BERILIS: ISTORIJA, STRUKTŪRA, SAVYBĖS, PANAUDOJIMAS - CHEMIJA - 2025

Berilis yra Metalo elementas, priklausanti 2 grupei arba IIA periodinės lentelės. Tai lengviausias grupės šarminių žemių metalas, kurį simbolizuoja Be. Jo atomas ir katijonai taip pat yra mažesni nei giminingų junginių (Mg, Ca, Sr …).

Dėl neįprasto krūvio tankio šis metalas paprastai neatsiranda izoliuotai. Yra žinoma apie 30 mineralų, tarp kurių yra: berilis (3BeO · Al ₂ O ₃ · 6SiO ₂ · 2H ₂ O), bertranditas (4BeO.2SiO ₂ .2H ₂ O), chrizoberilas (BeAl ₂ O ₄ ) ir fenaite (būkite ₂ Si ₄ ).

Metaliniai berilio grynuoliai. Šaltinis: W. Oelen

Smaragdas, brangakmenis, yra berilio variantas. Tačiau grynas berilis nėra toks ryškus; jis turi blyškiai pilkšvą blizgesį (vaizdas iš viršaus) ir yra gautas kaip sėklos ar pastilės.

Berilis pasižymi būdingomis fizinėmis savybėmis. Jis turi mažą tankį; didelis šilumos ir elektros laidumas, taip pat jo šiluminė talpa ir šilumos išsiskyrimas; tai nėra magnetinis metalas; be to, jis turi tinkamą standumo ir elastingumo derinį.

Dėl visų šių savybių berilis tapo metalu, kurį galima pritaikyti daugelyje sričių, pradedant jo naudojimu vario lydiniuose įrankiams gaminti, baigiant naudojimu raketose, lėktuvuose, automobiliuose, branduoliniuose reaktoriuose, rentgeno įrangoje, rezonansu. branduolinis magnetinis ir kt.

Berilis turi 10 žinomų izotopų, nuo ⁵ Be iki ¹⁴ Be, o ⁹ Be yra vienintelis stabilus. Taip pat tai yra labai toksiškas metalas, kuris ypač veikia kvėpavimo sistemą, todėl jo naudojimas yra ribotas.

Jo atradimo istorija

Berilį 1798 m. Atrado Louis-Nicolas Vauguelinas kaip mineralinio berilio kompozicinį elementą, aliuminio ir berilio silikatą.

Vėliau 1828 m. Vokiečių chemikui Fredericui Wöhleriui pavyko išskirti berilį, reaguojant kaliui su berilio chloridu platinos tiglyje.

Tuo pat metu ir nepriklausomai prancūzų chemikas Antoine'as Bussy taip pat pasiekė berilio išskyrimą. Wöhleris pirmasis pasiūlė metalui pavadinti berilį.

Dabartinis jo pavadinimas gautas 1957 m., Nes anksčiau jis buvo žinomas kaip glicinas dėl kai kurių jo druskų saldaus skonio. Bet norint nepainioti su kitais saldaus skonio junginiais ir augalu, vadinamu glicinu, buvo nuspręsta jį pervadinti beriliu.

Berilio struktūra

Berilio kristalinė struktūra. Šaltinis: Vartotojas: „Dornelf“

Berilis yra lengviausias iš šarminių žemės metalų, ir turėtų būti tikimasi, kad jo atomų tūris bus mažiausias iš visų. Berilio atomai sąveikauja tarpusavyje per metalinį ryšį taip, kad jų „elektronų jūra“ ir atstūmimai tarp branduolių formuoja susidarančio kristalo struktūrą.

Tada susidaro juodieji berilio kristalai. Šie kristalai turi šešiakampę struktūrą (viršutinis vaizdas), kur kiekvienas Be atomas turi šešis šoninius kaimynus, o dar trys plokštumose aukščiau ir žemiau.

Kadangi kristalai yra juodi, naudinga įsivaizduoti, kad šešiakampės struktūros juodi taškai yra pakeisti berilio atomais. Tai yra viena iš kompaktiškiausių metalo konstrukcijų; ir prasminga, kad labai maži Be atomai yra „suspausti“ tiek, kad būtų išvengta mažiausio tuštumos ar skylių skaičiaus tarp jų.

