Драгоценные бериллы
Основной минерал бериллия — берилл относится, как известно, к полудрагоценным камням. Но когда говорят о четырех его разновидностях — изумруде, аквамарине, воробьевите и гелиодоре, то приставку «полу» отбрасывают. Изумруды, особенно весом больше 5 каратов, ценятся не меньше бриллиантов.
Чем отличаются эти камни от обычного берилла? Ведь формула их та же — Al2Be3(Si6O18). Но эта формула не учитывает примесей, которые, собственно, и превращают полудрагоценные камни в драгоценные. Аквамарин окрашен ионами двухвалентного железа, в изумруде (он же смарагд) кроме Fe 2+ есть незначительная примесь окиси хрома. Розовый цвет воробьевита объясняется примесью соединений цезия, рубидия и двухвалентного марганца, а золотисто-желтый гелиодор окрашен ионами трехвалентного железа.
Драгоценный металл из полудрагоценного камня
Высокая стоимость бериллия объясняется не только ограниченностью сырьевых ресурсов, но и сложностями технологии получения чистого металла. Основной метод производства бериллия — восстановление его фторида металлическим магнием. Фторид получают из гидроокиси, а гидроокись из бериллового концентрата. Уже первый прогон этой технологической лестницы состоит из нескольких ступеней: концентрат подвергают термообработке, измельчению, затем на него последовательно действуют серной кислотой, водой, растворами аммиака и едкого натра, специальными комплексообразователями.
Как сделать драгоценный камень: отвечают бериллий и Дарико Куталадзе
Получившийся бериллат натрия гидролизуют и на центрифуге отделяют гидроокись.
Гидроокись превращается во фторид тоже лишь после нескольких операций, каждая из которых достаточно сложна и трудоемка. Восстановление магнием идет при температуре 900°C, ход процесса тщательно контролируется. Важная деталь: тепло, выделяющееся в реакции, поглощается с той же скоростью, что и выделяется. Полученный жидкий металл выливают в графитовые изложницы, но он загрязнен шлаком, и поэтому его еще раз переплавляют в вакууме.
Источник: vuzlit.com
Бериллий
Бериллий это самым легкий член семейства щелочноземельных металлов, имеет атомный номер 4 и относится к группе 2, периоду 2 и s-блоку в периодической таблице.
Бериллий является двухвалентным, а его соединения высокотоксичны и канцерогенны. Это серебристо-белый металл с низкой плотностью и относительно мягкий.
Бериллий встречается в более чем 30 различных минеральных видах, среди которых наиболее важными являются берилл, бертрандит и фенацит.
Драгоценная форма берилла-изумруд и аквамарин. Массовое число бериллия составляет 9,01218 г/моль. Символ бериллия — «Be». Электронная конфигурация бериллия 1s 2 2s 2 . Состояние бериллия твердое при 20°C.
Бериллий. Очень легкий и дорогой металл!
Что такое бериллий
Химический элемент 2-й группы (по устаревшей второй группы главной подгруппы II А, группы периодической системы элементов); ат. н. 4, ат. м. 9,01218.
Легкий светло-серый металл. В химических соединениях проявляет степень окисления + 2. Природный Бериллий состоит из стабильного изотопа 9Ве.
Искусственные изотопы : 6Ве, 7Ве, 8Ве и 10Ве с периодами полураспада соответственно 0,4 сек, 4,58 · 106 сек, 10-16 сек и 2,5 · 106 лет. Бериллий открыл в 1798 франц. химик Л. Воклен в виде окиси, выделенной из минерала берилла.
Применение бериллия началось в 40-х гг. 20 в. Содержание бериллия в земной коре 6 · 10 -4 %. Известно около 40 минералов бериллия, из к-рых наибольшее практическое значение имеет берилл, перспективны фенакит, гельвин и деналит.
Проверь хорошо ли Вы знаете науки
Ты получил <> снаружи >
Кто открыл бериллий
Французский Луи-Николя Воклен открыл элемент бериллий в 1798 году. Во-первых, бериллий получил название glucinium, что означает сладкий, потому что все соединения бериллия имели сладкий вкус.
На основе драгоценного камня бериллий получил свое название.
Сходство бериллия с алюминием принесло немало хлопот и автору периодического закона Д. И. Менделееву.
Именно из-за этого сходства в середине прошлого века бериллий считали трехвалентным элементом с атомным весом 13,8. будучи помещен в таблице между углеродом и азотом.
Интересные факты бериллии: Бериллий относительно найден в земной коре с оценкой от 2 до 10 частей на миллион.
Берилл это минеральная форма, превращенная в соединения бериллия из циклосиликата алюминия бериллия.
