История открытия и свойства металла бериллий

Бериллий — металл светло-серого цвета, отличающийся повышенной хрупкостью. Он находится в периодической таблице Менделеева под 4 номером. Это хрупкий металл светло-серого цвета. Он применяется в разных сферах деятельности. Его часто используют в ядерной энергетике.

Фото 898
Химический элемент бериллий

История открытия

Металл был открыт в 1798 году благодаря работам известного французского химика Луи Никола Воклена. Ученый назвал новый элемент глюцинием. Большой вклад в изучение этого металла внес известный русский химик Иван Авдеев. Он изучал природные соединения, минералы, которые содержат это вещество.

Выведение бериллия в чистом виде произошло в 1828 году. Открытие произвел французский химик Антуан Бюсси. Практически одновременно с ним, но независимо от его работ, этот элемент получил немецкий химик Фридрих Велер. Получить чистый бериллий получилось у Поля Лебо в 1898 году. Он добился успеха благодаря электролизу расплавленных солей этого элемента.

Свое наименование элемент получил от минерала, в котором он содержится в большем количестве, — берилла. Первое название «глюциний или глиций» появилось из-за того что соединения этого элемента при растворении в воде давали сладковатый привкус.

Фото 960
Металл бериллий (Фото: Instagram / faradeiblag)

Запасы и месторождения

Основная масса бериллия находится в магматических породах, в которых он замещает кремний. Металл присутствует в мусковитах, темноцветных минералах. В щелочных породах он практически полностью рассеивается.

Металл содержится более чем в 30 минералах. Шесть из них встречаются достаточно часто. К ним относятся — фенакит, бертрандит, хризоберилл, даналит, гельвин, берилл.

Добыча и промышленное получение

Добыча начинается с разработки карьеров. Процесс промышленного получения состоит из нескольких этапов:

  1. Подготовка руды.
  2. Переработка минералов в сульфат или гидроксид бериллия.
  3. Спекание с известью. Проводится в промышленных печах.
  4. Обработка серной кислотой.
  5. Выщелачивание водой.
  6. Осаждение чистого металла аммиаком.

Альтернативные способы получения:

  1. Фторид бериллия восстанавливается с помощью магния. Процедура проводится при температуре 1000°C.
  2. Чистый металл выделяется с помощью электролиза.

При использовании таких способов получения бериллий подвергают дополнительной обработке — зонной плавке, электронному рафинированию или дистилляции в вакууме.

Фото 961
Минерал берилл (Фото: Instagram / chemicator)

Свойства и характеристики

Бериллий имеет уникальные свойства, которые выделяют его среди других металлов. От них зависят сферы применения материала.

Физические

Свойства:

  1. Номер в периодической таблице Менделеева — 4.
  2. Твердость по шкале Мооса — 5,5 баллов.
  3. Модуль упругости — 300 Гпа.
  4. Показатель плотности — 1844 кг/м3.
  5. Температура плавления — 1287°C.
  6. Показатель теплоемкости — 1,80 кДж/кг • К.
  7. Конфигурация внутренней решетки — гексагональная, кубическая, объемноцентрированная.
  8. Теплопроводность — 178 Вт/м • К при 50°С.
  9. Температура кипения — 2507°C.
  10. Удельное электрическое сопротивление — (3,6-4,5) • 10 Ом • м при 20°С.
  11. Ударная вязкость — 10-50 кДж/м2.

При нормальном состоянии бериллий — хрупкий металл светло-серого цвета.

Фото 962
Чистый бериллий (Фото: Instagram / chemistry_easy)

Химические

Химические свойства металла:

  1. Валентность — 2.
  2. Реагирует с галогенами при высоких температурах.
  3. Не вступает в реакции с водородом.
  4. Взаимодействует с щелочами, кислотами.

Степени окисления — +1 или +2. По химическим характеристикам его можно сравнить с алюминием. Металлический бериллий при комнатной температуре практически не вступает в реакции с другими веществами.

Механические

Механические свойства этого металла зависят от наличия сторонних примесей, легирующих добавок, методов обработки, которые применялись при его получении, величины зерен.

Свойства:

  1. Максимальный предел прочности на вытяжку — 400–800Мн/м2.
  2. Предел текучести — 250–600 Мн/м2.
  3. Относительное удлинение — до 12%.

Показатель пластичности начинает повышаться при нагревании до 200°.

Фото 963
Оксид бериллия (Фото: Instagram / bvballiance)

Где используется бериллий?

Сферы применения:

  1. Производство рентгенотехники. Металл практически не поглощает электромагнитные волны.
  2. Производство лазерной техники. Из алюмината бериллия изготавливаются твердотельные излучатели — пластины, стержни.
  3. Ядерная энергетика. Металл используется для изготовления нейтронных отражателей. Они нужны для замедления потока нейтронов. Фторид бериллия применяется для сварки стекла при сборке атомной техники.
  4. Производство аэрокосмической техники. Этот металл не имеет аналогов при изготовлении систем наведения, тепловых экранов. Готовые конструкции выделяются высокой прочностью, малым удельным весом, устойчивостью к перепадам температуры.
  5. Изготовление огнеупорных материалов.
  6. Ракетное топливо. В ходе экспериментов ученые смогли сделать бериллийсодержащие виды топлива, которые отличаются низкой токсичностью.
  7. Изготовление электродинамических громкоговорителей.

Основное направление применения бериллия — легирование металлических сплавов. Этот компонент повышает прочность, твердость, коррозийную стойкость металлов.

Фото 964
Ракета (Фото: Instagram / ruspacelive)

Влияние на организм

Бериллий содержится в тканях разных представителей фауны, флоры. При небольшом содержании металл безвреден для организма. Если внутренние органы, системы функционируют в нормальном режиме, большая часть этого металла выводится из организма с мочой. Около 30% оседает в костях, 8% — в почках, печени.

Вредной является пыль бериллия, которая образуется при его добыче, промышленном получении. Чтобы избежать отравления бериллием, нужно использовать защитный костюм, респиратор и очки.

В 1990 году на одном из заводов, перерабатывающем бериллий в Казахской ССР, произошел мощный взрыв. Над городом Усть-Каменогорск поднялся столп мельчайшей металлической пыли. Количество вредных веществ в воздухе превысило норму в 14 000 раз. Всего было зафиксировано 5 взрывов. Многие пророчили дурное будущее жителям города, но каких-либо серьезных ухудшений в здоровье жителей из-за произошедшей катастрофы отмечено не было.

Сплавы

Сплавы на основе бериллия начали получать популярность с 1950 годов. Его содержание в смеси с другими компонентами могло составлять от 5 до 80%. Для повышения пластичности к нему добавляют магний, медь или алюминий.

Бериллий — опасный токсичный металл, пыль которого может вызвать тяжелые заболевания дыхательных путей. Если при его добыче и переработке использовать защитные костюмы, можно свести негативное влияние к нулю. Металл используется в разных направлениях промышленности.

Поделиться
Металлой
Adblock
detector