Elektroninė konfigūracija

1s ² 2s ²

Kuris lygus 4 elektronams, iš kurių 2 yra valentingi. Jei paskelbsite elektroną į 2p orbitalę, turėsite du sp hibridinius orbitalius. Taigi berilio junginiuose gali būti linijinės geometrijos, X-Be-X; pavyzdžiui, išskirta BeCl ₂ molekulė , Cl-BeCl.

Savybės

Fizinis aprašymas

Blizgantis, trapus, stačiai pilkas kietas.

Lydymosi temperatūra

1287 ° C.

Virimo taškas

2471 ° C.

Tankis

- 1,848 g / cm ³ kambario temperatūroje.

- 1,69 g / cm ³ lydymosi vietoje (skysta būsena).

Atominis radijas

112 val.

Kovalentinis spindulys

90 val.

Atomo tūris

5 cm ³ / mol.

Savitoji šiluma

1,824 J / g · mol esant 20 ° C temperatūrai.

Lydymosi šiluma

12,21 kJ / mol.

Garinimo šiluma

309 kJ / mol.

Elektronegatyvumas

1.57 pagal Paulingo skalę.

Standartinis potencialas

1,70 V

Garso greitis

12 890 m / s.

Šiluminis plėtimasis

11,3 µm / m · K esant 25 ° C temperatūrai.

Šilumos laidumas

200 m / m K.

Cheminės savybės

Berilis yra padengtas berilio oksido (BeO) sluoksniu, kuris apsaugo jį ore kambario temperatūroje. Berilio oksidacija vyksta aukštesnėje nei 1000 ºC temperatūroje, todėl gaunami berilio oksidas ir berilio nitridas.

Jis taip pat atsparus azoto rūgšties 15 M veikimui. Tačiau jis ištirpsta druskos rūgštyje ir šarmuose, tokiuose kaip natrio hidroksidas.

Programos

Įrankių gamyba

Berilis sudaro lydinius su variu, nikeliu ir aliuminiu. Visų pirma, lydinys su variu sukuria didelio kietumo ir atsparumo įrankius, kurie sudaro tik 2% lydinio svorio.

Šie įrankiai neduoda kibirkščių, kai smogia geležis, o tai leidžia juos naudoti aplinkoje, kurioje yra daug degių dujų.

Dėl mažo tankio jis turi lengvą svorį, kuris kartu su standumu leidžia jį naudoti kosminiuose orlaiviuose, raketose, raketose ir lėktuvuose. Lydinys su beriliu buvo naudojamas gaminant automobilių dalis. Jis taip pat buvo naudojamas spyruoklių gamyboje.

Dėl didelio kietumo, kurį berilis suteikia savo lydiniams, jie buvo naudojami stabdant karinius orlaivius.

Veidrodžių gamyba

Berilis buvo naudojamas veidrodžių gamyboje dėl jo stabilumo matmenų ir galimybės būti labai šlifuotam. Šie veidrodžiai naudojami palydovuose ir priešgaisrinėse sistemose. Be to, jie naudojami kosminiuose teleskopuose.

Esant jonizuojančiai radiacijai

Berilis yra mažo tankio elementas, todėl jį galima laikyti skaidriu rentgeno spinduliuotei.Ši savybė leidžia jį naudoti statant vamzdžių langus, skleidžiančius rentgeno spindulius, pramoniniam naudojimui ir atliekant medicininę diagnozę. .

Taip pat berilis naudojamas radioaktyviųjų spinduliuotės detektorių languose.

Magnetą sukuriančioje įrangoje

Tarp berilio savybių yra tai, kad tai nėra magnetinis elementas. Tai leidžia jį naudoti gaminant gaminius, skirtus magnetinio rezonanso vaizdo įrangai, kurioje sukuriami didelio intensyvumo magnetiniai laukai, sumažinantys bet kokius trukdžius.