Физические свойства бериллия
Кристаллическая решетка бериллия гексагональная плотноупакованная с периодами а = 2,2855 А и с = 3,5840 А. Плотность (т-ра 20° С) 1,8456 г/см 3 ; tпл 1284° С: tкип 2450° С; температурный коэфф. линейного расширения (т-ра 25—100° С) 10,3-13,1 · 10 -6 град-1; коэфф. теплопроводности (т-ра 50° С) 0,45 кал/см · сек · град; теплоемкость 0,43 кал/г · град; электрическое сопротивление (температура 20° С) 3,6 мком · см.
Температурный коэфф. электрического сопротивления (т-ра 20° С) 62,8 . 10 -3 град-1. Т-ра перехода в сверхпроводящее состояние 0,064 К. Бериллий — диамагнетик, его удельная магнитная восприимчивость (т-ра 20° С) порядка 10-6. Работа выхода электронов 3,920 эв.
Потенциал ионизации 9,320 и 18,210 эв. Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов 0,0090 барн на атом. Эти св-ва зависят от чистоты и структуры металла.
Мех. св-ва бериллия обусловливаются чистотой металла, размерами зерен, степенью анизотропности , скоростью испытания. Модуль продольной упругости бериллия 3 · 104 кгс/мм2, предел прочности на растяжение 20—55 кгс/мм2, удлинение 0,2—2%. Обработка давлением улучшает св-ва металла.
Предел прочности Б. в направлении вытяжки до 40—80 кгс/мм2, предел текучести 25—60 кгс/мм2, относительное удлинение до 4—12%. Микротвердость Б. 120 кгс/мм2.
Мех. св-ва в направлении, перпендикулярном вытяжке, почти не изменяются. Бериллий — хрупкий металл; его ударная вязкость 0,1—0,5 кгс/мм2. Т-ра перехода из хрупкого состояния в пластическое 200—400° С.
Заметное изменение св-в происходит при облучении бериллия потоками нейтронов, интенсивность к-рых больше 1023 нейтрон/м2. Св-ва облученного бериллия восстанавливаются при отжиге.
Бериллий также играет биологическую роль в возникновении бериллиоза, который является неизлечимым воспалением легких при вдыхании паров или пыли бериллия.
Энергия ионизации бериллия составляет 9,323 эВ, а его электроотрицательность-1,57.
Другие физические свойства бериллия
1) Бериллий является немагнитным, твердым и хрупким металлом, а его поверхность серовато-белого цвета.
2) Атомный вес бериллия делает его наименее плотным металлом и обладает большой теплопроводностью, что может быть полезно для строительных целей.
3) Относительная атомная масса бериллия составляет 9,01218 u и
Кроме того, считается, что температура кипения составляет 1287°C, а температура плавления оценивается в 2500°C.
4) Плотность бериллия составляет 1,85 грамма на кубический сантиметр.
5) Бериллий может иногда использоваться в рентгеновских аппаратах для изготовления рентгеновских окон, потому что он прозрачен для рентгеновского излучения.
6) Атомная структура бериллия состоит из 4 протонов и 5 нейтронов.
Химические свойства бериллия
1) Бериллий при взаимодействии с некоторыми кислотами или с водой приводит к образованию газообразного водорода.
2) Бериллий реагирует с кислородом при воздействии воздуха с образованием BeO (оксида бериллия), но он сопротивляется окислению при определенном стандартном давлении и температуре.
На воздухе бериллий медленно окисляется, покрываясь окисной пленкой. Растворяется в соляной и серной к-тах, реагирует со щелочами, с азотной к-той — только при нагревании.
С водородом практически не взаимодействует во всем диапазоне т-р. При комнатной т-ре реагирует с фтором
А при повышенных т-рах — с др. галогенами и сероводородом.
Взаимодействует с азотом при т-ре выше 650° С с образованием нитрида Be3N2
С углеродом при т-ре выше 1200° С, образуя карбид Ве2С
При высоких т-рах взаимодействует с большинством металлов с образованием бериллидов.
Расплавленный бериллий реагирует с большинством окислов, нитридов, сульфидов и карбидов. В жидком состоянии бериллий смешивается со мн. металлами (алюминием, цинком, медью, железом, никелем и др.), но не смешивается с магнием. Соли металла хорошо растворимы в воде.
Переизбыток в тканях животных и человека бериллия приводит к заболеванию под названием (бериллиевый рахит), болезнь основана на том, что метал как-бы ворует фосфаты, из-за чего кости становятся ломкими [1].
Получение бериллия
Важнейшим сырьем для получения бериллия служит берилл, к-рый после обработки переводят в соответствующий хлорид или фторид.
Чтобы определить бериллий используют качественную реакцию с помощью химических веществ, в домашних условиях предварительно можно проверить следующим образом, для этого нужно образец внести в пламя горелки если оно окрасилось в коричнево-красный цвет то можно утверждать, что в этом образце присутствует бериллий.
Металлический бериллий получают восстановлением фторида магнием при т-ре 900— 1300° С или электролизом хлорида в смеси с хлоридом натрия.
