Сообщение про бериллий по химии
Обновлено: 02.07.2024
Бериллий Be — это cветло-серый, легкий, 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 = 1287º C; tкип = 2507º C.
1. В результате электролиза расплава хлорида бериллия образуются бериллий и хлор :
2. Расплав фторида бериллия подвергают электролизу , в результате чего на выходе образуется бериллий и фтор:
3. Оксид бериллия легко восстанавливается магнием при 700 — 800º С, образуя бериллий и оксид магния:
BeO + Mg = MgO + Be
4. Фторид бериллия также легко восстанавливается магнием при 700 — 750º С с образованием бериллия и фторида магния:
BeF2 + Mg = Be + MgF2
Качественная реакция на бериллий — окрашивание пламени горелки в коричнево — красный цвет.
1. Бериллий — сильный восстановитель . Поэтому он реагирует почти со всеми неметаллами :
1.1. Бериллий взаимодействует с азотом при 700 — 900º С образуя нитрид бериллия:
1.2. Бериллий сгорает в кислороде (воздухе) при 900º С с образованием оксида бериллия:
2Be + O2 = 2BeO
1.3. Бериллий активно реагирует при комнатной температуре с фтором (комнатная температура) , хлором (250º С), бромом (480º С) и йодом (480º С) . При этом образуются фторид бериллия, хлорид бериллия, бромид бериллия, йодид бериллия :
Be + Br2 = BeBr2
1.4. С серой бериллий реагирует при температуре 1150º C с образованием сульфида бериллия:
Be + S = BeS
1.5. С углеродом бериллий реагирует при 1700 — 1900º С и вакууме, образуя карбид бериллия:
2Be + C = Be2C
2. Бериллий активно взаимодействует со сложными веществами:
2.1. Бериллий при кипении реагирует с водой . Взаимодействие бериллия с водой приводит к образованию гидроксида бериллия и газа водорода:
2.2. Бериллий взаимодействует с кислотами:
2.2.1. Бериллий реагирует с разбавленной соляной кислотой, при этом образуются хлорид бериллия и водород :
Be + 2HCl = BeCl2 + H2 ↑
2.2.2. Реагируя с разбавленной и горячей азотной кислотой бериллий образует нитрат бериллия, газ оксид азота (II) и воду:
2.2.3. В результате реакции концентрированной фтороводородной кислоты и бериллия образуется осадок тетрафторобериллат водорода и газ водород:
2.3. Бериллий может взаимодействовать с основаниями:
2.3.1. Бериллий взаимодействует с гидроксидом натрия в расплаве при температуре 400 — 500º С, при этом образуется бериллат натрия и водород:
Бериллий взаимодействует с гидроксидом натрия в растворе , при этом образуется тетрагидроксобериллат натрия и водород:
2.4. Бериллий вступает в реакцию с газом аммиаком при 500 — 700º С. В результате данной реакции образуется нитрид бериллия и водород:
2.5. Бериллий может вступать в реакцию с оксидами :
В результате взаимодействия бериллия и оксида магния при температуре 1075º С образуется оксид бериллия и магний:
Be + MgO = BeO + Mg
3. Бериллий взаимодействует с органическими веществами :
Бериллий может вступать в реакцию с ацетиленом при 400 — 450º С, образуя карбид бериллия и водород:
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
Государственное бюджетное образовательное учреждение
средняя общеобразовательная школа №225 Адмиралтейского района Санкт-Петербурга
Школа БИОТОП Лаборатории непрерывного математического образования
2. Основная часть
Что может нам дать бериллий? Самолет, вес которого вдвое меньше обычного, ракетное топливо с наивысшим удельным импульсом, пружины, способные выдержать до 20 миллиардов циклов нагрузки – пружины, не знающие усталости, практически вечные.
- окисел растворялся в углекислом аммонии (а окись алюминия не растворяется);
- сернокислая соль нового элемента не образовывала квасцов с сернокислым калием (а сернокислая соль алюминия такие квасцы образует).
Только в 1898 П. Лебо смог получить чистый бериллий электролизом бериллиевофтористого натрия.
Металлический бериллий был впервые получен в 1828 году известным немецким ученым Велером и одновременно французским ученным Блюссеном, который получил порошок металлического бериллия восстановлением хлористого бериллия металлическим калием.
