Бериллий что это за металл

История открытия и свойства металла 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.

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:

Альтернативные способы получения:

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

Минерал берилл (Фото: Instagram / chemicator)

Свойства и характеристики

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

Физические

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

Химические

Химические свойства металла:

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.

Показатель пластичности начинает повышаться при нагревании до 200°.

Где используется бериллий?

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

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.

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

Бериллий – полезные свойства, уникальность и опасность металла

Это вещество соперничает с алюминием, сталями, благородными металлами.

Бериллий приходит на Землю из Космоса. Им покрыты зеркала телескопов, он есть в Большом адронном коллайдере.

Что представляет собой

Бериллий – элемент №4 таблицы Менделеева. Сероватый металл легок, с приглушенным блеском.

Имеет в составе один стабильный изотоп Ве-9.

Его материалом служит вещество межзвездных скоплений. Доставляется на Землю лучами из глубин Космоса.

Проблемы классификации

Бериллий относится к щелочноземельным металлам. Однако с классификацией определились не сразу.

По химическим свойствам его легко отличить от остальных металлов этой группы. Он не реагирует с водой, его гидроксид – не щелочь.

Однако сегодня, согласно номенклатуре Международного союза теоретической и прикладной химии (ИЮПАК), все элементы второй группы таблицы Менделеева, а значит и бериллий, считаются щелочноземельными металлами.

Как был открыт

К открытию элемента причастны европейские химики, физик и русский ученый:

Интересна история названия элемента. За сладкий вкус растворяемых водой соединений его окрестили глицинием. Бериллием его предложили именовать химики Мартин Клапрот (Германия) и Андерс Экеберг (Швеция).

Термин «берилл» восходит к названию индийского города Белур в окрестностях Мадраса. Здесь веками добывали ювелирную разновидность берилла – изумруд.

Формы нахождения в природе

В природе металл представлен россыпями и коренными залежами минералов.

Таких минералов три десятка, из них половина – силикаты, еще четверть – фосфаты. Самые известные – берилл, фенакит, хризоберилл.

Тонна земной коры содержит 3,8 г бериллия (щелочные породы – до 70 г). Литр морской воды – 0,000006 мг.

Попадаются кристаллы с габаритами в несколько метров и тонн. Их добывают из пегматитов.

На особом счету драгоценные разновидности берилла – аквамарин, изумруд, гелиодор. Голубой, зеленый, желтый цвет создают примеси других элементов в составе.

Месторождения

Месторождения бериллиевых руд распределены по планете. Наибольшие запасы – в обеих Америках (США, Бразилия, Аргентина), Африке, Казахстане, России.

Источники сырья в России – Бурятия, Свердловская, Мурманская области.

Физико-химические характеристики

Бериллий – необычный металл. С изменением температуры кристаллическая структура его решетки меняется с гексагональной на кубическую.

Бериллий, чистота более 99%, поликристаллический фрагмент

Ученые выявили уникальные физические и химические свойства элемента:

Твердость средняя (5,5 по Моосу), но это больше, чем у других «легких» металлов.

На воздухе металл покрывается оксидным щитом-пленкой. Поэтому химическая активность запускается только при высоких температурах.

Технология получения

Бериллиевую руду доставляют на обогатительную фабрику.

Здесь получают соли вещества:

Переработка руды налажена в США, КНР, Казахстане, России.

Глобальный объем производства бериллия – 260-310 тонн ежегодно.

Обработка бериллия проблематична, опасна для здоровья, поэтому главные способы производства – точное литье и порошковая металлургия. Размолотый металл спрессовывают, создавая форму по заданным параметрам либо универсальную заготовку (труба, пруток).

Обработку затрудняет хрупкость. Этот недостаток устранили в 1970-х годах, выяснив, что пластичен чистый бериллий.

Где используется

Две трети бериллия либо соединений забирает промышленность. Каждый сегмент использует нужные для себя достоинства вещества. Самые красивые находки достаются ювелирам и коллекционерам.