Дальнейшей вакуумной дистилляцией бериллий очищают до 99,98%. Пластичный бериллий, содержащий не более 10~4% примесей (включая азот и кислород), получают электролизом хлоридных расплавов с последующей зонной плавкой.
Применение бериллия
Большое практическое значение имеют бериллия сплавы, особенно бериллиевые бронзы. Бериллий используют в рентгенотехнике (окна рентгеновских трубок, счетчиков).
В атомной энергетике (отражатели, замедлители и источники нейтронов), в авиации и ракетной технике (детали сверхзвуковых самолетов, тормозные диски, носовые конусы и оболочки ракет), электро- и радиопромышленности (приборы систем наведения и управления).
В металлургии (раскислитель). Кроме того, бериллий применяют для бериллизации поверхности изделий. Низкая пластичность несколько ограничивает его применение.
Бериллий — перспективный материал для ядерных реакторов на т-ры выше 700 К (топливные каналы, конструкционные и тепловыделяющие элементы). Перспективно применение соединений Б. — бериллидов.
Другое применение бериллия
1) Металлический бериллий используется в качестве легирующего агента с медью или никелем для формирования пружин, электродов точечной сварки, гироскопов и не искрящихся инструментов.
2) Другие сплавы бериллия, сплавленные с медью, используются в качестве конструкционного материала в обороне, спутниках связи и аэрокосмической промышленности.
3) Благодаря высокой температуре плавления он используется в ядерных работах, а также считается керамическим.
4) Металлы бериллия жестки, жестки, и обладают высокопрочным, и лучшим сопротивлением.
Кроме того, они стабильны по размерам и обладают немагнитными свойствами в значительном диапазоне температур, что делает его хорошим металлом в сплавах. Например , сплав алюминия и бериллия-Beralcast.
5) Бериллий как ультратонкая фольга может иногда использоваться в рентгеновских аппаратах для изготовления его окна, потому что он прозрачен для рентгеновского излучения.
6) Соединения бериллия используются в системах самовоспламенения, лазерах, высокоскоростных компьютерах, микроволновых печах и т. д.
Сплавы, заготовки
Для произ-ва компактного в форме заготовок применяют методы порошковой металлургии: его измельчают в порошок и подвергают горячему прессованию.
Кроме чешуек, слитков, порошка шли блоков, производят и др. товарам формы — цилиндры, прутки, трубы (горячим выдавливанием) и лист (горячей прокаткой).
Заготовки получают также литьем бериллия; при этом мех. и коррозионные св-ва улучшаются. Бериллий и его соединения в виде порошка токсичны, поэтому при работе с ними прибегают к спец. мерам защиты.
Соединения бериллия
Соединения бериллия имеют исключительную степень окисления +2. Эти соединения бесцветны. Они могут привести к дерматиту из-за токсичных паров, которые гиперчувствительны к бериллиозу, но сладки на вкус.
В Соединенных Штатах 15% бериллия используется в его составной форме, называемой оксидом бериллия.
Оксид бериллия может иметь различную форму, потому что это белый порошок. Даже будучи металлом, соединение бериллия рассматривается как электрический изолятор из-за его плохой проводимости по отношению к электрическому току.
Следует отметить, что бериллий является хорошим проводником тепла.
Часто задаваемые вопросы ответы о бериллии?
Где используется бериллий?
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.
Есть ли у бериллия изотопы?
Элемент бериллий имеет изотопы. Бериллий имеет в общей сложности десять известных изотопов, из которых только один изотоп является естественным изотопом и стабилен, в основном известный как бериллий-9.
Он также имеет шесть радиоактивных изотопов. Изотопы бериллия варьируются от 5 до 14. Многие изотопы бериллия зависят от общего квантового числа углового момента или его общей энергии ядра.
Все изотопы имеют различный период полураспада, а также распад, но период полураспада 5 до сих пор неизвестен. Первичный бериллий содержит только один изотоп под названием бериллий-9.
Почему бериллий имеет сходство с алюминием?
- Поляризационная сила Be и Al почти одинакова, а их электроотрицательность одинакова.
- Оба металла способны образовывать ковалентные соединения.
- Оба окиси металла образуют защитную пленку на своей поверхности, что приводит к их сопротивлению действию кислот.
- Как соединения Be, так и Al, гидроксиды и оксиды являются амфотерными по своей природе, и их карбиды реагируют с водой с образованием метана.
- Соли обоих формируют гидратированные ионы в водном растворе.
Какими свойствами обладает бериллий?
Бериллий — относительно твёрдый (5,5 баллов по Моосу), превосходящий по твердости другие лёгкие металлы (алюминий, магний), но хрупкий металл серебристо-белого цвета.
Лит.: Папиров И. И., Тихинский Г. Ф. Физическое металловедение бериллия. М.
Статья на тему бериллий
Похожие страницы:
БЕРИЛЛИЙ ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ ЭЛЕМЕНТА История элемента бериллия началась с того, что его долго не могли открыть. Многие химики XVIII в.
