Характеристика і застосування берилію

Берилій був відкритий в 1798 році Л. Вокленом у вигляді берилової землі (оксиду ВЕО), коли цей французький хімік з’ясовував загальні особливості хімічного складу дорогоцінних каменів берилу і смарагду. Металевий берилій був отриманий в 1828 р Ф. Велером в Німеччині і незалежно від нього А. Бюссі у Франції. Однак через домішок його не вдавалося сплавити. Лише в 1898 р французький хімік П. Лебо, піддавши електролізу подвійний фторид калію і берилію, отримав достатньо чисті металеві кристали берилію. Цікаво, що через солодкого смаку розчинних у воді сполук берилію елемент спочатку називали “глюціній” (від грецького glykys – солодкий). Через подібність властивостей берилію та алюмінію вважалося, що це тривалентний метал з атомною масою 13,5. Цю помилку виправив Д. І. Менделєєв, який, виходячи з закономірності зміни властивостей елементів у періоді, визначив бериллию місце у другій групі.

Знаходження в природі, одержання:

Берилій до рідкісних елементів, його вміст в земній корі 2,6 – 10-4% по масі. У морській воді міститься до 6 – 10-7 мг / л берилію. Основні природні мінерали, що містять берилій: берил Be3Al2 (SiO3) 6, фенакіт Be2SiO4, бертрандит Be4Si2O8 – H2O і гельвін (Mn, Fe, Zn) 4 [BeSiO4] 3S. Пофарбовані домішками катіонів інших металів прозорі різновиди берилу – дорогоцінні камені, наприклад, зелений смарагд, блакитний аквамарин, геліодер, воробьевит та інші. В даний час їх навчилися синтезувати штучно.
У вигляді простої речовини в XIX столітті берилій отримували дією калію на безводний хлорид берилію:
BeCl2 + 2K = Be + 2KCl.
В даний час берилій отримують, відновлюючи його фторид магнієм:
BeF2 + Mg = Be + MgF2
або електролізом розплаву суміші хлоридів берилію і натрію. Вихідні солі берилію виділяють при переробці берилієвої руди.

Фізичні властивості:

Металевий берилій – твердий, крихкий метал сірого кольору. На повітрі берилій, як і алюміній, покритий оксидної плівкою, надає йому матовий колір. Температура плавлення 1278 ° C, температура кипіння близько 2470 ° C, щільність 1,816 кг / м3. До температури 1277 ° C стійкий a-Ве (гексагональна решітка типу магнію (Mg), параметри а = 0,22855 нм, с = 0,35833 нм), при температурах, що передують плавлення металу (1277-1288 ° C) – b – Ве з кубічної гратами.

Хімічні властивості:

Наявність оксидної плівки охороняє метал від подальшого руйнування і обумовлює його невисоку хімічну активність при кімнатній температурі. При нагріванні берилій згоряє на повітрі з утворенням оксиду BeO, реагує з сіркою і азотом. З галогенами берилій реагує при звичайній температурі або при слабкому нагріванні. Всі ці реакції супроводжуються виділенням великої кількості теплоти, так як міцність кристалічних решіток виникають сполук (BeO, BeS, Be3N2, ВеCl2 та ін.) Досить велика.
Завдяки утворенню на поверхні міцної плівки берилій не реагує з водою, хоча знаходиться в ряду стандартних потенціалів значно лівіше водню. Як і алюміній, берилій реагує з кислотами і розчинами лугів:
Be + 2HCl = BeCl2 + H2,
Be + 2NaOH + 2H2O = Na2 [Be (OH) 4] + H2.
Цікаво, що берилій добре розчиняється в концентрованих розчинах фторидів:
Be + 4NH4F + 2H2O = (NH4) 2 [BeF4] + 2NH3 * H2O + H2 ↑
Причина – утворення міцних фторідних комплексів.

Найважливіші сполуки:

Оксид берилію, BeO зустрічається в природі у вигляді рідкісного мінералу бромелліта. Отримують термічним розкладанням сульфату або гідроксиду берилію вище 800 ° С. Продукт високої чистоти утворюється при розкладанні основного ацетату [Be4O (OOCH3) 6] вище 600 ° С.
Непрожарений оксид берилію гігроскопічний, адсорбує до 34% води, а прожарений при 1500 ° С – лише 0,18%. Оксид берилію, прожарений не вище 500 ° С, легко взаємодіє з кислотами, важче – з розчинами лугів, а прожарений вище 727 ° С – лише зі фтороводородной кислотою, гарячою концентрованою сірчаною кислотою і расплавами лугів. Стійкий до впливу розплавлених літію, натрію, калію, нікелю і заліза.
Оксид берилію має дуже високу теплопровідність. Вважається одним з кращих вогнетривких матеріалів, використовується для виготовлення тиглів та інших виробів
Гідроксид берилію, Be (OH) 2 – полімерне з’єднання, нерозчинний у воді. Воно проявляє амфотерні властивості: Be (OH) 2 + 2КOH = К2 [Be (OH) 4], Be (OH) 2 + 2HCl = BeCl2 + 2H2O.
Дією на гідроксид берилію Be (OH) 2 розчинами карбонових кислот або при упарювання розчинів їх берилієвих солей отримують оксісолі берилію, наприклад, оксіацетат Be4O (CH3COO) 6.
Галогеніди берилію, бесцв. крист. речовини, розпливаються на повітрі, поглинаючи вологу. Для отримання безводного хлориду використовується реакція 2BeO + CCl4 = 2BeCl2 + CO2
Подібно хлориду алюмінію BeCl2 є каталізатором в реакції Фріделя – Крафтса. У розчинах піддається гідролізу

Берилати, в концентрованих розчинах і розплавах лугів присутні берилати складу M2BeO2, M3BeO4, в розведених розчинах гідроксоберіллати M2 [Be (OH) 4]. Легко гідролізуються до гідроксиду берилію.

Гідрид берилію, BeH2 – полімерне речовина, його отримують реакцією: BeCl2 + 2LiH = BeH2 + 2LiCl
Карбід берилію, Be2С – утворюється при взаємодії берилію з вуглецем. Подібно карбіду алюмінію гідролізується водою з утворенням метану.

Застосування:

Берилій в основному використовують як добавку легуючих до різних сплавів. Добавка берилію значно підвищує твердість і міцність сплавів, корозійну стійкість поверхонь виготовлених з цих сплавів виробів. Берилієві бронзи (Cu і 3-6% Be) – матеріал для пружин c великою стійкістю до механічної втоми і абсолютно не дають іскор при механічних ударах.
Берилій слабко поглинає рентгенівське випромінювання, тому з нього виготовляють віконця рентгенівських трубок (через які випромінювання виходить назовні).
В атомних реакторах з берилію виготовляють відбивачі нейтронів, його використовують як сповільнювач нейтронів.
У сумішах з деякими a-радіоактивними нуклідами берилій використовують у ампульних нейтронних джерелах, так як при взаємодії ядер берилію-9 і a-частинок виникають нейтрони: 9Ве (a, n) 12C.
Фізіологічна дія: в живих організмах берилій, мабуть, не несе ніякої біологічної функції, однак берилій може заміщати магній в деяких ферментах, що призводить до порушення їх роботи. Летючі і розчинні сполуки берилію, а також пил, що містить берилій і його сполуки, дуже токсичні, канцерогенні (ГДК 0,001 мг / м3).


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (1 votes, average: 5.00 out of 5)

Характеристика і застосування берилію