BERYLLIUM: HISTORIA, STRUKTUR, EGENSKAPER, ANVÄNDNINGSOMRÅDEN - KEMI - 2025

Den beryllium är ett metallelement tillhörande grupp 2 eller IIA i det periodiska systemet. Det är den lättaste jordalkalimetallen i gruppen och representeras av symbolen Be. Dess atom och katjon är också mindre än dess kongener (Mg, Ca, Sr …).

På grund av dess ovanliga laddningstäthet förekommer vanligtvis inte denna metall isolerat. Ca 30 mineraler är kända för att innehålla det, bland vilka är: beryl (3BeO · Al ₂ O ₃ · 6SiO ₂ · 2H ₂ O), bertrandite (4BeO.2SiO ₂ .2H ₂ O), krysoberyll (Beal ₂ O ₄ ), och fenakit (Be ₂ Si ₄ ).

Metalliska berylliumklumpar. Källa: W. Oelen

Smaragd, en ädelsten, är en variant av beryl. Ren beryllium är dock inte så slående; den har blek gråaktig glans (toppbild) och har uppnåtts i form av frön eller pastiller.

Beryllium har en uppsättning karakteristiska fysiska egenskaper. Den har en låg densitet; höga termiska och elektriska ledningar, liksom dess termiska kapacitet och värmeavledning; det är inte en magnetisk metall; och den har också en lämplig kombination av styvhet och elasticitet.

Alla dessa egenskaper har lett till att beryllium är en metall med många tillämpningar, allt från dess användning i kopparlegeringar för verktygstillverkning, till dess användning i raketer, flygplan, bilar, kärnreaktorer, röntgenutrustning, resonans kärnmagnetisk etc.

Beryllium har 10 kända isotoper, från ⁵ Be till ¹⁴ Be, med ⁹ Be som den enda stabila. På samma sätt är det en mycket giftig metall, som särskilt påverkar andningsorganen, så det finns en begränsning i dess användning.

Historien om dess upptäckt

Beryllium upptäcktes av Louis-Nicolas Vauguelin 1798 som ett sammansättningselement av mineralen beryl och ett silikat av aluminium och beryllium.

Senare lyckades den tyska kemisten Frederic Wöhler 1828 att isolera beryllium genom att reagera kalium med berylliumklorid i en platina-degel.

Samtidigt och oberoende uppnådde den franska kemisten Antoine Bussy också isoleringen av beryllium. Wöhler var den första som föreslog namnet beryllium för metallen.

Det fick sitt nuvarande namn 1957, eftersom det tidigare var känt som glukinium, på grund av den söta smaken av några av dess salter. Men för att undvika förvirring med andra sötsmakande föreningar och med en växt som heter glucin, beslutades det att byta namn på beryllium.

Berylliums struktur

Kristallstruktur av beryllium. Källa: Användare: Dornelf

Beryllium är den lättaste av jordalkalimetallerna, och dess atomer bör förväntas vara den minsta av alla. Berylliumatomer interagerar med varandra genom metallisk bindning, på så sätt att deras "hav av elektroner" och repulsioner mellan kärnor formar strukturen för den resulterande kristallen.

De svarta berylliumkristallerna bildas sedan. Dessa kristaller har en hexagonal struktur (övre bild), där varje Be-atom har sex sidoggrannar, och ytterligare tre i planen ovan och under.

Eftersom kristallerna är svarta är det användbart att föreställa sig att de svarta punkterna i den sexkantiga strukturen ersätts av berylliumatomer. Detta är en av de mest kompakta strukturer som en metall kan anta; och det är vettigt att så små Be-atomer "pressas" så mycket för att undvika minsta mängd tomrum eller antal hål mellan dem.

Elektronisk konfiguration

1s ² 2s ²

Vilket är lika med 4 elektroner, varav 2 har valens. Om du marknadsför en elektron till 2p-omloppet kommer du att ha två sp-hybridbana. Således kan det i berylliumföreningar finnas linjära geometrier, X-Be-X; till exempel, den isolerade BeCl ₂ -molekylen , Cl-BeCl.

Egenskaper

Fysisk beskrivning

Blankt, sprött, stenigt grått fast.

Smältpunkt

1287 ° C

Kokpunkt

2471 ° C

Densitet

- 1,848 g / cm ³ vid rumstemperatur.

- 1,69 g / cm ^{^} vid smältpunkten (flytande tillstånd).

Atomradio

112 kl.

Kovalent radie

90 kl.

Atomvolym

5 cm ³ / mol.

Specifik värme

1,824 J / g · mol vid 20 ° C

Smältvärme

12,21 kJ / mol.

Avdunstningsvärme

309 kJ / mol.

Elektronnegativitet

1.57 på Pauling-skalan.

Standardpotential

1,70 V.

Ljudets hastighet

12 890 m / s.

Termisk expansion

11,3 um / m · K vid 25 ° C.

Värmeledningsförmåga

200 w / m K.

Kemiska egenskaper

Beryllium är belagt med ett lager av berylliumoxid (BeO) som skyddar det i luft vid rumstemperatur. Berylliumoxidation sker vid temperaturer över 1000 ºC, vilket ger berylliumoxid och berylliumnitrid som produkter.