Содержание статьи1 БЕРИЛЛИЙ анализ Be, AM 9,0122 Качественная реакция на Бериллий1.0.1 Нитхромазо1.0.2 8-Оксихинальдин1.0.3 Сульфосалициловая кислота (ССК) БЕРИЛЛИЙ анализ Be, AM 9,0122 Качественная реакция.
Бериллий в геологии Типично редкий элемент. На тонну земного вещества в среднем приходится лишь 4,2 г бериллия. Это, конечно, очень.
Соединения серы с галогенами При пропускании хлора в расплавленную серу образуется однохлористая сера, представляющая собой оранжевую жидкость, кипящую при 138°.
ЧТО ТАКОЕ БЕРИЛЛИЯ СПЛАВЫ Это сплавы на основе бериллия. Относятся к легким сплавам. В пром. масштабе впервые получены в середине.
Понравилась статья поделись ей
Leave a Comment
Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.
Источник: znaesh-kak.com
Бериллий
Слово «бериллий» имеет древнеримское происхождение и своими корнями восходит к латинскому «Beryllium». Бериллий – простое вещество, которое состоит из единственного одноименного химического элемента II группы таблицы Менделеева.
Открыт элемент был в 1798 Луи Никола Вокленом, но он его выделил не в чистом виде, а только в виде оксида ВеО. Чистый бериллий получен был только в 1828 году. В промышленности бериллий, тем не менее, начали применять в 40-х годах 20 века. Большие трудности были вызваны тем, что бериллий ядовит, что не сразу было обнаружено. При высокой концентрации попадания его частиц в легкие и верхние дыхательные пути может развиться болезнь под названием бериллиоз.
Бериллий относится к группе металлов. Он очень редко встречается в природе, тем не менее, его широко применяют в промышленности. Его основными высокоценимыми характеристиками являются высокий модуль упругости, малая плотность, способность к проведению тепла. Поэтому его активно применяют в авио- и ракетостроении, в космической промышленности.
Бум внедрения в промышленность производственных линий, основанных на бериллизации материалов, не зря совпал с 40-ми годами. Именно в это время в связи с началом второй миррой войны возросла потребность государств в более быстром и качественном производстве боевых самолетов.
В мирных целях бериллий используется для производства окон рентгеновских трубок, поскольку он обладает чуть ли не магическим свойством проницаемости для рентгеновских лучей. Он также используется для усиления действия источников энергии, основанных на радиоактивном распаде частиц (урана, полония, радия). На данный момент активно идет изучение свойств этого элемента на возможность использовать его как реактивное ракетное топливо.
Лечебные свойства бериллия
Обнаружено, что в организме человека присутствует природный бериллий, который есть во многих тканях и органах. Почти половина этого металла при переработке организмом выходит вместе с мочой, треть всасывается костями, только восемь процентов остается в печени и почках.
Зачем нужен нашему организму бериллий, до сих пор учеными не выяснено. Достоверно известно только то, что бериллий участвует в обмене магния в костной ткани. Такие ферменты, как щелочная фосфатаза, аденозинтрифосфатаза, снижают свою активность при наличии в организме малого количестве этого элемента.
Лечебные свойства бериллия не исследованы. Поскольку камень ядовит, литотерапеты настоятельно не рекомендуют использовать его в народной медицине.
Магические свойства бериллия
Сам по себе бериллий не используется в магической практике. Особенно из-за того, что этот элемент ядовит, и не следует человеку без специального оборудования долго с ним контактировать. Однако, известно, что магическими свойствами наделен драгоценный камень из бериллия, бериллонит.
Популярные статьи сайта из раздела «Сны и магия»
Магия приворота
Приворот является магическим воздействием на человека помимо его воли. Принято различать два вида приворота – любовный и сексуальный. Чем же они отличаются между собой?
Заговоры: да или нет?
По данным статистики, наши соотечественницы ежегодно тратят баснословные суммы денег на экстрасенсов, гадалок. Воистину, вера в силу слова огромна. Но оправдана ли она?
Сглаз и порча
Порча насылается на человека намеренно, при этом считается, что она действует на биоэнергетику жертвы. Наиболее уязвимыми являются дети, беременные и кормящие женщины.
Как приворожить?
Испокон веков люди пытались приворожить любимого человека и делали это с помощью магии. Существуют готовые рецепты приворотов, но надежнее обратиться к магу.
Когда снятся вещие сны?
Достаточно ясные образы из сна производят неизгладимое впечатление на проснувшегося человека. Если через какое-то время события во сне воплощаются наяву, то люди убеждаются в том, что данный сон был вещим. Вещие сны отличаются от обычных тем, что они, за редким исключением, имеют прямое значение. Вещий сон всегда яркий, запоминающийся.
Прочитать полностью >>
Почему снятся ушедшие из жизни люди?
