Что такое Бериллий, beryllium, характеристики, свойства

Бериллий — это химический элемент Be символьное обозначение элемента: Be, латинское название Beryllium, элемент относится к периоду, группе: 2, 2, (atomic mass of matter) атомная масса вещества Бериллий составляет 9,012182 (3) (а.е.м.)

Бериллий класс химических элементов

Элемент Be — относится к группе, классу хим элементов (…)

Элемент Be свойство химического элемента Бериллий Beryllium

Основные характеристики и свойства элемента Be…, его параметры.

формула химического элемента Бериллий Beryllium

Химическая формула Бериллий: Формула бериллия отличается всего 4-мя электронами. Это не удивительно, учитывая место элемента в таблице Менделеева. Удивительно, что все они находятся на s-орбитах. Не остается свободных позиций для новых электронов. Поэтому, бериллий – элемент, не желающий вступать в химические реакции. Исключения металл делает для веществ, способных отобрать, заместить его собственные электроны.

На это, к примеру, способен галоген. Бериллий – металл. Однако, у него есть и ковалентные связи. Это значит, что в атоме бериллия перекрываются, обобщаются некоторые пары электронных облаков, что характерно для неметаллов. Такая двойственность сказывается на механических параметрах вещества. Материал одновременно хрупкий и твердый. Отличается бериллий и легкостью.

Плотность металла всего 1,848 граммов на кубический сантиметр. Ниже планка лишь у некоторых щелочных металлов. Сходясь с ними в плотности, бериллий выгодно выделяется устойчивостью к коррозии. От нее элемент спасает пленка в доли миллиметра толщиной. Это оксид бериллия. Он образуется на воздухе за 1,5-2 часа. В итоге блокируется доступ кислорода к металлу, и он сохраняет все первозданные характеристики.

Прочность бериллия

Радуют и прочность бериллия. Проволока диаметром всего в 1 миллиметр способна держать навесу взрослого мужчину. Для сравнения, аналогичная нить алюминия рвется при нагрузке в 12 килограммов.

Бериллий, свойства которого обсуждаются, почти не теряет прочности при нагреве. Если довести температуру до 400-от градусов, «сила» металла ослабеет лишь вдвое. Дюралюминий, к примеру, становится менее прочным в 5 раз.

Атомы Бериллий Beryllium химических элементов

Атомы Beryllium хим. элемента

Beryllium Бериллий ядро строение

Строение ядра химического элемента Beryllium — Be,

История открытия Бериллий Beryllium

Открытие элемента Beryllium — элемент был 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.

Авдеев смог доказать, 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

Бериллий Beryllium происхождение названия

Откуда произошло название Beryllium — 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).

Распространённость Бериллий Beryllium

Как любой хим. элемент имеет свою распространенность в природе, Be — среднее содержание бериллия в земной коре 3,8 г/т и увеличивается от ультраосновных (0,2 г/т) к кислым (5 г/т) и щелочным (70 г/т) породам. Основная масса бериллия в магматических породах связана с плагиоклазами, где бериллий замещает кремний.

Мусковит, тёмноцветные минералы

Наибольшие его концентрации характерны для некоторых тёмноцветных минералов и мусковита (десятки, реже сотни г/т). Если в щелочных породах бериллий почти полностью рассеивается, то при формировании кислых горных пород он может накапливаться в постмагматических продуктах постколлизионных и анорогенных гранитоидов — пегматитах и пневматолито-гидротермальных телах. В кислых пегматитах образование значительных скоплений бериллия связано с процессами альбитизации и мусковитизации. В пегматитах бериллий образует собственные минералы, но часть его (ок. 10 %) находится в изоморфной форме в породообразующих и второстепенных минералах (микроклине, альбите, кварце, слюдах, и др.). В щелочных пегматитах бериллий устанавливается в небольших количествах в составе редких минералов: эвдидимита, чкаловита, анальцима и лейкофана, где он входит в анионную группу. Постмагматические растворы выносят бериллий из магмы в виде фторсодержащих эманаций и комплексных соединений в ассоциации с вольфрамом, оловом, молибденом и литием.

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 минералов бериллия

Месторождения минералов бериллия присутствуют на территории Бразилии, Аргентины, Африки, Индии, Казахстана, России (Ермаковское месторождение в Бурятии, Малышевское месторождение в Свердловской области) и др

Получение Бериллий Beryllium

Beryllium — получение элемента

Физические свойства Бериллий Beryllium

Основные свойства Beryllium Бериллий — относительно твёрдый (5,5 баллов по Моосу), но хрупкий металл серебристо-белого цвета. Один из самых твёрдых металлов в чистом виде (уступает только иридию, осмию, вольфраму и урану). 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.

