Бериллий
БЕРИЛЛИЙ, Be (лат. Beryllium * бериллий; сн. Beryllium; f beryllium; и бериллий), — химический элемент II группы периодической системы Менделеева, атомный номер 4, атомная масса 9,0122. Имеет стабильный изотоп 9Be. Открыт в 1798 французским химиком Л. Вокленом в виде оксида ВеО, выделенного из берилла. Металлический бериллий был получен независимо друг от друга в 1828 немецким химиком Ф. Вёлером и французским химиком А. Бюсси.
Свойства бериллия
Бериллий — металл светло-серого цвета. Кристаллическая структура а-Ве (269—1254°С) — гексагональная; R-Be (1254-1284°С) – объемно-центрированный, кубический. Плотность 1844 кг/м3, температура плавления 1287°С, температура кипения 2507°С. Имеет самую высокую из всех металлов теплоемкость 1,80 кДж/кг•К, высокую теплопроводность 178 Вт/м•К при 50°С, низкое удельное электросопротивление (3,6-4,5)•10 Ом•мА 20°С; коэффициент линейного теплового расширения 10,3-13,1 • 10 -6 град -1 (25-100°С). Бериллий — хрупкий металл; ударопрочность 10-50 кДж/м 2 . Бериллий имеет малое сечение захвата тепловых нейтронов.
Химические свойства бериллия
Бериллий — типичный амфотерный элемент с высокой химической активностью; компактный бериллий стабилен на воздухе за счет образования пленки BeO; степень окисления берилла +2.
Соединения бериллия
При нагревании он соединяется с кислородом, галогенами и другими неметаллами. С кислородом образует оксид BeO, с азотом — нитрид Be3N2, с углеродом — карбид Be2C, с серой — сульфид BeS. Растворим в щелочах (с образованием гидрооксоберилатов) и в большинстве кислот. При высоких температурах бериллий реагирует с большинством металлов с образованием берилидов. Расплавленный бериллий взаимодействует с оксидами, нитридами, сульфидами и карбидами. Из соединений бериллия наибольшее промышленное значение имеют BeO, Be(OH)2, фторберилаты, например Na2BeF4 и др. летучие соединения бериллия и пыль, содержащая бериллий и его соединения, токсичны.
Реклама
Бериллий — редкий элемент (кларк 6×10 -4 %), типично литофильный, характерен для кислых и щелочных пород. Из 55 самородных минералов бериллий 50 % относится к силикатам и силикатам бериллия, 24 % — к фосфатам, 10 % — к оксидам, остальное — к боратам, арсенатам, карбонатам. Близость потенциалов ионизации определяет сродство бериллия и цинка в щелочной среде, поэтому они встречаются одновременно в некоторых гидротермальных месторождениях, а также входят в состав одного и того же минерала – гентельвина. В нейтральных и кислых средах пути миграции бериллия и цинка заметно расходятся. Некоторая рассеянность бериллия в горных породах определяется его химическим сходством с Al и Si. Эти элементы особенно близки в виде тетраэдрических групп BeO4 6- , AlO4 5- и SiO4 4- . В гранитах проявляется большее сродство бериллия к кремнию, а в щелочных породах — к алюминию. Поскольку замещение Be 2+ IV на Al 3+ IV энергетически более выгодно, чем Si 4+ IV на Be 2+ IV, изоморфная дисперсность бериллия в щелочных породах, как правило, больше, чем в кислых породах. Геохимическая миграция бериллия связана с фтором, с которым он образует очень прочные комплексы BeF4 2- , BeF3 1- , BeF2 0 , BeF 1+ . При повышении температуры и щелочности эти комплексы легко гидролизуются до соединений Be(OH)F 0 , Be(OH)2F 1-, в составе которых мигрирует бериллий изоморфная дисперсность бериллия в щелочных породах, как правило, больше, чем в кислых. Геохимическая миграция бериллия связана с фтором, с которым он образует очень прочные комплексы BeF4 2- , BeF3 1- , BeF2 0 , BeF 1+ . При повышении температуры и щелочности эти комплексы легко гидролизуются до соединений Be(OH)F 0 , Be(OH)2F 1-, в составе которых мигрирует бериллий изоморфная дисперсность бериллия в щелочных породах, как правило, больше, чем в кислых. Геохимическая миграция бериллия связана с фтором, с которым он образует очень прочные комплексы BeF4 2- , BeF3 1- , BeF2 0 , BeF 1+ . При повышении температуры и щелочности эти комплексы легко гидролизуются до соединений Be(OH)F 0 , Be(OH)2F 1-, в составе которых мигрирует бериллий.
Основные генетические типы бериллиевых месторождений и планы обогащения см в статье о бериллиевых минералах. В промышленности металлический бериллий получают термическим восстановлением BeF2 магнием, бериллий высокой чистоты получают вакуумным переплавом и вакуумной перегонкой.
Применение бериллия
Бериллий и его соединения применяются в машиностроении (более 70% общего расхода металла) в качестве легирующей добавки к сплавам на основе Cu, Ni, Zn, Al, Pb и других цветных металлов. В ядерной технике Be и BeO используются как отражатели и замедлители нейтронов, а также как источник нейтронов. Низкая плотность, высокая прочность и жаростойкость, высокий модуль упругости и хорошая теплопроводность позволяют использовать бериллий и его сплавы в качестве конструкционного материала в космической, ракетной и авиационной технике. Бериллий и сплавы оксида бериллия удовлетворяют требованиям по прочности и коррозионной стойкости в качестве материалов для покрытия топлив. Бериллий используется для изготовления окон рентгеновских трубок, наносить твердый диффузионный слой на поверхность стали (берилизация) и как добавку к ракетному топливу. Потребителями Be и BeO также являются электротехника и радиоэлектроника; BeO используется в качестве материала для корпусов, радиаторов и изоляторов для полупроводниковых устройств. Благодаря высокой тугоплавкости и инертности по отношению к большинству расплавленных металлов и солей оксид бериллия применяют для изготовления тиглей и специальной керамики.
Физические свойства
Бериллий Be — светло-серый, легкий и хрупкий металл. На воздухе покрывается оксидной пленкой. Восстановитель.
Относительная молекулярная масса Mr = 9,012; относительная плотность для твердого и жидкого состояния d = 1,85; tпл = 1287°С; t кипения = 2507ºС.
Способ получения
1. В результате электролиза расплава хлорида бериллия образуются бериллий и хлор :
2. Расплав фтористого бериллия подвергают электролизу, в результате которого на выходе образуются бериллий и фтор:
3. Оксид бериллия легко восстанавливается магнием при 700 – 800 ºC с образованием оксида бериллия-магния:
4. Фторид бериллия также легко восстанавливается магнием при 700 – 750 ºC с образованием берилломагниевого фторида:
Качественная реакция
Качественной реакцией на бериллий является окрашивание пламени горелки в красновато-коричневый цвет.
Химические свойства
1. Бериллий является сильным восстановителем. Поэтому он реагирует почти со всеми неметаллами :
1.1. Бериллий реагирует с азотом при 700 – 900 ºC с образованием нитрида бериллия:
1.2. Бериллий сгорает в кислороде (воздухе) при 900°С с образованием оксида бериллия:
1.3. Бериллий активно реагирует при комнатной температуре с фтором (комнатная температура), хлором (250 ºС), бромом (480 ºС) и йодом (480 ºС). При этом образуются фторид бериллия, хлорид бериллия, бромид бериллия, иодид бериллия :
1.4. Бериллий реагирует с серой при температуре 1150°С с образованием сульфида бериллия:
1.5. Бериллий реагирует с углеродом при 1700 – 1900 ºC и в вакууме, образуя карбид бериллия:
2. Бериллий активно взаимодействует со сложными веществами:
2.1. Бериллий реагирует с водой при кипячении. Взаимодействие бериллия с водой приводит к образованию гидроксида бериллия и газообразного водорода:
2.2. Бериллий взаимодействует с кислотами:
2.2.1. Бериллий реагирует с разбавленной соляной кислотой с образованием хлорида бериллия и водорода :
2.2.2. При реакции с горячей разбавленной азотной кислотой бериллий образует нитрат бериллия, газообразный оксид азота (II) и воду:
2.2.3. В результате реакции концентрированной плавиковой кислоты и бериллия образуется осадок тетрафторберилата водорода и газообразный водород:
23. Бериллий может взаимодействовать с основаниями:
2.3.1. Бериллий взаимодействует с гидроксидом натрия в расплаве при температуре 400 – 500 ºC, при этом образуются берилат натрия и водород:
Бериллий реагирует с гидроксидом натрия в растворе с образованием тетрагидроксоберилата натрия и водорода:
2.4. Бериллий реагирует с газообразным аммиаком при температуре 500-700 ºC. В результате этой реакции образуются нитрид бериллия и водород:
2.5. Бериллий может реагировать с оксидами :
В результате взаимодействия бериллия и оксида магния при температуре 1075ºС образуется оксид бериллия-магния:
3. Бериллий взаимодействует с органическими веществами :
Бериллий может реагировать с ацетиленом при 400 – 450 ºC с образованием карбида бериллия и водорода:
пн. 15:00-20:00
чт. 09:00-12:00
ГБУЗ ЦЛО ДЗМ Аптечный пункт № 40-3
"Горячая линия" ГП №19: 8 (977) 851-57-76
109451, г. Москва, ул. Верхние поля, д. 34, корп. 4