Существует стойкое убеждение, что сны про умерших людей не относятся к жанру ужасов, а, напротив, часто являются вещими снами. Так, например, стоит прислушиваться к словам покойников, потому что все они как правило являются прямыми и правдивыми, в отличие от иносказаний, которые произносят другие персонажи наших сновидений.
Прочитать полностью >>
Если приснился плохой сон.
Если приснился какой-то плохой сон, то он запоминается почти всем и не выходит из головы длительное время. Часто человека пугает даже не столько само содержимое сновидения, а его последствия, ведь большинство из нас верит, что сны мы видим совсем не напрасно. Как выяснили ученые, плохой сон чаще всего снится человеку уже под самое утро.
Прочитать полностью >>
К чему снятся кошки
Согласно Миллеру, сны, в которых снятся кошки – знак, предвещающий неудачу. Кроме случаев, когда кошку удается убить или прогнать. Если кошка нападает на сновидца, то это означает.
К чему снятся змеи
Как правило, змеи – это всегда что-то нехорошее, это предвестники будущих неприятностей. Если снятся змеи, которые активно шевелятся и извиваются, то говорят о том, что .
К чему снятся деньги
Снятся деньги обычно к хлопотам, связанным с самыми разными сферами жизни людей. При этом надо обращать внимание, что за деньги снятся – медные, золотые или бумажные.
К чему снятся пауки
Сонник Миллера обещает, что если во сне паук плетет паутину, то в доме все будет спокойно и мирно, а если просто снятся пауки, то надо более внимательно отнестись к своей работе, и тогда.
Что вам сегодня приснилось?
Гороскоп совместимости
Как работает оберег?
Для выбора амулета не очень важно, соответствует ли минерал нужному знаку Зодиака его владельца. Тут дело в другом.
Цвет и камни
Выбирая «свой» камень, следует учитывать его оттенок и связанные с цветом свойства – тогда влияние камня будет максимально эффективно.
Читать далее >>
О литотерапии
Практически за каждым видом минерала и камня тянулся длинный перечень легенд и сказаний о его целительных возможностях.
Читать далее >>
Талисманы и обереги
Как выбрать камень
читать далее >>
Камни для знаков Зодиака
Методы литотерапии
Сначала нужно приобрести соответствующий кристалл. Это может быть украшение (кольцо, кулон) или какой-то предмет (шар, пирамида).
Из истории
Сверкающие и таинственные, драгоценные камни живут рядом с человеком на протяжении многих тысячелетий.
Читать далее >>
О влиянии
Ошибочно выбранный минерал может навредить своему владельцу, поскольку направит свою энергию туда, где ее и без этого много.
Читать далее >>
О лечении
Каждый камень имеет свои характеристики и воздействует на определенные стороны состояния его обладателя.
Стоунтерапия
Сама процедура пришла к нам из тибетской медицины, в последние годы она завоевала большую популярность.
читать далее >>
Стильно и недорого — как?
Каждая женщина в состоянии выглядеть исключительно стильно, тратя на обновление своего гардероба вполне посильные суммы. И добиться этого совсем несложно – достаточно следовать нескольким простым правилам.
читать статью полностью >>
Выбор имени по святцам
Календарь именин
читать далее >>
Камни-талисманы
Согласно старинной персидской легенде, драгоценные и полудрагоценные камни создал Сатана.
Как утверждают астрологи, неправильно подобранный камень для талисмана может стать причиной страшной трагедии.
Источник: www.detskiysad.ru
118 элементов. Часть четвертая: драгоценный и смертельно опасный бериллий
Говорить о том, когда человечество познакомилось с бериллием сложно. Ведь с минералами с этим элементом в составе люди знакомы издревле, и так же давно очень высоко ценят их. Нетрудно догадаться, что бериллы Al2[Be3(Si6O18)] содержат бериллий.
Однако меньшее количество людей в курсе, что один из подтипов берилла ценится выше алмаза – при условии, что масса кристалла больше пяти каратов и он достаточно чист. Речь, конечно, об изумрудах. Кстати, вопреки распространенному заблуждению, в зелёный цвет изумруд окрашивает не бериллий, а окислы хрома или ванадия.
Изумруд – тоже берилл!
С бериллами работали многие химики, но все они упускали новый элемент: уж больно он похож на алюминий. Только в конце XVIII века француз Луи Никола де Воклен, изучая берилл и изумруд увидел, что в состав минералов входят две «земли», то есть оксида, которые очень похожи друг на друга, но все же – не до конца. Неизвестный Воклену оксид растворялся в углекислом аммонии, в отличие от оксида алюминия, а сульфат нового элемента не образовывал квасцов (совместных сульфатов-кристаллогидратов) с сульфатом калия (алюмокалиевые квасцы хорошо известны).
