Бериллий — светло-серый, легкий, достаточно твердый, хрупкий металл. На воздухе покрывается оксидной пленкой.
Получение:
В виде простого вещества в XIX веке бериллий получали действием калия на безводный хлорид бериллия: BeCl2+2K=Be+2KCl.B e C l 2 + 2 K ⟶ B e + 2 K C l +2Klongrightarrow Be+2KCl>>>
В настоящее время бериллий получают, восстанавливаяфторид бериллиямагнием: BeF2+Mg=Be+MgF2,
либо электролизом расплава смеси хлоридов бериллия и натрия.
Химические свойства:
Для бериллия характерна только одна степень окисления +2. По многим химическим свойствам бериллий больше похож на алюминий, чем на находящийся непосредственно под ним в таблице Менделеева магний (проявление «диагонального сходства»). Металлический бериллий относительно мало реакционноспособен при комнатной температуре.
Пассивируется в холодной воде, концентрированных серной и азотной кислотах. Восстановитель, реагирует с кипящей водой, разбавленными кислотами, концентрированными щелочами, неметаллами, аммиаком, оксидами металлов, при нагревании сгорает в кислороде и на воздухе. С металлами бериллий образует интерметаллические соединения.
Бериллий — НЕВЕРОЯТНО ЛЕГКИЙ И ТОКСИЧНЫЙ МЕТАЛЛ!
С водородом бериллий не реагирует даже при нагревании до 1000°C, зато он легко соединяется с галогенами, серой и углеродом.
Be + MgO = BeO + Mg
Взаимодействие с серой: 2Be+S→Be2S
Взаимодействие с азотом(N): 2Be+N2→2BeN
Бериллий хорошо растворяется во всех минеральных кислотах, кроме, как это ни странно, азотной. От нее как и от кислорода, бериллий защищен окисной пленкой.
3Be + 8HNO3(разб) = 3 Be(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O
Со щелочами бериллий реагирует, образуя соли-бериллаты, подобные алюминатам. Многие из них имеют сладковатый вкус, но пробовать на язык их нельзя – почти все бериллаты ядовиты.
Взаимодействие с водой:
Бериллий склонен к образованию комплексных соединений при взаимодействии с водными растворами щелочей.
Взаимодействие с азотной кислотой:
Взаимодействие с растворами щелочей:
Производство и применение:
В России планируется строительство нового комбината по производству бериллия к 2019 году. На долю остальных стран приходилось менее 1 % мировой добычи. Всего в мире производится 300 тонн бериллия в год (2016 год).
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. РентгенотехникаБериллий слабо поглощает рентгеновское излучение, поэтому из него изготавливают окошки рентгеновских трубокЯдерная энергетика
В атомных реакторах из бериллия изготовляют отражатели нейтронов, его используют как замедлитель нейтронов. Лазерные материалыВ лазерной технике находит применение алюминат бериллия для изготовления твердотельных излучателей (стержней, пластин).Аэрокосмическая техника
В производстве тепловых экранов и систем наведения с бериллием не может конкурировать практически ни один конструкционный материалРакетное топливоСтоит отметить высокую токсичность и высокую стоимость металлического бериллия, и в связи с этим приложены значительные усилия для выявления бериллийсодержащих топлив, имеющих значительно меньшую общую токсичность и стоимость. Одним из таких соединений бериллия является гидрид бериллия.Огнеупорные материалыОн служит высокотеплопроводным высокотемпературным изолятором и огнеупорным материалом для лабораторных тиглей и в других специальных случаях.Акустика
Ввиду своей легкости и высокой твёрдости бериллий успешно применяется в качестве материала для электродинамических громкоговорителей. 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.
(на всякий случай)
Соединения бериллия (II). В кислых водных растворах ионы Ве 2+ находятся в виде прочных аква-комплексов [Ве(Н2О)4] 2+ ; в сильно щелочных растворах – в виде ионов [Ве(ОН)4] 2– .
Оксид ВеО – амфолит, при сплавлении взаимодействует и с основными, и с кислотными оксидами:
При нагревании ВеО взаимодействует со щелочами и кислотами:
ВеО + 2HCl(конц.) = BeCl2
ВеО применяют в качестве химически стойкого и огнеупорного материала для изготовления тиглей и специальной керамики, а в атомной энергетике – как замедлитель и отражатель нейтронов.
Гидроксид Ве(ОН)2 – полимерное соединение, и поэтому в воде не растворяется, амфолит.
Амфотерностъ ВеНа12 наиболее отчетливо проявляется у фторида. Так, при нагревании BeF2 с основными фторидами образуются фторобериллаты (другие галогенобериллаты не характерны): 2KF + BeF2 = K2[BeF4]
При взаимодействии BeF2 с кислотными фторидами образуются соли бериллия:
Гидрид ВеН2– сильный восстановитель; при его разложении водой выделяется водород: ВеН2 + 2Н2О = Ве(ОН)2↓ + Н2↑
Большинство солей бериллия растворимо в воде, нерастворимы ВеСО3, Ве3(РО4)2 и некоторые другие. Для бериллия весьма характерны двойные соли – бериллаты со сложными лигандами, например:
Источник: studfile.net
Бериллий
Бериллий — химический элемент второй группы, второго периода периодической системы с атомным номером 4. Как простое вещество представляет собой относительно твёрдый металл светло-серого цвета, имеет очень высокую стоимость. Чрезвычайно токсичен.
| Относительно твёрдый, хрупкий металл светло-серого цвета | |
 |
Бериллий, чистота >99%, поликристаллический фрагмент
История
Воклен, Луи Никола
Открыт в 1798 году французским химиком Луи Никола Вокленом, который назвал его глюцинием. Современное название элемент получил по предложению химиков немца Клапрота и шведа Экеберга.
Большую работу по установлению состава соединений бериллия и его минералов провёл русский химик Иван Авдеев. Именно он доказал, что оксид бериллия имеет состав BeO, а не Be2O3, как считалось ранее.
В свободном виде бериллий был выделен в 1828 году французским химиком Антуаном Бюсси и независимо от него немецким химиком Фридрихом Вёлером. Чистый металлический бериллий был получен в 1898 году французским физиком Полем Лебо с помощью электролиза расплавленных солей.
Происхождение названия
Название бериллия произошло от названия минерала берилла (др.-греч. βήρυλλος ) (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 «глиций» (др.-греч. γλυκύς — сладкий).
Нахождение в природе
Содержание бериллия в морской воде чрезвычайно низкое — 6⋅10 −7 мг/л.
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-зелёный; изумруд — густо-зелёный, ярко-зелёный; гелиодор — жёлтый; 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, Казахстана, России (Ермаковское месторождение в Бурятии, Малышевское месторождение в Свердловской области, пегматиты восточной и юго-восточной части Мурманской области) и др.
Физические свойства
Бериллий — относительно твёрдый (5,5 баллов по Моосу), превосходящий по твердости другие лёгкие металлы (алюминий, магний), 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. Скорость звука в бериллии очень высока — 12 600 м/с , что в 2—3 раза больше, чем в других металлах.
Химические свойства
Для бериллия характерны две степени окисления +1 и +2. Гидроксид бериллия(II) амфотерен, причём как основные (с образованием Be 2+ ), так и кислотные (с образованием [Be(OH)4] 2− ) свойства выражены слабо. Степень окисления +1 у бериллия была получена при исследовании процессов испарения бериллия в вакууме в тиглях из оксида бериллия ВеО с образованием летучего оксида Ве2O в результате сопропорционирования ВеО + Be = Ве2O.
По многим химическим свойствам бериллий больше похож на алюминий, чем на находящийся непосредственно под ним в таблице Менделеева 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 ещё более высокой температуры. Аммиак взаимодействует с бериллием при температуре выше 1200 °C с образованием нитрида Be3N2, а углерод даёт 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 бериллаты:
Изотопы бериллия
Природный бериллий состоит из единственного изотопа 9 Be. Все остальные изотопы бериллия (их известно 11, исключая стабильный 9 Be) нестабильны. Наиболее долгоживущих из них два: 10 Be с периодом полураспада около 1,4 млн лет и 7 Be с периодом полураспада 53 дня .
Происхождение бериллия
В процессах как первичного, так и звёздного нуклеосинтеза рождаются лишь лёгкие нестабильные изотопы бериллия. Стабильный изотоп
В настоящее время бериллий получают, восстанавливая фторид бериллия магнием:
либо электролизом расплава смеси хлоридов бериллия и натрия. Исходные соли бериллия выделяют при переработке бериллиевой руды.
Производство и применение
По состоянию на 2012 год основными производителями бериллия являлись: США (с большим отрывом) и Китай. Кроме них бериллиевую руду перерабатывает также Казахстан. В 2014 году произвела первый образец бериллия и Россия. На долю остальных стран в 2012 году приходилось 4 % мировой добычи. Всего в мире производится 300 тонн бериллия в год (2016 год).
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 остаются упругими до температуры красного каления. Эти пружины способны выдерживать миллиарды циклов значительной по величине нагрузки. Кроме того, бериллиевая бронза не искрится при ударе о камень или металл. Один из сплавов носит собственное название рандоль. Благодаря его сходству с золотом рандоль называют «цыганским золотом».
Рентгенотехника
Бериллий слабо поглощает рентгеновское излучение, поэтому из него изготавливают окошки рентгеновских трубок (через которые излучение выходит наружу) и окошки рентгеновских и широкодиапазонных гамма-детекторов, через которые излучение проникает в детектор.
Ядерная энергетика
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: 9 Ве + α → n + 12 C.
Оксид бериллия наряду с металлическим бериллием служит в атомной технике как более эффективный замедлитель и отражатель нейтронов, чем чистый бериллий. Кроме того, оксид бериллия в смеси с окисью урана применяется в качестве очень эффективного ядерного топлива. Фторид бериллия в сплаве с фторидом лития применяется в качестве теплоносителя и растворителя солей урана, плутония, тория в высокотемпературных жидкосолевых атомных реакторах.
Фторид бериллия используется в атомной технике для варки стекла, применяемого для регулирования небольших потоков нейтронов. Самый технологичный и качественный состав такого стекла − (BeF2 — 60 %, PuF4 — 4 %, AlF3 — 10 %, MgF2 — 10 %, CaF2 — 16 %). Этот состав наглядно показывает один из примеров применения соединений плутония в качестве конструкционного материала (частичное).
Лазерные материалы
В лазерной технике находит применение алюминат бериллия для изготовления твердотельных излучателей (стержней, пластин).
Аэрокосмическая техника
В производстве 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 самолётов, а также в атомной технике.
Ракетное топливо
Стоит отметить высокую токсичность и высокую стоимость металлического бериллия, и в связи с этим 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 является наиболее теплопроводным из всех оксидов, его теплопроводность при комнатной температуре выше, чем у большинства металлов и почти всех неметаллов (кроме алмаза и карбида кремния). Он служит высокотеплопроводным высокотемпературным изолятором и огнеупорным материалом для лабораторных тиглей и в других специальных случаях.
Акустика
Ввиду своей лёгкости и высокой твёрдости бериллий успешно применяется в качестве материала для электродинамических громкоговорителей. Однако, его высокая стоимость, трудность обработки (из-за хрупкости) и токсичность (при несоблюдении технологии обработки) делают возможным применение динамиков с бериллием только в дорогих профессиональных аудиосистемах. Из-за высокой эффективности бериллия в акустике некоторые производители в целях улучшения продаж заявляют о применении бериллия в своих продуктах, в то время как это не так.
Большой адронный коллайдер
В точках столкновения пучков на Большом адронном коллайдере (БАК) вакуумная труба сделана из бериллия. Он одновременно практически не взаимодействует с частицами, произведенными в столкновениях (которые регистрируют детекторы), но при этом достаточно прочен.
Астрономия
Из бериллия сделано зеркало телескопа Джеймса Уэбба.
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.
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: chemicalportal.ru
Бериллий, свойства атома, химические и физические свойства
Бериллий, свойства атома, химические и физические свойства.
Поделиться в:
9,012182(3) 1s 2 2s 2
Бериллий — элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 4. Расположен во 2-й группе (по старой классификации — главной подгруппе второй группы), втором периоде периодической системы.
Физические свойства бериллия
Атом и молекула бериллия. Формула бериллия. Строение атома бериллия:
Бериллий (лат. Beryllium, от названия минерала берилла) – химический элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с обозначением Be и атомным номером 4. Расположен в 2-й группе (по старой классификации – главной подгруппе второй группы), втором периоде периодической системы.
Бериллий – амфотерный, щёлочноземельный металл. Относится к группе редких, лёгких, цветных металлов .
Бериллий обозначается символом Be.
Как простое вещество бериллий при нормальных условиях представляет собой относительно твёрдый, хрупкий металл светло-серого цвета.
Молекула бериллия одноатомна.
Химическая формула бериллия Be.
Электронная конфигурация атома бериллия 1s 2 2s 2 . Потенциал ионизации (первый электрон) атома бериллия равен 899,5 кДж/моль (9,322699(7) эВ).
Строение атома бериллия. Атом бериллия состоит из положительно заряженного ядра (+4), вокруг которого по двум оболочкам движутся 4 электрона. При этом 2 электрона находятся на внутреннем уровне, а 2 электрона – на внешнем. Поскольку бериллий расположен во втором периоде, оболочек всего две. Первая – внутренняя оболочка представлена s-орбиталью.
Вторая – внешняя оболочка также представлена s-орбиталью. На внешнем энергетическом уровне атома бериллия – на 2s-орбитали находятся два спаренных электрона. В свою очередь ядро атома бериллия состоит из 4 протонов и 5 нейтронов. Бериллий относится к элементам s-семейства.
Радиус атома бериллия (вычисленный) составляет 112 пм.
Атомная масса атома бериллия составляет 9,012182(3) а. е. м.
Источник: xn--80aaafltebbc3auk2aepkhr3ewjpa.xn--p1ai