Металлургия

Первые в цепочке потребителей руды – металлурги. Добавка микродоз бериллия к сталям и сплавам повышает их утилитарные характеристики: прочность, твердость, невосприимчивость к ржавчине.

Шар из металлического бериллия

Особо популярна бериллиевая бронза (рандоль). Идет на диски, пружины, другие комплектующие, работающие в экстремальных условиях.

Всего 0,5% бериллия в составе сплава на порядки увеличивает количество рабочих циклов изделия, предотвращает искрение. Внешне сплав неотличим от благородного металла, за что назван «цыганским золотом».

Другие отрасли

Продукцию металлургов закупают производители оборудования для разных сфер:

ФАКТ! Из бериллия сделан «трубопровод» Большого адронного коллайдера. Им покрыты зеркала телескопов Хаббла, Спитцера, Уэбба, работающих в открытом космосе.

На российском рынке представлены разные продукты из металла.

Цена определяется видом продукции (руб./ кг):

Такой же расклад на мировом рынке.

Опасность

Роль вещества для биологических систем невелика. Однако металл скапливается в почках, способен вытеснить из скелета магний.

Каждый день в организм человека с пищей поступает 0,01 мг бериллия.

Металлический бериллий нетоксичен. Опасность исходит от пыли, порошка, растворимых, летучих соединений. Они провоцируют аллергию и онкологию.

Особо ощущают вредность металла работники, занятые на добыче и обогатительных предприятиях. Их профессиональное заболевание – бериллиоз. То есть поражение дыхательной системы (особенно легких).

По стандартам РФ, кубометр воздуха не должен содержать более 0,001 мг бериллия.

Источник

Бериллий

Бериллий / Beryllium (Be), 4

Содержание

История

Открыт в 1798 г. 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

Название бериллия произошло от названия минерала берилла (др.-греч. βήρυλλος 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» (др.-греч. γλυκύς glykys — сладкий).

Нахождение в природе

Изотоп 8 Be отсутствует в природе, поскольку является крайне нестабильным и имеет период полураспада 10 −18 с. [3] Стабильным является 9 Be. Кроме 9 Be в природе встречаются радиоактивные изотопы 7 Be и 10 Be.

Содержание бериллия в морской воде чрезвычайно низкое — 6·10 −7 мг/л. [4]

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 России (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.

Месторождения

Месторождения минералов бериллия присутствуют на территории Бразилии, Аргентины, Африки, Индии, России (Бурятия, Сибирь) и др. [5]

Физические свойства

Бериллий — относительно твердый, но хрупкий металл серебристо-белого цвета. Имеет высокий модуль упругости — 300 ГПа (у сталей — 200—210 ГПа). На воздухе активно покрывается стойкой оксидной плёнкой BeO.

Химические свойства

Для бериллия характерна только одна степень окисления +2. Соответствующий гидроксид амфотерен, причем как основные (с образованием Be 2+ ), так и кислотные (с образованием [Be(OH)₄] 2- ] свойства выражены слабо.

По многим химическим свойствам бериллий больше похож на алюминий, чем на находящийся непосредственно под ним магний (проявление «диагонального сходства»).

Металлический бериллий относительно мало реакционноспособен при комнатной температуре. В компактном виде он не реагирует с водой и водяным паром даже при температуре красного каления и не окисляется воздухом до 600 °C. Порошок бериллия при поджигании горит ярким пламенем, при этом образуются оксид и нитрид. Галогены реагируют с бериллием при температуре выше 600 °C, а халькогены требуют еще более высокой температуры. Аммиак взаимодействует с бериллием при температуре выше 1200 °C с образованием нитрида Be₃N₂, а углерод дает карбид Ве₂С при 1700 °C. С водородом бериллий непосредственно не реагирует.

Бериллий легко растворяется в разбавленных водных растворах кислот (соляной, серной, азотной), однако холодная концентрированная азотная кислота пассивирует металл. Реакция бериллия с водными растворами щелочей сопровождается выделением водорода и образованием гидроксобериллатов:

При проведении реакции с расплавом щелочи при 400—500 °C образуются диоксобериллаты:

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.