Branduoliniai reaktoriai

Dėl aukštos lydymosi temperatūros jis buvo pritaikytas branduoliniuose reaktoriuose ir keramikoje. Berilis naudojamas kaip branduolinių reakcijų moderatorius ir kaip neutronų gamintojas:

⁹ Būti + ⁴ He (α) => ¹² C + n (neutronas)

Manoma, kad iš milijono berilio atomų, bombarduojamų α dalelių, susidaro iki 30 milijonų neutronų. Būtent ši branduolinė reakcija leido aptikti neutroną.

Jamesas Chadwickas bombardavo berilio atomus su α (He) dalelėmis. Tyrėjas pastebėjo subatominių dalelių išsiskyrimą be elektros krūvio, dėl ko buvo atrasti neutronai.

Metalo apsauga

Ant metalų paviršiaus pridedant tokį kiekį berilio, kuris gali būti oksiduojamas, jie šiek tiek apsaugo. Pavyzdžiui, sumažėja magnio degumas ir pailgėja sidabro lydinių blizgesys.

Kur tai yra?

Berilis randamas pegmatite, susijusiame su žėručio, žemės paviršiaus ir kvarco. Naudojant flotavimo metodą, atskiriamas berilio ir žemės paviršiaus šparago mišinys. Vėliau lauko špagas ir berilis koncentruojami ir apdorojami kalcio hipochloritu.

Po apdorojimo sieros rūgštimi ir kalio sulfonatu, praskiedžiant, berilo flotacija nustatoma, atskiriant ją nuo žemės paviršiaus.

Berilis yra apdorojamas natrio fluorosilikatu ir soda 770 ° C temperatūroje, kad susidarytų natrio fluorobilatas, aliuminio oksidas ir silicio dioksidas. Tada iš natrio fluoroberilato tirpalo su natrio hidroksidu nusodinamas berilio hidroksidas.

Berilio fluoridas susidaro reaguojant berilio hidroksidui su amoniako vandenilio fluoridu, susidarant amonio tetrafluoroberilatui. Jis kaitinamas, kad susidarytų berilio fluoridas, kuris karštu būdu apdorojamas magniu, kad būtų galima išskirti berilį.

Pavojai

Berilis kaip smulkiai suskaidytas metalas tirpalų, sausų miltelių ar dūmų pavidalu, yra labai toksiškas ir gali sukelti dermatitą. Tačiau didžiausią toksiškumą sukelia įkvėpus.

Iš pradžių berilis gali sukelti padidėjusį jautrumą ar alergiją, kuri gali išsivystyti į beriliozę ar lėtinę berilio ligą (CBD). Tai rimta liga, kuriai būdingas plaučių talpos sumažėjimas.

Ūminė liga yra reta. Lėtinės ligos metu granulomos formuojasi visame kūne, ypač plaučiuose. Lėtinė beriliozė sukelia progresuojantį dusulį, kosulį ir bendrą silpnumą (asteniją).

Ūminė beriliozė gali būti mirtina. Beriliozės metu palaipsniui prarandama kvėpavimo funkcija, nes sutrinka kvėpavimo takų dujų srautas ir sumažėja arterinio kraujo deguonies kiekis.

Nuorodos

1. Karališkoji chemijos draugija. (2019 m.). Berilis. Atkurta iš: rsc.org
2. Nacionalinis biotechnologijų informacijos centras. (2019 m.). Berilis. „PubChem“ duomenų bazė. Atkurta iš: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2019 m. Kovo 15 d.). Faktai apie berilį. Atgauta iš: thinkco.com
4. Vikipedija. (2019 m.). Berilis. Atkurta iš: en.wikipedia.org
5. „Lenntech BV“ (2019 m.). Berilis-Be. Atkurta iš: lenntech.com
6. Korporacija „Materio“. (2019 m.). Sužinokite apie berilio elementą Atkurta iš: beryllium.com
7. D. Michaudas. (2016 m. Balandžio 12 d.). Berilio perdirbimo ir gavybos problema. 911 metalurgė. Atgauta iš: 911metallurgist.com
8. Timothy P. Hanusa. (2016 m. Sausio 5 d.). Berilis. „Encyclopædia Britannica“. Atkurta iš: britannica.com
9. Lee S. Newmanas. (2014). Berilio liga. MSD vadovas. Atkurta iš: msdmanuals.com