Изотопы Beryllium Бериллий

Наличие и определение изотопов Beryllium Природный бериллий состоит из единственного изотопа 9Be. Все остальные изотопы бериллия (их известно 11, исключая стабильный 9Be) нестабильны. Наиболее долгоживущих из них два: 10Be с периодом полураспада около 1,4 млн лет и 7Be с периодом полураспада 53 дня.

Изото́пы бериллия — разновидности химического элемента бериллия, имеющие разное содержание нейтронов в ядре. Известны 12 изотопов бериллия. Единственным стабильным изотопом является 9Be, его природная изотопная распространённость равна 100 %. Таким образом, бериллий практически моноизотопный элемент. Также в следовых количествах присутствуют 7Be и 10Be, возникающие в атмосфере в результате ядерных реакций, индуцированных космическим излучением.

Bce свойства изотопов Бериллий Beryllium, таблица изотопов бериллия

Символ
нуклида
Z ( p ) N( n ) Масса изотопа
( а. е. м. )
Период полураспада (T 1/2 ) Моды
распада
Спин и
чётность ядра
Энергия возбуждения (кэВ)
5 Be 4 1 5,04079(429)# p (1/2+)#
6 Be 4 2 6,019726(6) 5,0(3)⋅10 −21 с [0,092(6) МэВ] 2p 0+
7 Be 4 3 7,01692983(11) 53,22(6) сут EC 3/2-
8 Be 4 4 8,00530510(4) 6,7(17)⋅10 −17 с [6,8(17) эВ] деление 0+
9 Be 4 5 9,0121822(4) стабилен 3/2-
10 Be 4 6 10,0135338(4) 1,51⋅10 6 лет β 0+
11 Be 4 7 11,021658(7) 13,81(8) с β (97,1%), β + α (2,9%) 1/2+
12 Be 4 8 12,026921(16) 21,49(3) мс β (99,48%), β +n (0,52%) 0+
13 Be 4 9 13,03569(8) 0,5(1) нс n 1/2+
14 Be 4 10 14,04289(14) 4,84(10) мс β +n (81,0%),
β (14,0%),
β +2n (5,0%)
0+
15 Be 4 11 15,05346(54)# <200 нс
16 Be 4 12 16,06192(54)# <200 нс 0+

Химические свойства Бериллий Beryllium

Определение химических свойств Beryllium, для химического элемента характерны две степени окисления +1 и +2. Гидроксид бериллия (II) амфотерен, причём как основные (с образованием Be2+), так и кислотные (с образованием [Be(OH)4]2−) свойства выражены слабо. Степень окисления +1 у бериллия была получена при исследование 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:

{\displaystyle {\mathsf {Be+2NaOH+2H_{2}O\rightarrow Na_{2}[Be(OH)_{4}]+H_{2}\uparrow }}} \mathsf{Be + 2NaOH + 2H_2O\rightarrow Na_2[Be(OH)_4] + H_2\uparrow}

При проведении реакции с расплавом щелочи при 400—500 °C образуются бериллаты:

{\displaystyle {\mathsf {Be+2NaOH\rightarrow Na_{2}BeO_{2}+H_{2}\uparrow }}} \mathsf{Be + 2NaOH \rightarrow Na_2BeO_2 + H_2\uparrow}

Применение бериллия

Гидроксид бериллия и окись урана составляют ядерное топливо. 4-ый металл используют в атомных реакторов и для замедления нейтронов. Оксид бериллия добавляют не только в топливо, но и делают из него тигли. Это высокотеплопроводные, высокотемпературные изоляторы.
Кроме атомной техники соединения бериллия, сплавы на его основе пригождаются в авиастроении и космонавтике. Из 4-го металла делают тепловые экраны и системы наведения. Элемент нужен и для ракетного топлива, а так же, обшивки кораблей. Их корпуса делают из бериллиевых бронз.
По свойствам они превосходят легированные стали. Достаточно прибавить к меди всего 1-3% 4-го элемента, чтобы довести до максимума разрывную прочность. Со временем она не теряется. Другие же сплавы с годами устают, их эксплуатационные параметры снижаются. Чистый бериллий плохо обрабатывается. Выступая в роли добавки к бронзе, металл становится податливым.

Можно изготовить ленту толщиной всего в 0,1 миллиметра. Масса бериллия облегчает сплав, исключает его магнитность, искрение при ударах. Все это пригождается в производстве пружин, подшипников, рессоров, амортизаторов, шестерней. Эксперты утверждают, что в современном самолете присутствует больше 1 000 деталей именно из бериллиевой бронзы. В металлургии используют и пару бериллий-магний. Последний металл теряется при плавлении. Добавка 0,005% 4-го элемента сокращает испарение и окисление магния при плавке и литье.