Воклен, как и полагает ученому, опубликовал статью об открытии в солидном издании Annales de Chimie et de Physique, а редакторы – как полагается редакторам – внесли собственные правки. В итоге элемент предлагалось назвать глюцинием или глицием, поскольку некоторые соединения бериллия были сладкими на вкус, а «глюкоза» — потому и глюкоза, что γλυκύς по-древнегречески «сладкий».
Другие серьезные химики, среди которых был Мартин Клапрот (в скобках отметим, что сам Клапрот не разглядел в берилле бериллий) возмутились, и заявили, что это несерьезно – называть элемент «сладеньким», повелели оставить это слова для лексикона влюбленных и постановили называть металл «бериллиной». Но получалось очень похоже на «балерину», и в итоге Фридрих Вёлер (о, химик-очевидность) в 1828 году – 30 лет спустя – впервые употребил слово «бериллий», которое немедленно прижилось. Но слава первооткрывателя все равно ушла к Воклену. Кстати, Луи Воклен был еще и неплохим химиком-органиком. Именно ему принадлежит честь открытия действующего алкалоида табака, никотина – но это совсем другая история.
Если говорить про этимологию названия четвертого элемента, то с одной стороны – тут все просто, как с подкустовным выползнем в «Дне Радио». Подкустовный выползень назван так потому, что выползает из-под куста. Бериллий назван так, потому что получен из берилла. Но дальше следует вопрос (зачеркнуто) «А откуда он берется под кустом?» То бишь – а почему берилл называется «берилл».
Да, по-древнегречески βήρυλλος – это цвет морской волны. Но на самом-то деле, это слово означает «цвета берилла». Снова подкустовный выползень. Дальше проследить сложнее. В любом случае, все пути ведут в Индию.
Лингвисты говорят, что все происходит от от пракритского वॆरुलिय [veruliya] и палийского वेलुरिय [veḷuriya], भेलिरु [veḷiru]; от санскритского वैडूर्य [vaidurya] и все они ведут к дравидийскому названию города Белур, в котором были издавна копи этого самого берилла. Дополнительным бонусом к лингвистическим изысканиям должно стать вот что: позднелатинское слово berillus сократилось до brill-, откуда перешло в итальчнский brillare «блестеть»… Дальше догадаетесь? Все верно, наш герой (а точнее, его минерал) дал имя лучшим друзьям девушек, бриллиантам.
Но вернемся к самому элементу. Фридрих Вёлер не только дал ему современное имя, он еще и выделил его реакцией замещения из хлорида металлическим калием.
BeCl2 + 2 K → 2 KCl + Be
Правда, он был не одинок, одновременно и независимо такую же реакцию провел и Антуан Александр Брутус Бюсси. Француз.
А дальше… дальше пустота – применения бериллию не находилось. Только через сто лет после открытия (и через 70 после выделения) Поль Лебо выделил чистый металл прямым электролизом. «Популярная библиотека химических элементов» пишет, что в начале XX века в справочниках по химии писалось об абсолютной бесполезности металла.
Причин тому много, и главная – редкость бериллия. Дело в том, что если литий, например, синтезировался и в Большом Взрыве, и в звездах, и в космических лучах, то с бериллием все намного хуже: дело в том, что и в звездах, и в первичном нуклеосинтезе бериллий образовывался, но только изотопы 7 Be и 10 Be. Первый живет 53 дня, второй – 1,39 миллиона лет. Оба уже распались.
Хотя следовые их количества образуются, конечно. Единственный же стабильный изотоп, 9 Be образуется только в космических лучах скалыванием части более тяжелых ядер. Поэтому его достаточно мало: если лития добывают ежегодно сотни тысяч тонн, то бериллия – всего несколько сотен, и добыча даже несколько падает.
Но применение-применением, а пользу наш герой принес уже в 1930-х. Он поучаствовал в двух нобелевских премиях 1935 года – по физике и по химии. И еще в одной.
В 1930 году немцы Вальтер Боте и Ханс Беккер обнаружили, что при бомбардировке некоторых легких элементов альфа-частицами возникает излучение, которые было принято за гамма-излучение. Но не все складывалось: когда бомбардировали пластинку бериллия, то в направлении от потока альфа-частиц излучение было интенсивнее, чем по направлению к потоку. При гамма-излучении так быть не должно: электромагнитные волны распространяются во все стороны одинаково.
Эксперимент усложнили супруги Ирен и Фредерик Жолио-Кюри. Они разместили между бериллием и ионизационной камерой-регистратором различные вещества, изучая, насколько они ослабляют новое «гамма»-излучение. И снова неожиданный результат: когда за бериллием поставили тоненькую пластинку парафина (насыщенного углеводорода, молекула которого богата водородом), то излучение не ослабло, а, наоборот, усилилось.
Джеймс Чедвик предположил, что альфа-частицы выбивают из атомов те самые нейтральные частицы, и, доказав это, получил Нобелевскую премию по физике 1935 года.
