Бериллий

Содержание
  1. Бериллий — металл настоящего и будущего
  2. История
  3. Свойства
  4. Минералы, добыча
  5. Производство
  6. Применение
  7. Плюсы и минусы
  8. Цена
  9. БЕРИ́ЛЛИЙ
  10. Историческая справка
  11. Распространённость в природе
  12. Получение
  13. Бериллий
  14. История
  15. Происхождение названия
  16. Нахождение в природе
  17. Физические свойства
  18. Получение
  19. Легирование сплавов
  20. Рентгенотехника
  21. Ядерная энергетика
  22. Лазерные материалы
  23. Аэрокосмическая техника
  24. Ракетное топливо
  25. Огнеупорные материалы
  26. Биологическая роль и физиологическое действие
  27. Дополнительная информация по Бериллию
  28. Бериллий – свойства, применения сплавы бериллия | XLOM.RU – это лучший портал о металлоломе и вторсырье в России!
  29. Физические свойства бериллия
  30. Химические свойства бериллия
  31. Получение бериллия
  32. Применение бериллия
  33. Опасен ли бериллий?
  34. Случай в истории СССР
  35. История открытия и свойства металла бериллий
  36. История открытия
  37. Запасы и месторождения
  38. Добыча и промышленное получение
  39. Свойства и характеристики
  40. Физические
  41. Химические
  42. Механические
  43. Где используется бериллий?
  44. Влияние на организм
  45. Сплавы

Бериллий — металл настоящего и будущего

Бериллий

› Металлы

10.10.2020

Бериллий — металл удивительный. Скромный (долго прятался в «тени» алюминия и его соединений); уже обнаруженный, был объявлен непригодным к использованию. Хотя гениальный Ферсман назвал «скромника» металлом будущего.

История

Алюминий и бериллий — близнецы по свойствам. Даже сейчас с современными приборами и методами сложно отличить этих «братьев». Удивительно, что Луи Воклену в конце XVIII удалось открыть новый окисел. Через 30 лет получили некоторое количество нового металла, сильно загрязненного примесями.

А 70 лет спустя методом электролиза получили чистый продукт. На этом история с поиском и выделением чистого бериллия прекратилась. Ведь о нем сказали, что «практического применения не имеет».

Свойства

Бериллий (Beryllium, в формулах Be) — щелочноземельный металл, в таблице Менделеева имеет атомный № 4.

Характеристики:

  1. Относится к металлам серебристо-белого цвета.
  2. Твердый, но хрупкий (тверже, чем другие легкие металлы).
  3. Высокий модуль упругости.
  4. Кристаллическая структура решетки гексагональная.

Имеет один стабильный изотоп 9Be.

Свойства атомаНазвание, символ, номерАтомная масса(молярная масса)Электронная конфигурацияРадиус атомаХимические свойстваКовалентный радиусРадиус ионаЭлектроотрицательностьЭлектродный потенциалСтепени окисленияЭнергия ионизации(первый электрон)Термодинамические свойства простого веществаПлотность (при н. у.)Температура плавленияТемпература кипенияУд. теплота плавленияУд. теплота испаренияМолярная теплоёмкостьМолярный объёмКристаллическая решётка простого веществаСтруктура решёткиПараметры решёткиОтношение c/aТемпература ДебаяПрочие характеристикиТеплопроводностьНомер CAS
Бери́ллий / Beryllium (Be), 4
9,012182(3)[1] а. е. м. (г/моль)
[ He ] 2s²
112 пм
90 пм
35 (+2e) пм
1,57 (шкала Полинга)
−1,69 В
+2 ; 0
 898,8 (9,32) кДж/моль (эВ)
1,848 г/см³
1551 K (1278 °C, 2332 °F)
3243 K (2970 °C, 5378 °F)
12,21 кДж/моль
309 кДж/моль
16,44[2] Дж/(K·моль)
5,0 см³/моль
гексагональная
a=2,286 Å; c=3,584 Å
1,567
1000 K
(300 K) 201 Вт/(м·К)
7440-41-7

Рекомендуем:  КРЕМНИЙ – он нужен всем

Химические свойства:

  1. На воздухе покрывается оксидной пленкой.
  2. Реагирует с разбавленными кислотами; концентрированная HNO3 пассивирует бериллий.
  3. Не реагирует с водородом даже при нагреве, но легко образует соединения с углеродом, галогенами и серой.
  4. Проявляет свойства как металлов, так и неметаллов — типичный аморфный металл.

Минералы, добыча

Месторождениями бериллиевых минералов обладают:

  • Аргентина;
  • Бразилия;
  • Казахстан;
  • Индия.

В России добычу этих минералов можно производить в Свердловской области и Бурятии.

