимость. Одним из таких соединений бериллия является гидрид бериллия.

Специальные сверхмощные взрывчатые вещества

Так же боргидрид бериллия и тонкодисперсный бериллиевый порошок пропитанные жидким кислородом либо окисью фтора, применяются (редко) как особо мощные взрывчатые вещества (ВВ). Особенность смесей на основе металлического бериллиевого порошка в смеси с плотным окислителем является то обстоятельство что в таких ВВ реализуется наиболее высокая массовая и объемная энергия взрыва, а так же и скорость детонации превышающая 14—15 000 м/сек(!), что в свою очередь позволяет создавать весьма мощные и компактные заряды. Так например бризантное действие стехиометрической смеси бериллия и жидкого кислорода в 12—13 раз большее чем у гексогена, и в 3—5 раз большее чем у Октонитрокубана. Сферический взрыв (имплозия) такой смеси создает давление в центре взрыва свыше 17 млн. атмосфер. Стехиометрическая смесь порошкообразного бериллия с жидким кислородом имеет энергию взрыва 24,4 Мдж/кг, что больше нежели чем у тротила (ТНТ=4,2 Мдж/кг) в 5,81 раза, объемная энергия взрыва такой смеси достигает 29,524 Мдж/кг.

Огнеупорные материалы

Файл:DSC00209.JPG

Оксид бериллия 99,9 %(изделие)

Оксид бериллия применяется в качестве очень важного огнеупорного материала в специальных случаях. Считается одним из лучших огнеупорных материалов и при этом это самый теплопроводный огнеупорный материал.

Биологическая роль и физиологические действие

В живых организмах бериллий, по-видимому, не несет никакой биологической функции. Его содержание в организме среднего человека (масса тела 70 кг) составляет 0,036 мг, ежедневное поступление с пищей — около 0,01 мг.

Летучие и растворимые соединения бериллия, а также пыль, содержащая бериллий и его соединения, очень токсичны. Бериллий замещает в ферментах магний и обладает ярко выраженным аллергическим и канцерогенным действием. Его присутствие в атмосферном воздухе приводит к тяжелому заболеванию органов дыхания — бериллиозу. Следует отметить, что эти заболевания могут возникнуть через 10—15 лет после прекращения контакта с бериллием. Для воздуха ПДК для бериллия составляет 0,001 мг/м3.

Известны случаи вымирания сотрудников целых лабораторий физиков, работавших с бериллием (бериллиевые фольги прозрачны для рентгеновских лучей).

См. также

Соединения бериллия

Ссылки


Периодическая система элементов
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Uub Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
Нет изображения
У этой статьи нет иллюстраций.
Вы можете помочь проекту, добавив их (с соблюдением правил использования изображений).
Для поиска иллюстраций можно:
  • попробовать воспользоваться инструментом FIST: нажмите эту ссылку, чтобы начать поиск;
  • попытаться найти изображение на Викискладе;
  • просмотреть иноязычные варианты статьи (если они есть);
  • см. также Наука:Источники изображений.


af:Berillium ar:بيريليوم ast:Beriliu az:Berillium bg:Берилий bs:Berilijum ca:Beril·li co:Berilliu cs:Beryllium cy:Beriliwm da:Beryllium de:Beryllium el:Βηρύλλιο en:Beryllium eo:Berilio es:Berilio et:Berüllium eu:Berilio fi:Beryllium fr:Béryllium ga:Beirilliam gl:Berilio (elemento) he:בריליום hr:Berilij hu:Berillium id:Berilium io:Berilio is:Beryllín it:Berillio ja:ベリリウム jbo:jinmrberilo ko:베릴륨 ku:Berîlyûm la:Beryllium lb:Beryllium lt:Berilis lv:Berilijs mi:Konuuku mk:Берилиум ml:ബെറിലിയം ms:Berilium nl:Beryllium nn:Beryllium no:Beryllium oc:Berilli pl:Beryl (pierwiastek) pt:Berílio sh:Berilijum simple:Beryllium sk:Berýlium sl:Berilij sr:Берилијум sv:Beryllium th:เบริลเลียม tr:Berilyum ug:Bérilliy uk:Берилій uz:Berilliy vi:Berili zh:铍 zh-yue:鈹



  1. Википедия Бериллий адрес
  2. Викисловарьадрес
  3. Викицитатникадрес
  4. Викиучебникадрес
  5. Викитекаадрес
  6. Викиновостиадрес
  7. Викиверситетадрес
  8. Викигидадрес

Выделить Бериллий и найти в:

  1. Вокруг света адрес
  2. Академик адрес
  3. Астронет адрес
  4. Элементы адрес
  5. Научная Россия адрес
  6. Кругосвет адрес
  7. Научная Сеть
  8. Традицияадрес
  9. Циклопедияадрес
  10. Викизнаниеадрес
  1. Google
  2. Bing
  3. Yahoo
  4. Яндекс
  5. Mail.ru
  6. Рамблер
  7. Нигма.РФ
  8. Спутник
  9. Google Scholar
  10. Апорт
  11. Онлайн-переводчик
  12. Архив Интернета
  13. Научно-популярные фильмы на Яндексе
  14. Документальные фильмы
  1. Список ru-вики
  2. Вики-сайты на русском языке
  3. Список крупных русскоязычных википроектов
  4. Каталог wiki-сайтов
  5. Русскоязычные wiki-проекты
  6. Викизнание:Каталог wiki-сайтов
  7. Научно-популярные сайты в Интернете
  8. Лучшие научные сайты на нашем портале
  9. Лучшие научно-популярные сайты
  10. Каталог научно-познавательных сайтов
  11. НАУКА В РУНЕТЕ: каталог научных и научно-популярных сайтов

  • Страница 0 - краткая статья
  • Страница 1 - энциклопедическая статья
  • Разное - на страницах: 2 , 3 , 4 , 5
  • Прошу вносить вашу информацию в «Бериллий 1», чтобы сохранить ее

Комментарии читателей:

Advertisement