Промышленное получение бериллия началось только в 20-х годах нашего столетия. До сороковых годов масштабы производства и применения бериллия были не велики. С открытием свойств бериллия, используемых в атомной энергетике, спрос на него сильно возрос.
нахождение в природе
Типично редкий элемент. На тонну земного вещества в среднем приходится лишь 4,2 г бериллия. В морской воде содержится до 6·10–7 мг/л бериллия. Обычно бериллий встречается как незначительная примесь в различных минералах земной коры, лишь ничтожная часть земного бериллия сконцентрирована в собственных бериллиевых минералах. Их известно более 30, но только шесть из них считаются более или менее распространенными (берилл, хризоберилл, бертрандит, фенакит, гельвин, даналит). Бериллы встречаются в гранитных пегматитах - это зеленоватые кристаллы, достигающие иногда очень больших размеров; известны бериллы-гиганты весом до тонны и длиной до 9 м. Есть и другие источники бериллия - пневмато-гидротермальные месторождения (т. е. месторождения, образовавшиеся в результате взаимодействия высокотемпературных паров и растворов с определенными типами горных пород).
Мировые природные ресурсы бериллия оцениваются более чем в 80 тыс. т (по содержанию Ве), из которых около 65% сосредоточено в США. Подтвержденные запасы – на месторождении Spur Mountain (шт. Юта), являющемся основным в мире источником бериллия, на конец 2000г. составили примерно 19 тыс. т (по содержанию металла). Из других стран наибольшими запасами бериллия обладают Китай, Россия и Казахстан.
физические свойства
Свойства бериллия заключается в сочетании противоположных, иногда, взаимоисключающих свойств. Бериллий обладает одновременно и легкостью, и прочностью, и теплостойкостью. Этот металл серебристо-серого цвета в полтора раза легче алюминия и в то же время прочнее специальных сталей. Важно, что бериллий и многие его сплавы не утрачивают полезных свойств при температуре 700—800°С и могут работать в таких условиях.
Чистый бериллий очень тверд — им можно резать стекло, но твердости сопутствует хрупкость.
Бериллий очень устойчив против коррозии. Он покрывается при взаимодействии с воздухом гонкой окисной пленкой, защищающей металл от действия кислорода даже при высоких температурах. Лишь за порогом 800°С идет окисление бериллия в массе, а при температуре 1200°С металлический бериллий сгорает, превращаясь в белый порошок BeO.
Бериллий легко образует сплавы со многими металлами, придавая им большую твердость, прочность, жаростойкость и коррозионную стойкость. Один из его сплавов — бериллиевая бронза — материал, позволивший решить многие сложные технические задачи.
Основные физические свойства бериллия:
- плотность 1847,7 кг/м3
- температура плавления 1551 °С
- температура кипения 3243 оС
-скрытая теплота плавления 250–275 кал/г (самая высокая среди всех металлов)
- коэффициент линейного расширения 10,3–131 (25–100 °С)
- модуль продольной упругости (модуль Юнга) 300ГН/м2 (3.104 кг•с/мм2)
- предел прочности при растяжении 200–550 МН/м2 (20–55 кг•с/мм2)
- предел текучести 250–600 МН/м2 (25–60 кг•с/мм2)
- предел прочности в направлении вытяжки – до 400–800МН/м2 (40–80 кг•с/мм2)
- относительное удлинение – до 4–12%
- ударная вязкость 10–50 кДж/м2 (0,1 – 0,5 кгс.•м/см2)
- температура перехода из хрупкого состояния в пластическое 200 – 400 °С
- твёрдость НВ 60–85 (для горячепрессованного Ве)
- теплоемкость для α-Ве 16,44 Дж/(моль•К), для β-Ве – 30,0 Дж/(моль•К)
- обладает наиболее высокой из всех металлов удельной теплоёмкостью – 1,80 кДж/(кг.•К) или 0,43 ккал/ (кг•°С)
- высокой теплопроводностью – 178 Вт/(м•К) или 0,45 кал/см•сек•°С) (50 °С)
- низким электросопротивлением – 3,6–4,5 мкОм•см (20 °С)
химические свойства
Бериллий типично амфотерен, т. е. обладает свойствами и металла, и неметалла. Однако металлические свойства все же преобладают.
- в химических соединениях бериллий 2-валентен (конфигурация внешних электронов 2s²), обладает высокой химической активностью, но компактный металл устойчив на воздухе благодаря образованию тонкой и прочной плёнки окиси BeO.
- при нагревании выше 800 °С быстро окисляется
- с водой до 100°С практически не взаимодействует
- легко растворяется в плавиковой, соляной, разбавленной серной кислотах, слабо реагирует с концентрированной серной и разбавленной азотной кислотами и не реагирует с концентрированной азотной
- растворяется в водных растворах щелочей, образуя соли бериллаты, например Na2BeO2 (многие из них имеют сладковатый вкус, почти все бериллаты ядовиты)
- при комнатной температуре реагирует с фтором, а при повышенных - с др. галогенами и сероводородом
- взаимодействует с азотом при температуре выше 650 °С с образованием нитрида Be3N2 и при температуре выше 1200°С с углеродом, образуя карбид Be2C
- с водородом практически не реагирует во всём диапазоне температур.
- при высоких температурах взаимодействует с большинством металлов, образуя бериллиды ; с алюминием и кремнием даёт эвтектические сплавы
- растворимость примесных элементов в бериллии. чрезвычайно мала
- мелкодисперсный порошок бериллия сгорает в парах серы, селена, теллура.
- расплавленный бериллий взаимодействует с большинством окислов, нитридов, сульфидов и карбидов
- гидроокись Be (OH)2 - слабое основание с амфотерными свойствами
- соли бериллия сильно гигроскопичны и за небольшим исключением (фосфат, карбонат) хорошо растворимы в воде, их водные растворы вследствие гидролиза имеют кислую реакцию.
Применение бериллия очень широко. Например, с течением времени большинство металлов теряют прочность, но бериллиевые бронзы при старении увеличивают свою прочность. Они немагнитны, кроме того не искрят при ударе. Из них делают пружины, рессоры, амортизаторы, подшипники, шестерни и многие другие изделия, от которых требуются большая прочность, хорошая сопротивляемость усталости и коррозии, сохранение упругости в широком интервале температур, высокие электро- и теплопроводные характеристики. Одним из потребителей этого сплава стала авиационная промышленность: в современном тяжелом самолете насчитывается больше тысячи деталей из бериллиевой бронзы.
Добавки бериллия облагораживают сплавы на основе алюминия и магния. Это понятно: плотность бериллия всего 1,82 г/см 3 , а температура плавления — вдвое выше, чем у этих металлов. Самые небольшие количества бериллия (достаточно 0,005%) намного уменьшают потери магниевых сплавов от горения и окисления при плавке и литье. Одновременно улучшается качество отливок, значительно упрощается технология.
С помощью бериллия можно увеличивать прочность, жесткость и жаростойкость других метал лов, не только вводя его в те или иные сплавы.
Лучшей технической характеристикой бериллидов служит тот факт, что они могут проработать более 10 часов при температуре 1650°С.
Окись бериллия стала важным материалом для изготовления оболочек тепловыделяющих элементов (твэлов) атомных реакторов.
Большая теплопроводность (в 4 раза выше, чем у стали), большая теплоемкость и жаропрочность позволяют использовать бериллий и его соединения в теплозащитных конструкциях космических кораблей. В еще большей мере космическую технику привлекают в бериллии легкость, прочность, жесткость, и особенно — необыкновенно высокое отношение прочности к весу. Поэтому бериллий и его сплавы все шире используются в космической, ракетной и авиационной технике. В частности, благодаря способности сохранять высокую точность и стабильность размеров бериллиевые детали используют в гироскопах — приборах, входящих в систему ориентации и стабилизации ракет, космических кораблей и искусственных спутников Земли.
Бериллий применяется и в других областях современной техники, в том числе в радиоэлектронике. Рентгенотехнике металлический бериллий дал прекрасные окна для рентгеновских трубок: благодаря малому атомному весу он пропускает в 17 раз больше мягких рентгеновских лучей, чем алюминий такой же толщины.
Сравнительно давно используют окись бериллия в производстве стекла. Добавки ее увеличивают плотность, твердость, показатель преломления и химическую стойкость стекол. С помощью окиси бериллия создают специальные стекла, обладающие большой прозрачностью для ультрафиолетовых и инфракрасных лучей.
Стекловолокно, в состав которого входит окись бериллия, может найти применение в конструкциях ракет и подводных лодок.
При горении бериллия выделяется много тепла — 15 тыс. ккал/кг. Поэтому бериллий может быть компонентом высокоэнергетического ракетного горючего.
Факторы, ограничивающие применение бериллия:
- хрупкость металла. Она намного усложняет процесс его механической обработки, затрудняет получение больших листов бериллия и сложных профилей, необходимых в тех или иных конструкциях. Предпринимаются упорные попытки устранить этот недостаток. Но, несмотря на некоторые успехи (изготовление металла высокой чистоты, различные технологические усовершенствования), получение пластичного бериллия продолжает оставаться проблемой.
- токсичность бериллия. Контроль за чистотой воздуха, особые системы вентиляции, возможно большая автоматизация производства — все это позволяет успешно бороться с токсичностью элемента № 4 и его соединений.
- высокая стоимость. Цена 1 кг бериллия в США сейчас более 300 долларов, т. е. бериллий в несколько раз дороже титана.
Однако рост потребления всегда приводит к технологическим усовершенствованиям, которые в свою очередь способствуют уменьшению издержек производства и цены. В будущем спрос на бериллий возрастет еще больше, достоинства этого элемента возьмут верх над его недостатками.
БИБЛИОГРАФИЯ
Большая Советская Энциклопедия . 3 -е изд . М .: 2008. — 672 с.
Популярная библиотека химических элементов. Водород–хром. М., Наука, 1971
Редкол.:Кнунянц И. Л. (гл. ред.) Химическая энциклопедия: в 5 т. — Москва: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1. — С. 280. — 623 с. — 100 000 экз.
Бериллий химический элемент главной подгруппы второй группы, второго периода периодической системы химических элементов Д.И.Менделеева, с атомным номером 4. Обозначается символом Be ( Beryllium ). Простое вещество бериллий (CAS-номер: 7440-41-7)— мягкий высокотоксичный металл серого цвета, имеет весьма высокую стоимость.
История
Открыт в 1798г. 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
Нахождение в природе
Изотоп 8 Be отсутствует в природе, поскольку является крайне нестабильным и имеет период полураспада 10 −18 с. Стабильным является 9 Be. Кроме 9 Be в природе встречаются радиоактивные изотопы 7 Be и 10 Be.
Содержание бериллия в земной коре— около 3,5 г/т, обычно он встречается как примесь к различным минералам. 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 РФ (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.
Физические свойства
Бериллий— мягкий, но не пластичный (легко разрушается) металл серебристо-белого цвета. Имеет высокий (в связи с чем ему ошибочно приписывается высокая твёрдость) модуль упругости— 300 ГПа (у сталей— 200—210 ГПа). На воздухе активно покрывается стойкой оксидной плёнкой BeO.
Модуль продольной упругости (модуль Юнга) 300 ГПа (312кгс/мм2). Механические свойства Бериллия зависят от чистоты металла, величины зерна и текстуры, определяемой характером обработки. Предел прочности Бериллия при растяжении 200—550 Мн/м2(20-55 кгс/мм2), удлинение 0,2-2%, что при таком высоком модуле упругости обеспечивает его хрупкость. Обработка давлением приводит к определенной ориентации кристаллов. Возникает анизотропия, становится возможным значительное улучшение свойств. Предел прочности в направлении вытяжки доходит до 400—800 Мн/м2(40-80 кгс/мм2), предел текучести 250—600 Мн/м2(25-60 кгс/мм2), а относительное удлинение до 4-12%. Механические свойства в направлении, перпендикулярном вытяжке, почти не меняются. Бериллий— хрупкий металл; его ударная вязкость 10-50 кДж/м2 (0,1-0,5 кгс·м/см2). Температура перехода Бериллия из хрупкого состояния в пластическое 200—400°C.
Химические свойства
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 Бериллия
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
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 является наиболее теплопроводным из всех оксидов и служит высокотеплопроводным высокотемпературным изолятором, и огнеупорным материалом(тигли), а кроме того 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 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 раз 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 так же в атомной технике.
Ракетное топливо
Окислитель | Удельная тяга(Р1,сек) | Температура сгорания °С | Плотность топлива г/см³ | Прирост скорости, ΔVид,25, м/сек | Весовое содерж.горючего% |
---|---|---|---|---|---|
Фтор | 323,3 сек | 4328°C | 1,547 | 5014 м/сек | 13% |
Тетрафторгидразин | 310,8 сек | 4234°C | 1,19 | 4204 м/сек | 11% |
ClF3 | 277,4 сек | 4075°C | 1,85 | 4696 м/сек | 13% |
ClF5 | 289,6 сек | 4176°C | 1,762 | 4791 м/сек | 13% |
Перхлорилфторид | 242,6 сек | 3593°C | 1,709 | 3953 м/сек | 13% |
Окись фтора | 308,6 сек | 4177°C | 1,561 | 4986 м/сек | 13% |
Кислород | 235,4 сек | 3637°C | 1,21 | 3213 м/сек | 15% |
Перекись водорода | 276,8 сек | 3472°C | 1,503 | 4231 м/сек | 18% |
Азотная кислота | 256 сек | 2728°C | 1,574 | 4005 м/сек | 24% |
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.
Окислитель | Удельная тяга(Р1,сек) | Температура сгорания °С | Плотность топлива г/см³ | Прирост скорости, ΔVид,25, м/сек | Весовое содерж.горючего% |
---|---|---|---|---|---|
Фтор | 354,9 сек | 4244°C | 1,298 | 5029 м/сек | 13% |
Тетрафторгидразин | 335,6 сек | 4133°C | 1,065 | 4270 м/сек | 10% |
ClF3 | 298,8 сек | 3885°C | 1,573 | 4674 м/сек | 10% |
ClF5 | 314,5 сек | 3979°C | 1,481 | 4773 м/сек | 11,25% |
Перхлорилфторид | 309,5 сек | 2932°C | 1,114 | 4037 м/сек | 34% |
Окись фтора | 342,9 сек | 3027°C | 1,054 | 4338 м/сек | 35% |
Кислород | 331,4 сек | 3079°C | 0,867 | 3744 м/сек | 45% |
Перекись водорода | 353,1 сек | 2932°C | 0,98 | 4285 м/сек | 41% |
N2O4 | 316,1 сек | 2558°C | 0,93 | 3721 м/сек | 48% |
Азотная кислота | 322,1 сек | 3085°C | 1,047 | 4060 м/сек | 35% |
Огнеупорные материалы
Оксид бериллия применяется в качестве очень важного огнеупорного материала в специальных случаях. Считается одним из лучших огнеупорных материалов и при этом это самый теплопроводный огнеупорный материал.
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. Нормальное содержание бериллия в организме взрослого человека (при массе тела 60 кг) составляет 0,031мг, ежедневное поступление с пищей— около 0,01мг.
Бериллий— ядовит: Летучие (и растворимые) соединения бериллия, в том числе и пыль, содержащая соединения бериллия, высокотоксичны. Для воздуха ПДК (предельно допустимые концентрации) вещества 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.
Дополнительная информация по Бериллию
Первые анализы (Клапрот, Биндгейм и др.) не обнаружили в берилле ничего особенного.
В конце XVIII в. известный минералог аббат Гаюи обратил внимание на полное сходство кристаллического строения берилла из Лиможа и смарагда из Перу. Вокелен произвел химический анализ обоих минералов (1797) и обнаружил в обоих новую землю, отличную от алюмины. Получив соли новой земли, он установил, что некоторые из них обладают сладким вкусом, почему и назвал новую землю глюцина (Glucina) от греческого — сладкий. Новый элемент, содержащийся в этой земле, был назван соответственно глюцинием (Glucinium). Это название употреблялось во Франции в XIX в., существовал даже символ -- Gl.
Клапрот, будучи противником наменования новых элементов по случайным свойствам их соединений, предложил именовать глюциний бериллием (Beryllium), указав, что сладким вкусом обладают соединения и других элементов. Металлический бериллий был впервые получен Велером и Бусси в 1728 г. путем восстановления хлорида бериллия металлическим калием. Отметим здесь выдающиеся исследования русского химика И.В.Авдеева по атомному весу и составу окисла бериллия (1842). Авдеев установил атомный вес бериллия 9,26 (совр.9,0122), тогда как Берцелиус принимал его равным 13,5, и правильную формулу окисла.
Периодическая система химических элементов Менделеева
Классификация хим. элементов, устанавливающая зависимость различных свойств элементов от заряда атомного ядра. Система является графическим выражением периодического закона/
198095, г.Санкт-Петербург, ул.Швецова, д.23, лит.Б, пом.7-Н, схема проезда
История
Свойства
Бериллий (Beryllium, в формулах Be) — щелочноземельный металл, в таблице Менделеева имеет атомный № 4.
- Относится к металлам серебристо-белого цвета.
- Твердый, но хрупкий (тверже, чем другие легкие металлы).
- Высокий модуль упругости.
- Кристаллическая структура решетки гексагональная.
Имеет один стабильный изотоп 9Be.
Свойства атома | |
---|---|
Название, символ, номер | Бери́ллий / Beryllium (Be), 4 |
Атомная масса (молярная масса) | 9,012182(3)[1] а. е. м. (г/моль) |
Электронная конфигурация | [ He ] 2s² |
Радиус атома | 112 пм |
Химические свойства | |
Ковалентный радиус | 90 пм |
Радиус иона | 35 (+2e) пм |
Электроотрицательность | 1,57 (шкала Полинга) |
Электродный потенциал | −1,69 В |
Степени окисления | +2 ; 0 |
Энергия ионизации (первый электрон) | 898,8 (9,32) кДж/моль (эВ) |
Термодинамические свойства простого вещества | |
Плотность (при н. у.) | 1,848 г/см³ |
Температура плавления | 1551 K (1278 °C, 2332 °F) |
Температура кипения | 3243 K (2970 °C, 5378 °F) |
Уд. теплота плавления | 12,21 кДж/моль |
Уд. теплота испарения | 309 кДж/моль |
Молярная теплоёмкость | 16,44[2] Дж/(K·моль) |
Молярный объём | 5,0 см³/моль |
Кристаллическая решётка простого вещества | |
Структура решётки | гексагональная |
Параметры решётки | a=2,286 Å; c=3,584 Å |
Отношение c/a | 1,567 |
Температура Дебая | 1000 K |
Прочие характеристики | |
Теплопроводность | (300 K) 201 Вт/(м·К) |
Номер CAS | 7440-41-7 |
- На воздухе покрывается оксидной пленкой.
- Реагирует с разбавленными кислотами; концентрированная HNO3 пассивирует бериллий.
- Не реагирует с водородом даже при нагреве, но легко образует соединения с углеродом, галогенами и серой.
- Проявляет свойства как металлов, так и неметаллов — типичный аморфный металл.
Минералы, добыча
Месторождениями бериллиевых минералов обладают:
- Аргентина;
- Бразилия;
- Казахстан;
- Индия.
В России добычу этих минералов можно производить в Свердловской области и Бурятии.
В природе около 30 бериллийсодержащих минералов:
- берилл;
- хризоберилл;
- фенакит;
- гельвин;
- бертрандит.
Россия утратила сырьевую и производственную независимость в производстве бериллиевых концентратов.
Производство
Способы получения чистого бериллия предполагают использование сложных и грязных процессов.
На мировом рынке три страны с полным циклом производства:
Познавательно: Китай не экспортирует произведенный продукт, а производит закупки продуктов производства.
Применение
Чистый бериллий имеет стратегическое значение.
Применение этого легкого металла оправдано в аэрокосмической, электронной промышленности, в медицине и ВПК.
Бериллий применяют для:
- Производства гамма-детекторов, рентгеновских трубок.
- Замедления нейтронов в атомных реакторах.
- Производства гироскопов для ракет, искусственных спутников Земли.
- В составе сплавов значительно улучшает их твердость и пластичность.
Важно: несмотря на уникальные свойства, бериллий применяется не часто. Проблема в контроле МАГАТЭ над сплавами, без которых невозможно создание ядерного оружия.
Плюсы и минусы
Достоинства | Недостатки |
Относится к самым легким и прочным элементам | Хрупкость металла |
Самое низкое (среди металлов) сечение захвата нейтронов, высокое значение их отражения | Вредность, токсичность бериллия и его пыли |
Бериллиевая бронза не искрит; редкое качество, используют для работы в шахтах.
Цена металлического бериллия зависит от продавца: от 7 070 до 10 800 рублей за килограмм.
Стоимость соединений (рублей за килограмм):
- BeWO4 — 1420 000;
- BeZrO3 — 13 000;
- BeAl2O4 — 13 000 000.
Мне 42 года и я специалист в области минералогии. Здесь на сайте я делюсь информацией про камни и их свойства — задавайте вопросы и пишите комментарии!
Читайте также: