Berilij (Be), ranije (do 1957.) glucinij, kemijski element, najlakši član zemnoalkalijskih metala grupe 2 (IIa) periodičke tablice, koji se koristi u metalurgiji kao sredstvo za učvršćivanje te u mnogim svemirskim i nuklearnim primjenama,
zemnoalkalijski metal
Elementi su berilij (Be), magnezij (Mg), kalcij (Ca), stroncij (Sr), barij (Ba) i radij (Ra).
Svojstva elementa
| atomski broj | 4 |
|---|---|
| atomska težina | 9,0122 |
| talište | 1.287 ° C |
| vrelište | 2.471 ° C |
| specifična gravitacija | 1,85 na 20 ° C (68 ° F) |
| oksidacijsko stanje | 2 |
| konfiguracija elektrona | 1s 2 2s 2 |
Pojava, svojstva i upotrebe
Berilij je čelično-sivi metal koji je prilično krhak na sobnoj temperaturi, a kemijska svojstva pomalo nalikuju onima aluminija. Ne javlja se slobodno u prirodi. Berilij se nalazi u berilu i smaragdu, mineralima koji su bili poznati drevnim Egipćanima. Iako se dugo sumnjalo da su dva minerala slična, kemijska se potvrda toga dogodila tek krajem 18. stoljeća. Smaragd je sada poznata kao zelena sorta berila. Berilij je otkrio (1798) kao oksid francuski kemičar Nicolas-Louis Vauquelin u berilu i smaragdima i izoliran (1828) kao metal neovisno od njemačkog kemičara Friedricha Wöhlera i francuskog kemičara Antoina AB Bussyja smanjenjem njegova klorida sa kalijem, Berilij je široko rasprostranjen u Zemljinoj kori i procjenjuje se da se pojavljuje u Zemljinim magnetskim stijenama do stupnja od 0,0002 posto. Njegovo je kozmičko obilježje 20 na ljestvici u kojoj je silicij, standard, 1.000.000. Sjedinjene Države imaju oko 60 posto berilija u svijetu i daleko je najveći proizvođač berilija; druge glavne zemlje proizvođači uključuju Kinu, Mozambik i Brazil.
Postoji oko 30 priznatih minerala koji sadrže berilij, uključujući beril (Al 2 Be 3 Si 6 O 18, berilijev aluminij silikat), bertrandit (Be 4 Si 2 O 7 (OH) 2, berilijev silikat), fenakit (Be 2 SiO 4) i chrysoberyl (Beal 2 O 4). (Dragocjeni oblici berila, smaragda i akvamarina imaju sastav koji se bliži gore navedenom, ali industrijske rude sadrže manje berilija; većina berila dobiva se kao nusproizvod drugih rudarskih operacija, pri čemu se veći kristali ručno ubiru.) Beril i bertrandit nađeni su u dovoljnim količinama da čine komercijalne rude iz kojih se proizvodi industrijski berilijev hidroksid ili berilijev oksid. Vađenje berilija komplicirano je činjenicom da je berilij manja sastavnica u većini ruda (5 posto mase čak i u čistom berilu, manje od 1 posto mase u bertranditu) i čvrsto je vezano na kisik. Za koncentriranje berilija u obliku hidroksida upotrebljavaju se obrada kiselinama, prženje s kompleksnim fluoridima i ekstrakcija tekućina-tekućina. Hidroksid se pretvara u fluor preko amonijevog berilijevog fluorida i zatim zagrijava s magnezijem radi dobivanja elementarnog berilija. Alternativno, hidroksid se može zagrijati tako da formira oksid, koji zauzvrat može biti tretiran ugljikom i klorom, da nastane berilijev klorid; Zatim se za proizvodnju metala upotrebljava elektroliza rastaljenog klorida. Element se pročisti vakuumskim taljenjem.
Berilij je jedini stabilni laki metal s relativno visokom talištem. Iako ga lako napadaju alkalije i neoksidirajuće kiseline, berilij brzo stvara adhezivni površinski film oksida koji štiti metal od daljnje oksidacije zraka u normalnim uvjetima. Ova kemijska svojstva, zajedno s izvrsnom električnom vodljivošću, velikim toplinskim kapacitetom i vodljivošću, dobrim mehaničkim svojstvima pri povišenim temperaturama i vrlo visokim modulom elastičnosti (trećinom većom od čelika), čine ga vrijednim za strukturne i toplinske primjene. Berylliumova dimenzijska stabilnost i sposobnost uzimanja visokog sjaja učinili su je korisnom za ogledala i kapke za fotoaparate u svemiru, vojnoj i medicinskoj primjeni te u proizvodnji poluvodiča. Zbog male atomske težine, berilij 17 puta prenosi X-zrake, kao i aluminij, a široko se koristi u izradi prozora za rendgenske cijevi. Berilij se izrađuje u žiroskopima, akcelerometarima i računalnim dijelovima za inercijske instrumente za usmjeravanje i druge uređaje za rakete, zrakoplove i svemirska vozila, a koristi se za kočnice do velikih opterećenja i slične primjene u kojima je važan dobar hladnjak. Njegova sposobnost usporavanja brzih neutrona našla je znatnu primjenu u nuklearnim reaktorima.
Puno berilija koristi se kao niskoprocentni sastojak tvrdih legura, osobito kod bakra kao glavnog sastojka, ali i kod legura na bazi nikla i željeza, za proizvode poput opruga. Berilij-bakar (2 posto berilija) proizvodi se u alate za uporabu kada iskrenje može biti opasno, kao u tvornicama praha. Berilij sam po sebi ne smanjuje iskrenje, ali jača bakar (sa faktorom 6), koji prilikom udara ne stvara iskre. Male količine berilija dodane oksidirajućim metalima stvaraju zaštitne površinske filmove, smanjujući zapaljivost u magnezijumu i mrlju u srebrnim legurama.
Britanski fizičar Sir James Chadwick otkrio je neutrone (1932.) kao čestice izbačene iz berilija bombardirane alfa česticama iz izvora radija. Od tada se berilij pomiješan s alfa emiterima, poput radija, plutonija ili amerikuma, koristi kao izvor neutrona. Čestice alfa koje se oslobađaju radioaktivnim raspadom atoma radijuma reagiraju s atomima berilija dajući među proizvodima neutrone sa širokim rasponom energije - do oko 5 × 106 6 elektronskih volti (eV). Ako se radijus inkapsulira, tako da nijedna alfa čestica ne dosegne berilij, neutroni energije manji od 600 000 eV nastaju prodiranjem gama zračenja iz produkata raspada radijuma. Povijesno važni primjeri upotrebe neutronskih izvora berilija / radijuma uključuju bombardiranje urana od strane njemačkih kemičara Otto Hahna i Fritza Strassmanna i fizičara rođenog u Austriji Lise Meitner, što je dovelo do otkrića nuklearne fisije (1939.) i aktiviranja urana prve lančane reakcije kontrolirane fisije talijanskog fizičara Enrica Fermija (1942).
Jedini prirodni izotop je stabilni berilij-9, iako je poznato još 11 sintetskih izotopa. Njihov se poluživot kreće od 1,5 milijuna godina (za berilij-10, koji prolazi beta raspadanje) do 6,7 × 10 −17 sekundi za berilij-8 (koji propada dvoprotonskom emisijom). Propadanje berilija-7 (polu-život 53,2 dana) na Suncu je izvor promatranih solarnih neutrina.