Den är också resistent mot verkan av salpetersyra 15 M. Men den upplöses i saltsyra och alkalier, såsom natriumhydroxid.

tillämpningar

Verktygstillverkning

Beryllium bildar legeringar med koppar, nickel och aluminium. Speciellt producerar legeringen med koppar verktyg med stor hårdhet och motstånd, som endast utgör 2% av legeringens vikt.

Dessa verktyg ger inte gnistor när de slår järn, vilket gör att de kan användas i miljöer med ett högt innehåll brännbara gaser.

På grund av sin låga täthet har den en lätt vikt, som tillsammans med sin styvhet tillåter användning i rymdflygplan, raketer, missiler och flygplan. Legeringen med beryllium har använts för tillverkning av bildelar. Det har också använts för tillverkning av fjädrar.

På grund av den stora hårdheten som beryllium ger sina legeringar har de använts i bromsarna på militära flygplan.

Spegelframställning

Beryllium har använts för tillverkning av speglar på grund av dess dimensionella stabilitet och dess förmåga att vara mycket polerad. Dessa speglar används i satelliter och i brandkontrollsystem. De används också i rymdteleskop.

Vid joniserande strålning

Beryllium är ett lågtäthetselement, så det kan anses vara transparent för röntgenstrålar.Detta kännetecken tillåter dess användning vid konstruktion av fönstren i rören som producerar röntgenstrålar, för industriell tillämpning och vid medicinsk diagnos. .

Beryllium används också i fönstren hos radioaktiva utsläppsdetektorer.

I magnetismgenererande utrustning

Bland egenskaperna hos beryllium är att det inte är ett magnetiskt element. Detta tillåter den att användas vid konstruktion av artiklar för magnetisk resonansavbildningsutrustning, i vilken magnetiska fält med hög intensitet genereras, vilket minimerar eventuella störningar.

Kärnreaktorer

På grund av sin höga smältpunkt har den hittat tillämpning i kärnreaktorer och keramik. Beryllium används som moderator för kärnreaktioner och som producent av neutroner:

⁹ Be + ⁴ He (α) => ¹² C + n (neutron)

Det uppskattas att för en miljon berylliumatomer som bombarderas med a-partiklar, produceras upp till 30 miljoner neutroner. Just denna kärnreaktion möjliggjorde upptäckten av neutronen.

James Chadwick bombarderade berylliumatomer med α (He) -partiklar. Forskaren observerade frisättningen av subatomära partiklar, utan elektrisk laddning, vilket ledde till upptäckten av neutroner.

Metallskydd

Att lägga till en mängd beryllium på ytan av metaller som kan oxideras ger dem ett visst skydd. Till exempel reduceras antändligheten hos magnesium och glansen av silverlegeringar förlängs.

Var ligger den?

Beryl finns i pegmatit, associerad med glimmer, fältspat och kvarts. Genom att använda en flotationsteknik separeras en blandning av beryl och fältspat. Därefter koncentreras fältspat och beryl och underkastas en behandling med kalciumhypoklorit.

Följt av en behandling med svavelsyra och kaliumsulfonat, genom utspädning, uppnås flytningen av berylen, varvid den separeras från fältspatten.

Beryl behandlas med natriumfluorosilikat och soda vid 770 ° C för att bilda natriumfluorobylat, aluminiumoxid och kiseldioxid. Berylliumhydroxiden fälls sedan ut från natriumfluoroberylatlösningen med natriumhydroxid.

Berylliumfluorid bildas genom att reagera berylliumhydroxid med ammoniakvätefluorid, vilket ger ammoniumtetrafluroberylat. Detta upphettas för att bilda berylliumfluorid, som varmbehandlas med magnesium för att isolera beryllium.

risker

Beryllium som en finfördelad metall, i form av lösningar, torrt pulver eller rök, är mycket giftigt och kan orsaka dermatit. Den största toxiciteten produceras emellertid genom inandning.

Inledningsvis kan beryllium framkalla en överkänslighet eller allergi, som kan utvecklas till beryllios eller kronisk berylliumsjukdom (CBD). Detta är en allvarlig sjukdom, kännetecknad av en minskning av lungkapaciteten.

Akut sjukdom är sällsynt. Vid kronisk sjukdom bildas granulom i hela kroppen, särskilt i lungorna. Kronisk beryllios orsakar progressiv dyspné, hosta och allmän svaghet (asteni).

Akut beryllios kan vara dödlig. Vid beryllios uppstår den gradvisa förlusten av andningsfunktionen eftersom det finns hinder i gasflödet i luftvägarna och minskad syresättning av arteriellt blod.

referenser

1. Royal Society of Chemistry. (2019). Beryllium. Återställd från: rsc.org
2. National Center for Biotechnology Information. (2019). Beryllium. PubChem-databas. Återställd från: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (15 mars 2019). Beryllium Fakta. Återställd från: thoughtco.com
4. Wikipedia. (2019). Beryllium. Återställd från: en.wikipedia.org
5. Lenntech BV (2019). Beryllium-Be. Återställd från: lenntech.com
6. Materio Corporation. (2019). Lär dig mer om elementet beryllium Återvunnet från: beryllium.com
7. D. Michaud. (2016, 12 april). Berylliumbearbetning & extraktionsproblem. 911 Metallurgist. Återställd från: 911metallurgist.com
8. Timothy P. Hanusa. (5 januari 2016). Beryllium. Encyclopædia Britannica. Återställd från: britannica.com
9. Lee S. Newman. (2014). Berylliumsjukdom. MSD Manual. Återställd från: msdmanuals.com