Бериллий, чистота более 99%, поликристаллический фрагмент

В природе около 30 бериллийсодержащих минералов:

  • берилл;
  • хризоберилл;
  • фенакит;
  • гельвин;
  • бертрандит.

Россия утратила сырьевую и производственную независимость в производстве бериллиевых концентратов.

Производство

Способы получения чистого бериллия предполагают использование сложных и грязных процессов.

На мировом рынке три страны с полным циклом производства:

Применение

Чистый бериллий имеет стратегическое значение.

Оксид бериллия 99,9 % (изделие)

Применение этого легкого металла оправдано в аэрокосмической, электронной промышленности, в медицине и ВПК.

Бериллий применяют для:

  1. Производства гамма-детекторов, рентгеновских трубок.
  2. Замедления нейтронов в атомных реакторах.
  3. Производства гироскопов для ракет, искусственных спутников Земли.
  4. В составе сплавов значительно улучшает их твердость и пластичность.

Плюсы и минусы

ДостоинстваНедостатки
Относится к самым легким и прочным элементамХрупкость металла
Самое низкое (среди металлов) сечение захвата нейтронов, высокое значение их отраженияВредность, токсичность бериллия и его пыли
Сплавы с Be сочетают твердость и пластичностьВысокая цена

Бериллиевая бронза не искрит; редкое качество, используют для работы в шахтах.

Цена

Цена металлического бериллия зависит от продавца:  от 7 070 до 10 800 рублей за килограмм.

Стоимость соединений (рублей за килограмм):

  • BeWO4 — 1420 000;
  • BeZrO3 — 13 000;
  • BeAl2O4 — 13 000 000.

Бериллий — металл настоящего и будущего Ссылка на основную публикацию

Источник: https://TheMineral.ru/metally/berillij

БЕРИ́ЛЛИЙ

Бериллий

Авторы: А. А. Елисеев, Ю. Д. Третьяков

БЕРИ́ЛЛИЙ (лат. Beryllium), $\ce{Be}$, хи­мич. эле­мент II груп­пы ко­рот­кой фор­мы (2-й груп­пы длин­ной фор­мы) пе­рио­дич. сис­те­мы; ат. н. 4, ат. м. 9,01218. В при­ро­де встре­ча­ет­ся в осн.

ста­биль­ный нук­лид $\ce{9Be}$, в сле­до­вых ко­ли­че­ст­вах – ра­дио­нук­лид $\ce{{10}Be}$ ($T_{1/2}$ 1,6·106 лет); из 7 ис­кус­ст­вен­но по­лу­чен­ных ра­дио­нук­ли­дов наи­бо­лее ус­той­чи­вый – $\ce{7Be}$ (элек­трон­ный за­хват, $T_{1/2}$ 53,2 сут).

Историческая справка

Ми­не­ра­лы Б. – аквамаpин, изум­руд, алек­сан­д­рит и дp. – ис­поль­зо­ва­лись в юве­лир­ном де­ле ещё до н. э.; назв. «бе­рилл» встре­ча­ет­ся в греч. и лат. ан­тич­ных про­из­ве­де­ни­ях. В 1798 франц. хи­мик Л.

 Во­клен опи­сал из­вле­чён­ную им из ми­не­ра­ла берил­ла не­из­вест­ную ра­нее «зем­лю» – ок­сид Б. Ме­тал­лич. Б. по­лу­чен в 1828 Ф. Вёлеpом в Геpмании и А. Бюс­си во Фpанции вос­ста­нов­ле­ни­ем хло­ри­да Б. ка­ли­ем. На­зва­ние эле­мен­та про­ис­хо­дит от греч.

βηρύλλιον, умень­шит. от βήρυλλος – бе­рилл.

Распространённость в природе

Со­дер­жа­ние Б. в зем­ной ко­ре 6·10–4% по мас­се. В сво­бод­ном ви­де не встре­чает­ся.

 Важ­ней­шие бе­рил­лие­вые ми­не­ра­лы, вхо­дя­щие в со­став бе­рил­лие­вых руд: бе­рилл $\ce{3BeO·Al_2O_3·6SiO_2}$ и его раз­но­вид­но­сти, фе­на­кит $\ce{2BeO·SiO_2}$, бер­тран­дит $\ce{4BeO·2SiO_2·H_2O}$, гель­вин $\ce{(Mn,Fe,Zn)_4[BeSiO_4]_3S}$. Ми­ро­вое производство Б. ок. 360 т/год, за­па­сы ок. 400 тыс. т.