Помимо того, что из вещества вылетают нейтроны, выяснилось, что при этой бомбардировке образуются и позитроны — античастицы к электронам.
Кюри заменили бериллий на бор и алюминий. И оказалось, что после того, как от мишени убирали источник альфа-частиц (открытый Марией Кюри полоний), радиоактивность на некоторое время оставалась. Значит, в результате бомбардировки альфа-частицами атомов бора и алюминия получались новые элементы. Радиоактивные.
Поглощая альфа-частицу, алюминий превращался в радиоактивный изотоп фосфора, а бор — в такой же радиоактивный азот. Как итог — Нобелевская премия по химии того же 1935 года еще двум представителем семьи Кюри.
Вдобавок Энрике Ферми, заметив эффект от парафина понял, что он замедляет нейтроны, а медленные нейтроны – это инициаторы множества ядерных реакций. Еще одна «нобелевка» — уже 1938 года (и путь к управляемой ядерной реакции).
Затем пришло и практическое применение бериллия. Исторически первым практическим применением металлического бериллия стало использование его в качестве окна. «Позвольте, но он же абсолютно непрозрачен», – скажете вы, и будете правы, но только отчасти. Дело в том, что бериллий практически не задерживает рентгеновское излучение. Поэтому бериллиевые «окошки» в рентгеновских аппаратах служат уже давно.
Бериллиевое рентгеновское окошко
Многим обязаны бериллию и меломаны – из него делают динамики для очень дорогих профессиональных систем. Кроме этого оксид бериллия – прекрасный огнеупорный материал, гидрид бериллия – перспективное (хотя и токсичное) ракетное топливо, а в производстве тепловых экранов и систем наведения в авиации и ракетной технике у бериллия вообще нет конкурентов. Продолжил службу бериллий и в ядерной энергетике (как мы помним, с него все и началось). Дело в том, что бериллий – и отражатель нейтронов неплохой, и их замедлитель.
Немного о медицине. Если в прошлом выпуске, посвящённом литию, мы уделили много места тому, как соединения лития лечат, то с четвертым элементом ситуация противоположная: бериллий сам по себе очень опасен для здоровья, а вдыхание пыли с соединениями бериллия (а это – профессиональный риск, например, для сотрудников космической отрасли) приводит к самостоятельному заболеванию, который так и называется – бериллиоз. Не путать с бореллиозом (он же болезнь Лайма, который вызывается укусами клещей, с которым в организм попадает спирохета рода Borellia).
Гистология лёгкого, поражённого бериллиозом
Воспаление соединительной ткани легких начинается незаметно и может длиться годами. Спасения от бериллиоза нет: он не лечится. Можно только облегчать симптомы и надеяться, что человека не убьет пневмония или сердечная недостаточность – главные «киллеры» при этой болезни. Страшно то, что болезнь может проявиться спустя несколько месяцев пли даже лет после прекращения работы с соединениями бериллия. Чем короче латентный период, тем тяжелее течение бериллиоза и выше смертность больных.
Ну и напоследок. Совсем недавно сногсшибательную новость про бериллий выдали китайские теоретики. Статья, которая появилась в журнале Physical Chemistry Chemical Physics, предсказывает комплексы, в которых может быть реализована первая двойная связь между металлами s-блока Периодической таблицы Менделеева.
Теоретическая работа, выполненная китайскими компьютерными химиками, предсказывает, что атомы бериллия могут образовать уникальную двойную связь, которая осуществляется… только двумя π-электронами (напомним, что двойная π-связь обычно реализуется вместе с одной σ-связью, например, как в ацетилене).
Более того, авторы говорят, какой комплекс нужно синтезировать, чтобы стабилизировать такую связь. Предположительно это будет октаэдрический комплекс, с двумя аксиальными атомами бериллия и четырьмя экваториальными лигандами – донорами электронов.
В нормальных условиях добавление электронов на орбиталь Lumo (lowest unoccupied molecular orbital) у бериллия затруднено из-за ее высокой энергии, однако правильно подобранные лиганды могут понизить энергетический барьер и «заставить» орбиталь «принять» электроны. Новая работа показывает, насколько еще неисчерпаемые самые простые элементы.
Текст: Алексей Паевский
Источник: mendeleev.info
Бериллий
Бериллий является элементом второго периода и относится к щелочноземельным металлам, из-за чего обладает высокой токсичностью. Он находится во второй группе таблицы Менделеева, его атомный номер 4. Латинское название Beryllium происходит от латинского обозначения берилла — основного минерала, из которого получают бериллий.
В свою очередь «берилл» восходит к греческому βήρυλλος, что означает приблизительно следующее: «драгоценный цвета морской воды камень». Бериллий редко встречается в природе, в чистом виде представляет собой хрупкий твёрдый металл светло-серебристого оттенка. Вследствие трудоемкой добычи из природных минералов, бериллий имеет высокую стоимость, сравнимую с ценами на серебро и золото. Он также входит в состав таких драгоценных камней как зеленые изумруды и аквамарины. Минералы бериллия могут очень сильно отличаться по цвету: от розовых и красных до бледно-голубых и темно-синих оттенков.