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 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

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 раза 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 также 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 применяется в качестве очень важного огнеупорного материала в специальных случаях. Считается одним из лучших огнеупорных материалов.

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. Ежедневное поступление бериллия в организм человека с пищей составляет около 0,01 мг.

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

Источник

Бериллий — металл с удивительными свойствами

Бериллий — простое вещество, элемент таблицы Менделеева с номером 4, металл. Обозначается латинскими буквами Be (Beryllium). Название получил по имени минерала берилла, из которого его и получили.

Открыт новый элемент был в середине 18-го века во Франции Луи Вокленом, который исследовал, чем состав берилла отличаются от изумруда. Сам металл он выделить не смог, но получил оксид бериллия, установил существование неизвестного ранее металла, который предложил назвать глюцинием, от греческого слова glykуs («сладкий»). Такое название он объяснял тем, что соединения бериллия сладкие на вкус. Во Франции и сейчас этот элемент часто называют глюцинием и обозначают Gl.

Химически чистый металл был получен лишь спустя 100 лет французом Полем Лебо с помощью электролиза. Металлический порошок тоже оказался на вкус сладким.

Бериллий считается редким металлом, мировые запасы оцениваются всего в 80 тыс. тонн. Содержится преимущественно на суше, в морях и океанах его почти нет. Существует более 30-ти минералов, в состав которых входит бериллий, но практически все они очень редкие. Только берилл, хризоберилл, бертрандит, гельвин, даналит, фенакит встречаются относительно часто. Промышленно значимым является только берилл.

Маска полнолицевая ЗМ 6800 средний размер	Костюм «Л-1» с хранением

Свойства

Серебристый металл с масляным блеском. На воздухе за пару часов покрывается серой пленкой окиси. Отличается высокой твердостью и хрупкостью, что значительно осложняет его обработку. Очень легкий (легче алюминия) и прочный (проволока толщиной 1 мм выдерживает вес около 80 кг, подобная алюминиевая проволока — только 12 кг). При нагреве свыше +400 °С теряет лишь 50% прочности (для сравнения, дюралюминий — 80%). Обладает более высокой упругостью, чем стали, причем упругость сохраняется даже при высоких температурах. Еще одно замечательное качество — в нем почти не накапливается усталость металла. У Be аномально высокие температуры кипения и плавления. Теоретически он должен плавиться при t не более +400 °С, на деле — при +1278 °С. Отличается высокой теплоемкостью, теплопроводностью, низким электросопротивлением.

В обычных условиях химически малоактивен, это объясняется строением атомного ядра с электронами на s-орбиталях. Нужны экстремальные условия или очень активные вещества, чтобы отобрать электроны с этих орбиталей. Дополнительную защиту дает тончайшая пленка оксида, образующаяся на поверхности. Поэтому в химические реакции бериллий вступает, большей частью, после сильного нагревания. Основная валентность — два.

Химически сходен с алюминием. В нормальных условиях взаимодействует с разбавленными щелочами и минеральными кислотами (кроме концентрированной азотной). Кристаллы устойчивы к воздействию воды даже при сильном нагревании. Порошкообразное вещество горит, одновременно реагируя с кислородом и азотом воздуха, образуя окись и нитрид. Реагирует с галогенами, халькогенами (группа кислорода, серы и селена), аммиаком, углеродом, но при нагревании до 600-1200 °С и выше. Ни при каких условиях напрямую не взаимодействует с водородом.

Меры предосторожности

Крайне токсичен. В микродозах распространен по всей земной коре, присутствует в растениях, организме животных и человека. Человек получает его с пищей — это безвредно.

Опасность представляет пыль Be и его производных, образующаяся в процессах обработки. Попав в организм, бериллий встраивается в некоторые ферменты и кости вместо магния, нарушая работу всего организма. Регулярное вдыхание бериллиевой пыли вызывает сухой кашель и отек легких (бериллиоз), которые могут даже привести к смерти. Кроме этого, металл обладает аллергическим и канцерогенным действием.

Источник