Получение

Б. из­вле­ка­ют из руд не­сколь­ки­ми ме­то­да­ми. Сер­но­кис­лот­ный ме­тод за­клю­ча­ет­ся в спе­ка­нии руд­но­го кон­цен­тра­та с $\ce{Na_2CO_3}$ или $\ce{CaCO_3}$, об­ра­бот­ке спе­ка кон­цент­рир. $\ce{H_2SO_4}$ при темп-ре ок. 300 °C.

К об­ра­зо­вав­шим­ся суль­фа­там Б. и алю­ми­ния до­бав­ля­ют суль­фат ка­лия. В ре­зуль­та­те кри­стал­ли­зу­ют­ся пло­хо раст­во­ри­мые алю­мо­ка­лие­вые квас­цы $\ce{KAl(SO_4)_2·12H_2O}$.

Ра­створ об­ра­ба­ты­ва­ют $\ce{NaOH}$; при ки­пя­че­нии об­ра­зу­ет­ся $\ce{Be(OH)_2}$.

Фто­рид­ный ме­тод ос­но­ван на спе­ка­нии кон­цен­тра­та с $\ce{Na_2[SiF_6]}$, ко­то­рый раз­ла­га­ет­ся при на­гре­ва­нии с вы­де­ле­ни­ем ле­ту­че­го $\ce{SiF_4}$ (ле­ту­честь $\ce{SiF_4}$ ог­ра­ни­чи­ва­ет при­ме­не­ние дан­но­го ме­то­да).

При этом обра­зу­ет­ся тетpафтоpобеpиллат на­трия $\ce{Na_2[BeF_4]}$, рас­тво­ри­мый в во­де, в от­ли­чие от крио­ли­та $\ce{Na_3[AlF_6]}$, об­ра­зуе­мо­го алю­ми­ни­ем. Из раст­во­ра $\ce{Na_2[BeF_4]}$ дей­стви­ем $\ce{NaOH}$ осаж­да­ют $\ce{Be(OH)_2}$. Даль­ней­шую очи­ст­ку Б.

про­во­дят, ис­поль­зуя рас­тво­ри­мый кар­бо­нат­ный ком­плекс Б. $\ce{(NH_4)_2[Be(CO_3)_2]}$ или суб­ли­ма­цию ок­со­аце­та­та Б. $\ce{Be(OH)_2}$ пе­ре­во­дят в $\ce{BeF_2}$ ли­бо $\ce{BeCl_2}$. Ме­тал­лический Б. по­лу­ча­ют вос­ста­нов­ле­ни­ем $\ce{BeF_2}$ маг­ни­ем при темп-ре ок.

1300 °C или элек­тро­ли­зом рас­пла­ва сме­си хло­ри­дов Б. и на­трия. Очи­ст­ку Б. про­во­дят ва­ку­ум­ной дис­тил­ля­ци­ей или зон­ной плав­кой.

Бериллий

Бериллий

Бериллий Свойства атома Химические свойства Термодинамические свойства простого вещества Кристаллическая решётка простого вещества
Атомный номер 4
Внешний вид простого веществамягкий металл серебристо-белого цвета
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
Ковалентный радиус 90 пм
Радиус иона 35 (+2e) пм
Электроотрицательность (по Полингу) 1.57
Электродный потенциал −1,69 В
Степени окисления 2; 1
Плотность 1,848 г/см³
Молярная теплоёмкость 16,44 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
Структура решётки гексагональная
Параметры решётки a=2,286; c=3,584 Å
Отношение c/a 1,567
Температура Дебая 1000 K
Be 4
9,012182
[He]2s2
Бериллий

Бериллий химический элемент главной подгруппы второй группы, второго периода периодической системы химических элементов Д.И.Менделеева, с атомным номером 4. Обозначается символом Be (Beryllium). Простое вещество бериллий (CAS-номер: 7440-41-7)— мягкий высокотоксичный металл серого цвета, имеет весьма высокую стоимость.

История

Воклен, Луи Никола

Открыт в 1798г. французским химиком Луи Никола Вокленом. Большую работу по установлению состава соединений бериллия и его минералов провёл русский химик И.В.Авдеев (1818—1865). Именно он доказал, что оксид бериллия имеет состав BeO, а не Be2O3, как считалось ранее.

Происхождение названия

Схема строения атома бериллия

Определение элемента бериллий произошло от названия минерала берилла (beryllos) (силикат бериллия и алюминия, Be3Al2Si6O18), которое восходит к названию города Белур (Веллуру) в Южной Индии, недалеко от Мадраса; с древних времён в Индии были известны месторождения изумрудов— разновидности берилла. Из-за сладкого вкуса растворимых в воде соединений бериллия элемент вначале называли «глюциний» (от греч. glykys— сладкий).