Исторические факты
В 1798 году впервые французским фармацевтом Луи-Николя Вокленом был получен бериллий в виде оксида BeO, так называемой, берилловой земли. Однако в виде металла, его смогли синтезировать только спустя 30 лет французский химик Антуан Бюсси и автономно от него немец Фридрих Вёлер.
По причине низкой чистоты бериллий не получалось внести в другие сплавы до тех пор, пока в 1898 году во Франции химик Пол Лебо с помощью электролиза фторидов кальция и бериллия, получил его кристаллы требуемой чистоты. Немаловажное значение в исследовании бериллия сыграл и наш соотечественник Иван Авдеев, живший в XIX веке. Он вел исследования в области определения химического содержания минералов бериллия и других содержащих его веществ. В результате Авдеев обнаружил, что правильная формула оксида бериллия — это BeO, а не Be2O3, как думали раньше.
Ещё один интересный исторический факт связан с периодом Второй мировой войны, когда все действовавшие месторождения минералов бериллия были подконтрольны США. Германия остро нуждалась в этом сырье для производства бронзы с добавлением бериллия, использующейся в изготовлении деталей для автоматических авиационных пулеметов. Для этого немцы были вынуждены обратиться за помощью к нейтральной Швейцарии, с помощью которой бериллиевая бронза ввозилась контрабандно. До сегодняшнего дня США остаются неоспоримыми лидерами в добыче бериллия.
Химические свойства бериллия
Бериллий является двухвалентным элементом. Благодаря своей высокой химической активности он легко растворяется в различных кислотах. В их числе: соляная, плавиковая, разбавленная серная кислоты. Однако с разбавленной азотной и концентрированной серной кислотами реагирует слабо. При этом он устойчив в воздухе из-за образования тонкой и устойчивой пленки оксида BeO.
С водой бериллий практически никак не реагирует, пока ее температура не достигнет 100⁰C. В нормальных условиях взаимодействует со фтором, а при более высокой температуре и с другими галогенами. Его свойства похожи на магний Mg и алюминий Al, причём к последнему бериллий намного ближе, несмотря на то, что магний находится прямо под ним в таблице Менделеева. Общие свойства бериллия и алюминия объясняются практически идентичным соотношением заряда в ядре и радиуса катиона для ионов Be 2+ и Al 3+ . Бериллий может вступать в реакцию также с большим числом металлов при достаточно высоких температурах, в этом случае образуются так называемые бериллиды.
Где применяется бериллий
Бериллий имеет широкую область применения. Пожалуй, одной из самых важных и старых сфер применения является изготовление рентгеновских трубок. Благодаря низкому уровню поглощения рентгеновского излучения из бериллия изготавливают специальные окошки, пропускающие излучение в детектор.
Также бериллий используется в качестве легирующей добавки к разнообразным материалам для повышения прочности и коррозионной устойчивости металлических поверхностей. Достаточно широкое распространение получили бериллиевые бронзы, используемые в пружинах. Добавление бериллия позволяет во много раз увеличить количество рабочих циклов, а кроме того детали из бериллиевой бронзы не искрятся при взаимодействии с камнем или металлом.
Особенное место бериллий занимает в атомной энергетике. Он используется при изготовлении нейтронных отражателей, замедляющих свободные нейтроны. Такую же функцию выполняют и его оксиды. Кроме этого, различные смеси окиси урана с бериллием используются для создания высокоэффективного ядерного топлива.
Специальные сплавы, изготовленные на основе бериллия, широко применяются в аэрокосмической отрасли при производстве обшивки для ракет и самолетов. Такие материалы обладают более надежными характеристиками по сравнению с алюминием, но при этом гораздо легче большинства конструкционных стальных сплавов.
Интересные факты
- До своего нынешнего названия элемент бериллий именовался как «глюциний», что в переводе с греческого glykys означало «сладкий». Такое наименование обусловлено тем, что растворенные соединения бериллия придавали воде сладкий привкус.
- Помимо высокой токсичности, бериллий является аллергеном, а также может вызывать рак. Вдыхание его паров приводит к несовместимым с жизнью заболеваниям органов дыхания, такими как «бериллиоз».
- Благодаря высокой твердости и чрезвычайной легкости бериллий используется как материал для профессиональных громкоговорителей. Однако его высокая цена и потенциальная токсичность при неправильной обработке не позволяют вывести такие аудиосистемы на массового потребителя.
- В своей фантастической повести «Ловушка для простаков» Айзек Азимов неоднократно упоминает бериллиевую пыль и ее влияние на человеческий организм, которое в свою очередь является важным моментом сюжета в произведении.
Источник: www.alto-lab.ru