Бериллий

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

[править] История

Бери́ллий был открыт в 1798 году Л. Н. Вокленом в виде берилловой земли (оксида ВеО), когда этот французский химик выяснял общие особенности химического состава драгоценных камней берилла и изумруда.

Металлический бериллий был получен в 1828 году Ф. Велером в Германии и независимо от него А. Бюсси во Франции. Однако из-за примесей его не удавалось сплавить. Лишь в 1898 году французский химик П. Лебо, подвергнув электролизу двойной фторид калия и бериллия, получил достаточно чистые металлические кристаллы бериллия.

[править] Происхождение названия

Название бериллия произошло от названия драгоценных камней берилла (греч. beryllos), которое восходит к названию города Белур (Веллуру) в Южной Индии, недалеко от Мадраса; с древних времён в Индии были известны месторождения изумрудов. Изумруд, берилл и аквамарин имеют одинаковый состав — Be₃Al₂Si₆O₁₈, а цвет им придают примеси различных элементов. Из-за сладкого вкуса растворимых в воде соединений бериллия элемент вначале называли «глюциний» (от греч. glykys — сладкий).

[править] Получение

Извлечение бериллия из его природных минералов (в основном берилла) включает в себя несколько стадий, при этом особенно важно отделить бериллий от сходного по свойствам и сопутствующего бериллию в минералах алюминия. Можно, например, сплавить берилл с гексафторосиликатом натрия Na₂SiF₆.

В результате сплавления образуются криолит Na₃AlF₆ — плохо растворимое в воде соединение, а также растворимый в воде фторобериллат натрия Na₂[BeF₄]. Его далее выщелачивают водой. Для более глубокой очистки бериллия от алюминия применяют обработку полученного раствора карбонатом аммония (NH₄)₂CO₃. При этом алюминий оседает в виде гидроксида Al(OH)₃, а бериллий остаётся в растворе в виде растворимого комплекса (NH₄)₂[Be(CO₃)₂]. Этот комплекс затем разлагают до оксида бериллия ВеО при прокаливании.

Другой метод очистки бериллия от алюминия основан на том, что оксиацетат бериллия Be₄O(CH₃COO)₆, в отличие от оксиацатата алюминия [Al₃O(CH₃COO]⁺CH₃COO^-, имеет молекулярное строение и легко возгоняется при нагревании.

Известен также способ переработки берилла, в котором сначала берилл обрабатывают концентрированной серной кислотой при температуре 300 °C, а затем спёк выщелачивают водой. Сульфаты алюминия и бериллия при этом переходят в раствор. После добавления к раствору сульфата калия K₂SO₄ удаётся осадить алюминий из раствора в виде алюмокалиевых квасцов KAl(SO₄)₂·12H₂O. Дальнейшую очистку бериллия от алюминия проводят так же, как и в предыдущем методе.

Наконец, известен и такой способ переработки берилла. Исходный минерал сначала сплавляют с поташем K₂CO₃. При этом образуются бериллат K₂BeO₂ и алюминат калия KAlO₂.

После выщелачивания водой полученный раствор подкисляют серной кислотой. В результате в осадок выпадает кремниевая кислота. Из фильтрата далее осаждают алюмокалиевые квасцы, после чего в растворе из катионов остаются только ионы Ве²⁺. Из полученного тем или иным способом оксида бериллия ВеО затем получают фторид, из которого магнийтермическим методом восстанавливают металлический бериллий.

Металлический бериллий можно приготовить также электролизом расплава смеси BeCl₂ и NaCl при температурах около 300°C. Раньше бериллий получали электролизом расплава фторобериллата бария Ba[BeF₄]:

[править] Применение

[править] 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 распространенты бериллиевые бронзы типа БрБ (пружинные контакты). Добавка 0,5 % бериллия в сталь позволяет изготовить пружины которые пружинят при красном калении!!!

[править] Рентгенотехника

Бериллий слабо поглощает рентгеновское излучение, поэтому из него изготавливают окошки рентгеновских трубок (через которые излучение выходит наружу).

[править] 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: ⁹Ве(α, n)¹²C. 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).

[править] Лазерные материалы

В лазерной технике находит применение алюминат бериллия для изготовления твердотельных излучателей(стержней, пластин).

[править] Аэрокосмическая техника

В производстве тормозов для аэрокосмической техники, тепловых экранов и систем наведения с бериллием не может конкурировать практически ни один конструкционный материал.Производство бериллидов применяемых как конструкционные материалы для двигателей и обшивки ракет и самолетов а так же в атомной технике.

[править] Ракетное топливо

Бериллий самостоятельно, в виде раствора в жидком аммиаке, в виде гидрида бериллия, раствора боргидрида бериллия в жидком аммиаке применяется в качестве ракетного топлива с предельно высокими значениями удельного импульса, окислителями для таких топлив предпочтительны: жидкий фтор, смеси фтора с кислородом, окись фтора, озон и др.

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.

[править] Специальные сверхмощные взрывчатые вещества

Так же боргидрид бериллия и тонкодисперсный бериллиевый порошок пропитанные жидким кислородом либо окисью фтора, применяются(редко) как особо мощные Взрывчатые Вещества.Особенность смесей на основе металлического бериллиевого порошка в смеси с плотным окислителем является то обстоятельство что в таких ВВ реализуется наиболее высокая массовая и объемная энергия взрыва, а так же и скорость детонации превышающая 14—15 000 м/сек(!), что в свою очередь позволяет создавать весьма мощные и компактные заряды. Так например бризантное действие стехиометрической смеси бериллия и жидкого кислорода в 12—13 раз большее чем у гексогена, и в 3—5 раз большее чем у Октонитрокубана. Сферический взрыв(имплозия) такой смеси создает давление в центре взрыва свыше 17 млн атмосфер. Стехиометрическая смесь порошкообразного бериллия с жидким кислородом имеет энергию взрыва 24,4Мдж/кг, что больше нежели чем у тротила(ТНТ=4,2Мдж/кг) в 5,81 раза, объемная энергия взрыва такой смеси достигает 29,524Мдж/кг.

[править] Огнеупорные материалы

Оксид бериллия 99,9%(изделие)

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.

[править] Биологическая роль и физиологические действие

В живых организмах бериллий, по-видимому, не несет никакой биологической функции. Его содержание в организме среднего человека (масса тела 70 кг) составляет 0,036 мг, ежедневное поступление с пищей — около 0,01 мг.

Летучие и растворимые соединения бериллия, а также пыль, содержащая бериллий и его соединения, очень токсичны. Бериллий замещает в ферментах магний и обладает ярко выраженным аллергическим и канцерогенным действием. Его присутствие в атмосферном воздухе приводит к тяжелому заболеванию органов дыхания — бериллиозу. Следует отметить, что эти заболевания могут возникнуть через 10—15 лет после прекращения контакта с бериллием. Для воздуха ПДК для бериллия составляет 0,001 мг/м³.

Известны случаи вымирания сотрудников целых лабораторий физиков, работавших с бериллием (бериллиевые фольги прозрачны для рентгеновских лучей).

[править] См. также

Категория:Соединения бериллия

[править] Ссылки

На Викискладе есть страница по теме
Бериллий

• Бериллий на Webelements
• Бериллий в Популярной библиотеке химических элементов

У этой статьи нет иллюстраций. Вы можете помочь проекту, добавив их.