Нахождение в природе

Изотоп 8Be отсутствует в природе, поскольку является крайне нестабильным и имеет период полураспада 10−18 с. Стабильным является 9Be. Кроме 9Be в природе встречаются радиоактивные изотопы 7Be и 10Be.

бериллия в земной коре— около 3,5 г/т, обычно он встречается как примесь к различным минералам.

Известно более 30 собственно бериллиевых минералов, но только 6 из них считаются более-менее распространёнными: берилл, хризоберилл, бертрандит, фенакит, гельвин, даналит.

Промышленное значение имеет в основном берилл, в РФ (Республика Бурятия) разрабатывается фенакит-бертрандитовое Ермаковское месторождение.

Разновидности берилла считаются драгоценными камнями: аквамарин — голубой, зеленовато-голубой, голубовато-зеленый; изумруд— густо-зеленый, ярко-зеленый; гелиодор — желтый; известны ряд других разновидностей берилла, различающихся окраской (темно-синие, розовые, красные, бледно-голубые, бесцветные и др.). Цвет бериллу придают примеси различных элементов.

Физические свойства

Бериллий— мягкий, но не пластичный (легко разрушается) металл серебристо-белого цвета. Имеет высокий (в связи с чем ему ошибочно приписывается высокая твёрдость) модуль упругости— 300 ГПа (у сталей— 200—210 ГПа). На воздухе активно покрывается стойкой оксидной плёнкой BeO.

Модуль продольной упругости (модуль Юнга) 300 ГПа (312кгс/мм2). Механические свойства Бериллия зависят от чистоты металла, величины зерна и текстуры, определяемой характером обработки.

Предел прочности Бериллия при растяжении 200—550 Мн/м2(20-55 кгс/мм2), удлинение 0,2-2%, что при таком высоком модуле упругости обеспечивает его хрупкость. Обработка давлением приводит к определенной ориентации кристаллов.

Возникает анизотропия, становится возможным значительное улучшение свойств. Предел прочности в направлении вытяжки доходит до 400—800 Мн/м2(40-80 кгс/мм2), предел текучести 250—600 Мн/м2(25-60 кгс/мм2), а относительное удлинение до 4-12%.

Механические свойства в направлении, перпендикулярном вытяжке, почти не меняются. Бериллий— хрупкий металл; его ударная вязкость 10-50 кДж/м2 (0,1-0,5 кгс·м/см2). Температура перехода Бериллия из хрупкого состояния в пластическое 200—400°C.

Получение

В виде простого вещества в XIX веке бериллий получали действием калия на безводный хлорид бериллия:

В настоящее время бериллий получают, восстанавливая его фторид магнием:

,

либо электролизом расплава смеси хлоридов бериллия и натрия. Исходные соли бериллия выделяют при переработке бериллиевой руды.

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 BeB (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.

Конструкционные материалы на основе бериллия обладают одновременно и лёгкостью, и прочностью, и стойкостью к высоким температурам. Будучи в 1,5 раз легче алюминия, эти сплавы в то же время прочнее многих специальных сталей.

Налажено производство бериллидов применяемых как конструкционные материалы для двигателей и обшивки ракет и самолетов, а так же в атомной технике.

Ракетное топливо

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.

Огнеупорные материалы

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 физиологическое действие

В живых организмах бериллий не несёт какой-либо значимой биологической функции. Однако бериллий может замещать магний в некоторых ферментах, что приводит к нарушению их работы. Нормальное содержание бериллия в организме взрослого человека (при массе тела 60 кг) составляет 0,031мг, ежедневное поступление с пищей— около 0,01мг.

Бериллий— ядовит: Летучие (и растворимые) соединения бериллия, в том числе и пыль, содержащая соединения бериллия, высокотоксичны.

Для воздуха ПДК (предельно допустимые концентрации) вещества в пересчёте на бериллий составляет 0,001 мг/м³. Бериллий обладает ярко выраженным аллергическим и канцерогенным действием.

Вдыхание атмосферного воздуха содержащего бериллий приводит к тяжёлому заболеванию органов дыхания — бериллиозу.

Дополнительная информация по Бериллию

Соединения бериллия

Бериллий, Beryllium, Be (4)
Содержащие бериллий минералы (драгоценные камни) — берилл, смарагд, изумруд, аквамарин и др.- известны с глубокой древности. Некоторые из них добывались на Синайском полуострове еще в XVII в. до н. э. В Стокгольмском папирусе (III в.) описываются способы изготовления поддельных камней.

Название берилл встречается у греческих и латинских (Beryll) античных писателей и в древнерусских произведениях, например в «Изборнике Святослава» 1073 г., где берилл фигурирует под названием вируллион. Исследование химического состава драгоценных минералов этой группы началось, однако, лишь в конце XVIII в.