По аналогии действуют, так же, с составами на основе алюминия. Если же сочетать 4-ый металл с танталом или цирконием, получатся бериллиды. Это сплавы исключительной твердости, способные прослужить 10 часов при температуре в 1650 градусов Цельсия. Хлорид бериллия необходим медикам. Они используют вещество при диагностике туберкулеза и вообще в рентгенотехническом оборудовании. 4-ый элемент – один из немногих, не взаимодействующих с лучами рентгеновского спектра. Ядро бериллия, его атомы почти невесомы. Это позволяет пропускать в 17 раз больше мягких лучей, чем, к примеру, пропускает алюминий аналогичной толщины. Поэтому, окошки рентгеновских трубок делают именно из бериллия.

Меры предосторожности Бериллий Beryllium

Внимание! Внимательно ознакомьтесь с мерами безопасности при работе с Beryllium

Техника безопасности при работе с бериллием и его соединениями

Бериллий и его соединения — весьма токсичные вещества. Предельно допустимая концентрация бериллия в воздухе для рабочих помещений равна 0,001 мг/м3.
Токсичность окиси бериллия зависит от ее химической активности; прокаленная при 1500° С окись бериллия ме­нее токсична, чем полученная прокаливанием гидрооки­си или сульфата бериллия при 1000° С или ниже.

Наиболее серьезны отравления бериллием при вды­хании его или его соединений. При кратковременном вды­хании растворимых соединений бериллия в концентра­циях, превышающих 100 мкг/м3 отравившийся заболе­вает острым бериллиозом (сильное раздражение дыхательных путей, часто сопровождающееся пневмо­нией). Часто острый бериллиоз переходит в хронический, симптомы которого менее четки. Симптомы болезни мо­гут появиться даже спустя 10—15 лет после прекраще­ния действия бериллия и его соединений. Хронический бериллиоз может возникнуть при концентрации бериллия в воздухе порядка 100 мкг/м3 при восьмичасовом рабочем дне.

Бериллий и его соединения, находящиеся в воздухе в виде мелкодисперсных аэрозолей или паров, помимо заболевания органов дыхания, могут вызывать также за­болевания кожи — так называемые дерматиты. Контакт­ный дерматит может появиться, например, после несколь­ких суток работы со фторидом бериллия. Излечивается эта болезнь лишь после прекращения действия солей бериллия.
Для обеспечения безопасных условий труда при ра­боте с бериллием и его соединениями необходимо надеж­ное удаление взвешенной в воздухе пыли. Все работы с бериллием должны быть сосредоточены в изолирован­ных помещениях, расположенных в одноэтажных здани­ях, чтобы загрязнения не могли попасть в верхние этажи. Технологические операции при работе с бериллием долж­ны быть по возможности механизированы и герметизи­рованы.

Работы с сухими порошками бериллия или его соеди­нениями следует вести в герметичных рукавных боксах, работающих при разрежении ~ 20 мм рт. ст. Оборудо­вание, предназначенное для обработки бериллия и его сплавов, должно находиться под укрытиями типа боксов с местной вытяжной вентиляцией. Нагрев и плавку бе­риллия и его сплавов разрешается осуществлять в герме­тичных вакуумных печах, установленных в кабинах с вы­тяжной вентиляцией. В кабинах следует предусмотреть смотровые окна и внутреннее освещение для наблюдения за аппаратурой без необходимости пребывания внутри кабины. Скорость движения воздуха в открытой двери кабины должна быть не менее 1 м/сек.

Остаточный воздух из вакуум-насосов и отходящие газы, загрязненные бериллием, перед выбросом в атмос­феру следует подвергать очистке. Воздух, удаляемый вентиляционной системой, подлежит двухступенчатой очистке — сначала через резиновую мраморную крошку или через стекловолокно, а затем через фильтры с тканью Петрянова. Использованные фильтровальные ткани не подлежат очистке и не могут быть применены повторно.

В помещениях, где проводятся работы с бериллием и его соединениями, ежедневно должна осуществляться влажная уборка и систематически контролироваться со­держание бериллия в возухе. Работающие с бериллием и его соединениями должны иметь спецодежду и респи­ратор ШБ-1 типа «Лепесток». Лица, обслуживающие аппаратуру, находящуюся в кабинах, должны быть в пневмокостюмах, в которые поступает воздух в коли­честве 15 м3/ч на один костюм.

Стоимость Бериллий Beryllium

Рыночная стоимость Be, цена Бериллий Beryllium

Потребление бериллия в мире

Северная Америка и Европа являются крупнейшими потребителями бериллия. Значительный экономический рост в последние годы в Азиатско-Тихоокеанском регионе, прежде всего в Китае, привел потребление в регионе ближе к европейскому уровню. Этому способствовало растущее использование металла в инфраструктурном оборудовании, компьютерах и телекоммуникации, маршрутизаторах, фиксированных и беспроводных оптических системах передачи.

В последние годы, потребление металла выросло в автомобильной электронике, как и медно-бериллиевого сплава (бериллиевой бронзы), который используется в системах распределения электроэнергии и автосигнализациях.

Мировой рынок бериллия, как ожидается, приблизится к 500 тонн к 2018 году за счет хорошего спроса со стороны компьютерного рынка и рынка телекоммуникационной инфраструктуры, и по причине роста рынка автомобильной электроники. Также ожидается рост потребления на развивающихся рынках Азии и Латинской Америки.

Внутреннее потребление в США в 2012 году составило порядка 220 тонн. В том же году, бытовая электроника и телекоммуникационная отрасль были основными конечными потребителями бериллия в стране, на которые приходилось более 40% объема потребления бериллия в США.

Три страны (Китай, Казахстан и США) перерабатывают бериллиевые руды. В 2005 году Министерство обороны США начала сотрудничество с Materion, чтобы построить новый завод по переработке в Огайо и производить высокой чистоты металлический бериллий. Строительство завода по переработке было завершено в 2011 году, и до двух третей его продукции стало направляться оборонным предприятиям и другим организациям, связанным с конечным использованием металла.

Соединенные Штаты импортировали около 34% сырья бериллия, использованного в 2011 году, в том числе металлический бериллий и другие обработанные бериллиевые материалы, используемых в производстве; две трети этих материалов пришло из России и Казахстана. Тенденция (по крайней мере, до 2010 года), как сообщает USGS, указывает на высокий спрос.

бериллиевая продукция

В первой половине 2010 года, Materion сообщил об увеличении на 62% поставок основных бериллиево-медных сплавов, по сравнению с первым полугодием 2009 года. Продажи бериллиевой продукции на ключевых рынках – аэрокосмической промышленности, автомобильной электронике, керамике, компьютерах и телекоммуникациях — были существенно выше, чем в 2009 году. Но в последующие годы спрос на бериллий выровнялся с предложением и по существу оставался неизменным в период с 2010 по 2012 год.

Производство бериллия в мире в 2011 году

(a) На основе данных членов Научно-технической ассоциации по бериллию (The Beryllium Science and Technology Association, BeST)

(b) Оценки Investorintel

Ценообразование на рынке бериллия

Цены на бериллий, как правило, устанавливаются между добывающими предприятиями и перерабатывающей промышленностью на основе обычных факторов спроса и предложения.

Увеличение спроса привело к увеличению цены на бериллий в течение последнего десятилетия. Исходя из содержания бериллия в лигатуре импортируемых медно-бериллиевых сплавов, для которых существует надежный источник информации о цене, Геологическая служба США определяет среднегодовые цены для содержащегося бериллия в медно-бериллиевом сплаве в долларах США за фунт:

год 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013
Цена, долл./фунт 128 144 159 154 228 203 204 209

Основные производители бериллия в мире, заводы по добыче

килограмм США, Япония и Казахстан (a) Китай (b) Другие страны (b) Всего
Произведенный бериллий с содержанием в металле > 60% 43000 5000 1500 49500
Произведенный бериллий с содержанием в сплавах < 60% 283000 59000 5000 347000
Бериллий в виде BeO в керамике 2500 1000 0 3500
Всего бериллия получено и продано как коммерческого продукта 328500 65000 6500 400000

Основными заводами по добыче и /или переработке бериллия в мире являются

  • Materion (Юта) — передовой поставщик материалов, производитель сплавы металлов,
  • IBC Advanced Alloys Corp. (Канада, но заводы в США),
  • Belmont Metals (Нью-Йорк),
  • Applied Materials,
  • NGK Metals Corporation (Теннеси),
  • American Beryllia (Нью-Джерси),
  • Esmeralda de Conquista Ltda (Бразилия),
  • Ningxia Orient Tantalum Industry Co (Китай),
  • Fuyun Hengsheng Beryllium Industry Co (Китай)
  • Grizzly Mining Limited (Замбия).

Примечания

Список примечаний и ссылок на различные материалы про хим. элемент Be

  1. Соединения бериллия
  2. Рандоль
  3. Сварка бериллия