с наступлением химико-аналитического периода.

Первые анализы (Клапрот, Биндгейм и др.) не обнаружили в берилле ничего особенного.

В конце XVIII в. известный минералог аббат Гаюи обратил внимание на полное сходство кристаллического строения берилла из Лиможа и смарагда из Перу. Вокелен произвел химический анализ обоих минералов (1797) и обнаружил в обоих новую землю, отличную от алюмины.

Получив соли новой земли, он установил, что некоторые из них обладают сладким вкусом, почему и назвал новую землю глюцина (Glucina) от греческого — сладкий. Новый элемент, содержащийся в этой земле, был назван соответственно глюцинием (Glucinium). Это название употреблялось во Франции в XIX в.

, существовал даже символ — Gl.

Клапрот, будучи противником наменования новых элементов по случайным свойствам их соединений, предложил именовать глюциний бериллием (Beryllium), указав, что сладким вкусом обладают соединения и других элементов. Металлический бериллий был впервые получен Велером и Бусси в 1728 г. путем восстановления хлорида бериллия металлическим калием.

Отметим здесь выдающиеся исследования русского химика И.В.Авдеева по атомному весу и составу окисла бериллия (1842). Авдеев установил атомный вес бериллия 9,26 (совр.9,0122), тогда как Берцелиус принимал его равным 13,5, и правильную формулу окисла.

О происхождении названия минерала берилл, от которого образовано слово бериллий, существует несколько версий. А. М. Васильев (по Диргарту) приводит следующее мнение филологов: латинское и греческое названия берилла могут быть сопоставлены с практритским veluriya и санскритским vaidurya.

Последнее является названием некоторого камня и происходит от слова vidura (очень далеко), что, по-видимому, означает какую-то страну или гору. Мюллер предложил другое объяснение: Vaidurya произошло от первоначального vaidarya или vaidalya, а последнее от vidala (кошка). Иначе говоря, vaidurya означает приблизительно «кошачий глаз».

Рай указывает, что в санскрите топаз, сапфир и коралл считались кошачьим глазом. Третье объяснение дает Липпман, который считает, что слово берилл обозначало какую-то северную страну (откуда поступали драгоценные камни) или народ.

В другом месте Липпман отмечает, что Николай Кузанский писал, что немецкое Brille (очки) происходит от варварско-латинского berillus. Наконец, Лемери, объясняя слово берилл (Beryllus), указывает, что Berillus, или Verillus, означает «мужской камень».

В русской химической литературе начала XIX в.

глюцина называлась — сладимая земля, сладозем (Севергин, 1815), сладкозем (Захаров, 1810), глуцина, глицина, основание глицинной земли, а элемент именовался глицинием, глицинитом, глицием, сладимцем и пр. Гизе предложил название бериллий (1814). Гесс, однако,придерживался названия глиций; его употреблял в качестве синонима и Менделеев (1-е изд. «Основ химии»).

Источник: http://himsnab-spb.ru/article/ps/be/

Бериллий – свойства, применения сплавы бериллия | XLOM.RU – это лучший портал о металлоломе и вторсырье в России!

Бериллий

История открытия бериллия начинается с XVIII столетия, в конце которого французский химик Л. Воклен пытался установить, чем схож по химическому составу ценный минерал бериллия с изумрудом. Из последнего минерала он и выделил оксид элемента BeO. Получить металлический бериллий удалось лишь 30 лет спустя в 1828 году.

Пройдет еще семидесятилетие, прежде чем другой француз – Поль Лебо синтезирует чистые металлические кристаллы вещества посредством электролиза бериллия и двойного фторида калия. Ученый пошел далее, испытав кристаллический порошок на вкус, откуда и пошло изначальное название элемента – глюциний (glykуs – сладкий в переводе с греческого).

Кстати, во Франции наименование бериллий – Be часто сопровождается Glicinium – Gl до сих пор.

Физические свойства бериллия

В свободном состоянии элемент представляет легкий металл серебристо-серого цвета. На воздухе бериллий приобретает матовый оттенок вследствие, быстрого образования поверхностной оксидной пленки.

Строение атома бериллия включает четыре электрона, образующих конфигурацию 1s22s2. Параметры атомного и ионного радиусов Ве составляют 0.113, 0.034 нанометра, соответственно. Порядковый номер элемента в периодической таблице – 4.

Атомная масса бериллия – 9.0122.

Фото бериллий

Элемент характеризуется плотностью 1.816 грамм на сантиметр кубический, и рядом критических температур:

  • фазового перехода от гексагональной к кубической решетке – 1277 0С.

Бериллий характеризуется наивысшей теплоемкостью, относительно других металлов, хорошей теплопроводностью и низким электрическим сопротивлением.

Химические свойства бериллия

Элемент 2-валентен. Его отличает высокая химическая активность. Устойчивости бериллия на воздухе способствует быстрое окисление: образование прочной поверхностной пленки ВеО, препятствует дальнейшим реакциям.

Дальнейшее быстрое окисление металла происходит при нагревании свыше 800 0С. Взаимодействие металла с водой происходит только после достижения температуры ее кипения. Бериллий растворим в большинстве кислот, исключение составляет только концентрированная азотная.

Также элемент растворяется в водных растворах щелочей, образуя соли бериллия.

– Бериллий. Легкий и дорогой металл:

Взаимодействие Be с другими элементами происходит преимущественно при нагревании. Так, нитрид бериллия образуется при температуре свыше 650 0С в атмосфере азота. Взаимодействие Be с углеродом при 1200 0С и выше переводит металл в карбид бериллия. Более интересно происходит образование гидрида бериллия.

Действительно сам металл не взаимодействует с водородом при любых температурах. Поэтому получить гидрид бериллия можно только вследствие разложения органических соединений, содержащих Be. Еще одна особенность, которой характеризуется гидрид бериллия – он устойчив только при температурах менее 240 0С.

Получение бериллия

Металлический Be получают из одноименного минерала – берилл. Для этого, исходное сырье перерабатывается в гидроксид или сульфат бериллия. В обоих случаях процедура проходит в несколько стадий.

В частности, чтобы получить сульфат бериллия, исходный минерал спекается с известью. Полученное соединение впоследствии обрабатывается серной кислотой.

На заключительной стадии образовавшийся сульфат бериллия выщелачивают водой и осаждают аммиаком.

– Дороже Золота. Первый российский бериллий:

Альтернативные способы получения чистой формы металла, предусматривают вскрытие берилла, с последующей обработкой состава двумя способами, чтобы получить:

  1. Фторид бериллия.
  2. Хлорид бериллия.

В первом случае, полученный фторид бериллия проходит процедуру восстановления магнием при температуре около 1000 0С. Во втором варианте, для выделения чистого металла производится электролиз хлорида бериллия в смеси с NaCl.

Завершающий этап – получение высокочистого металлического Be происходит различными способами:

  • электронное рафинирование.

Полученный металл измельчают до порошкообразного состояния и прессуют в вакууме при температуре около 1150 0С.

Трубная продукция, прутки и прочие виды профилей металла изготавливаются по технологии горячего и теплого выдавливания, тогда как листовой бериллий производится посредством прокатки. Ковки или волочения.

Применение бериллия

Как и для прочих металлов, востребованность бериллия связана с его физико-химическими свойствами. В частности, присущая элементу низкая величина сечения захвата тепловых нейтронов, а также его малая масса, делает металл перспективным для использования в атомных реакторах. Из него изготавливаются замедлители и отражатели нейтронов для этих установок.

Высокие параметры прочности и модуля упругости при низкой плотности элемента вызвали интерес к бериллию со стороны таких отраслей, как авиационная и космическая техника, ракетостроение.

Единственное препятствие для широкого использования металла в качестве конструкционного материала связана с с хрупкостью Be при комнатной температуре.

Тем не менее, легированные бериллием тугоплавкие металлы, – остаются перспективными конструкционными материалами в авиации и ракетостроении.

Высокая проницаемость рентгеновским излучением (превышает аналогичный параметр алюминия в 17раз) тоже нашла применение металлу. Из него производятся окна рентгеновских трубок. Наконец, еще одно использование бериллия связано с применением это соединений в качестве твердого ракетного топлива.

Детали из бериллиевой бронзы

Альтернативно, элемент имеет высокий потенциал как легирующая добавка к сплавам металлов.

Бериллий даже в незначительных пропорциях способен существенно улучшать такие характеристики соединений, как твердость, прочность, устойчивость к коррозии. Одно из перспективных направлений легирования Be связано со сплавами меди.

Внедрение элемента на уровне 3 – 6%, создает бериллиевые бронзы – материал, интенсивно используемый в производстве пружин с улучшенными характеристиками:

  • низкая механическая усталость;
  • отсутствие искрения в результате ударов.

Используется бериллиевая бронза и как обшивка кораблей в космонавтике. Это обусловлено, тем, что данный сплав превосходит легированные стали по разрывной прочности. Дополнительный фактор в пользу бериллиевой бронзы – низкий уровень механической усталости в процессе эксплуатации.

Со временем открываются новые перспективы использования металла. Так, металлургическое применение бериллия связано с парой Be-Mg. Добавка 0,005% бериллия резко сокращает расход магния на испарение и окисление.

В медицине применяется хлорид бериллия, как вещество для диагностики туберкулеза.

Массовое потребление бериллии, как и рост цен на него, началось с середины прошлого века, что открыло другую важную деталь, связанную с переработкой этого металла.

Как элемент, Be присутствует в тканях большинства представителей флоры и фауны. Так, концентрация бериллия в почве составляет тысячные доли процента, для золы растений эта величина на порядок меньше.

Относительно животных, Be равномерно распределен у них по тканям, с суммарной концентрацией, которая исчисляется в пределах от десятитысячных до тысячных долей процента. При нормально функционировании организма, половина бериллия выделяется с мочой.

Оставшаяся часть элемента оседает в костях – 30%, печени и почках – по 8%.

Металлическая пыль бериллия – очень опасна для человека

Опасен ли бериллий?

Для человека вредны летучие соединения бериллия, его пыль. Как результат, переработка Be требует соблюдения определенных норм безопасности, в частности использование специальных мер защиты, чтобы избежать отравления бериллием.

Случай в истории СССР

В недалекие советские времена, а именно в 1990 году, в Казахской ССР на одном из металлургических предприятий  (сейчас это АО УМЗ), которое работало с бериллием, произошел взрыв в бериллиевом цехе – вся опасная пыль и мелкая стружка поднялась в небо над городом Усть-Каменогорск. Превышение ПДК вредных веществ, как тогда зафиксировали, составило 14 000 раз.

Всего произошло около 5 взрывов, при этом в воздух поднялось 65 тонн мельчайшего бериллия. Как это все происходило и как боролись с катастрофой – читайте историю большого взрыва.

После взрыва люди боялись последствий, кто-то пророчил, что результат взрыва проявится через 15 лет – на нынешних детях, на беременных женщинах, какие именно тяжелые последствия ждут людей – никто толком не знал.

И вот, прошло уже больше 26 лет – катастрофических изменений в жизни населения города не произошло, не считаю тех людей, кто оказался непосредственно в эпицентре взрыва, городу повезло – пыль осела и не распространилась воздуху.

Так сегодня выглядит территория завода АО “УМЗ” в котором и сейчас существует бериллиевый цех

Источник: https://xlom.ru/spravochnik/berillij-svojstva-primeneniya-splavy-berilliya

История открытия и свойства металла бериллий

Бериллий

Бериллий — металл светло-серого цвета, отличающийся повышенной хрупкостью. Он находится в периодической таблице Менделеева под 4 номером. Это хрупкий металл светло-серого цвета. Он применяется в разных сферах деятельности. Его часто используют в ядерной энергетике.

Химический элемент бериллий

История открытия

Металл был открыт в 1798 году благодаря работам известного французского химика Луи Никола Воклена. Ученый назвал новый элемент глюцинием. Большой вклад в изучение этого металла внес известный русский химик Иван Авдеев. Он изучал природные соединения, минералы, которые содержат это вещество.

Выведение бериллия в чистом виде произошло в 1828 году. Открытие произвел французский химик Антуан Бюсси. Практически одновременно с ним, но независимо от его работ, этот элемент получил немецкий химик Фридрих Велер. Получить чистый бериллий получилось у Поля Лебо в 1898 году. Он добился успеха благодаря электролизу расплавленных солей этого элемента.

Свое наименование элемент получил от минерала, в котором он содержится в большем количестве, — берилла. Первое название «глюциний или глиций» появилось из-за того что соединения этого элемента при растворении в воде давали сладковатый привкус.

Металл бериллий ( Instagram / faradeiblag)

Запасы и месторождения

Основная масса бериллия находится в магматических породах, в которых он замещает кремний. Металл присутствует в мусковитах, темноцветных минералах. В щелочных породах он практически полностью рассеивается.

Металл содержится более чем в 30 минералах. Шесть из них встречаются достаточно часто. К ним относятся — фенакит, бертрандит, хризоберилл, даналит, гельвин, берилл.

Добыча и промышленное получение

Добыча начинается с разработки карьеров. Процесс промышленного получения состоит из нескольких этапов:

  1. Подготовка руды.
  2. Переработка минералов в сульфат или гидроксид бериллия.
  3. Спекание с известью. Проводится в промышленных печах.
  4. Обработка серной кислотой.
  5. Выщелачивание водой.
  6. Осаждение чистого металла аммиаком.

Альтернативные способы получения:

  1. Фторид бериллия восстанавливается с помощью магния. Процедура проводится при температуре 1000°C.
  2. Чистый металл выделяется с помощью электролиза.

При использовании таких способов получения бериллий подвергают дополнительной обработке — зонной плавке, электронному рафинированию или дистилляции в вакууме.

Минерал берилл ( Instagram / chemicator)

Свойства и характеристики

Бериллий имеет уникальные свойства, которые выделяют его среди других металлов. От них зависят сферы применения материала.

Физические

Свойства:

  1. Номер в периодической таблице Менделеева — 4.
  2. Твердость по шкале Мооса — 5,5 баллов.
  3. Модуль упругости — 300 Гпа.
  4. Показатель плотности — 1844 кг/м3.
  5. Температура плавления — 1287°C.
  6. Показатель теплоемкости — 1,80 кДж/кг • К.
  7. Конфигурация внутренней решетки — гексагональная, кубическая, объемноцентрированная.
  8. Теплопроводность — 178 Вт/м • К при 50°С.
  9. Температура кипения — 2507°C.
  10. Удельное электрическое сопротивление — (3,6-4,5) • 10 Ом • м при 20°С.
  11. Ударная вязкость — 10-50 кДж/м2.

При нормальном состоянии бериллий — хрупкий металл светло-серого цвета.

Чистый бериллий ( Instagram / chemistry_easy)

Химические

Химические свойства металла:

  1. Валентность — 2.
  2. Реагирует с галогенами при высоких температурах.
  3. Не вступает в реакции с водородом.
  4. Взаимодействует с щелочами, кислотами.

Степени окисления — +1 или +2. По химическим характеристикам его можно сравнить с алюминием. Металлический бериллий при комнатной температуре практически не вступает в реакции с другими веществами.

Механические

Механические свойства этого металла зависят от наличия сторонних примесей, легирующих добавок, методов обработки, которые применялись при его получении, величины зерен.

Свойства:

  1. Максимальный предел прочности на вытяжку — 400–800Мн/м2.
  2. Предел текучести — 250–600 Мн/м2.
  3. Относительное удлинение — до 12%.

Показатель пластичности начинает повышаться при нагревании до 200°.

Оксид бериллия ( Instagram / bvballiance)

Где используется бериллий?

Сферы применения:

  1. Производство рентгенотехники. Металл практически не поглощает электромагнитные волны.
  2. Производство лазерной техники. Из алюмината бериллия изготавливаются твердотельные излучатели — пластины, стержни.
  3. Ядерная энергетика. Металл используется для изготовления нейтронных отражателей. Они нужны для замедления потока нейтронов. Фторид бериллия применяется для сварки стекла при сборке атомной техники.
  4. Производство аэрокосмической техники. Этот металл не имеет аналогов при изготовлении систем наведения, тепловых экранов. Готовые конструкции выделяются высокой прочностью, малым удельным весом, устойчивостью к перепадам температуры.
  5. Изготовление огнеупорных материалов.
  6. Ракетное топливо. В ходе экспериментов ученые смогли сделать бериллийсодержащие виды топлива, которые отличаются низкой токсичностью.
  7. Изготовление электродинамических громкоговорителей.

Основное направление применения бериллия — легирование металлических сплавов. Этот компонент повышает прочность, твердость, коррозийную стойкость металлов.

Ракета ( Instagram / ruspacelive)

Влияние на организм

Бериллий содержится в тканях разных представителей фауны, флоры. При небольшом содержании металл безвреден для организма. Если внутренние органы, системы функционируют в нормальном режиме, большая часть этого металла выводится из организма с мочой. Около 30% оседает в костях, 8% — в почках, печени.

Вредной является пыль бериллия, которая образуется при его добыче, промышленном получении. Чтобы избежать отравления бериллием, нужно использовать защитный костюм, респиратор и очки.

В 1990 году на одном из заводов, перерабатывающем бериллий в Казахской ССР, произошел мощный взрыв. Над городом Усть-Каменогорск поднялся столп мельчайшей металлической пыли.

Количество вредных веществ в воздухе превысило норму в 14 000 раз. Всего было зафиксировано 5 взрывов.

Многие пророчили дурное будущее жителям города, но каких-либо серьезных ухудшений в здоровье жителей из-за произошедшей катастрофы отмечено не было.

Сплавы

Сплавы на основе бериллия начали получать популярность с 1950 годов. Его содержание в смеси с другими компонентами могло составлять от 5 до 80%. Для повышения пластичности к нему добавляют магний, медь или алюминий.

Бериллий — опасный токсичный металл, пыль которого может вызвать тяжелые заболевания дыхательных путей. Если при его добыче и переработке использовать защитные костюмы, можно свести негативное влияние к нулю. Металл используется в разных направлениях промышленности.

Источник: https://metalloy.ru/metally/berilliy

Ваш педагог
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: