Бериллий

Бериллий

Химический элемент

Относительно твёрдый, хрупкий металл светло-серого цвета

Символ, номер

Be, 4

Атомная масса

9,0121 а.е.м.

Электронная конфигурация

[He] 2s²

Электроотрицательность

1,57 по шкале Поллинга

Степени окисления

2; 1

Плотность

1,848 г/см³

Температура плавления

1551 K

Температура кипения

3243 K

Молярная теплоёмкость

 Дж/(K·моль)

Структура кристаллической решетки

гексагональная

Теплопроводность

(300 K) 201 Вт/(м·К)

Бериллий — невероятно легкий и токсичный металл // Thoisoi [3:30]

Космически токсичный металл / Бериллий // Химия – Просто (11 июн. 2023 г.) [28:15]

Бериллий — высокотоксичный амфотерный металл с высокой химической активностью.

История

Бериллий для страны. Секрет технологии в сейфе // Росатом (30 дек. 2022 г.) (В рубрике «Лица Росатома» — старший научный сотрудник АО «ВНИИНМ им. академика А.А. Бочвара» Денис Коробейников) [5:05]

Бериллий был открыт в 1798 году Л. Вокленом в виде берилловой земли (оксида ВеО), когда этот 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 вследствие наличия примесей его не удавалось выплавить. Только в 1898 году французский химик П. Лебо, подвергнув электролизу двойной фторид калия и бериллия, получил достаточно чистые металлические кристаллы бериллия.

Происхождение названия

Вследствие сладкого вкуса растворимых в воде соединений бериллия элемент вначале называли «глицин», «глициний» от греч. glykys — сладкий). Современное название происходит от названия драгоценного камня берилла (греч. beryllos), который в свою очередь происходит от названия города Белур (Веллур) в Южной Индии, неподалеку от Мадраса; с давних времен в Индии были известны месторождения изумрудов. Изумруд, берилл и аквамарин имеют сходный химический состав — Be₃Al₂(SiO₃)₆, а цвет им придают примеси различных элементов.

Получение

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

В результате сплава образуются криолит Na₃AlF₆ — плохо растворимое в воде соединение, а также растворимый в воде флуороберилат натрия Na₂[BeF₄]. Его дальше 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 остается в растворе в виде растворимого комплекса (NH4)₂[Be(CO₃)₂].

Другой метод очистки бериллия от алюминия базируется на том, что оксиацетат бериллия Be₄O(CH₃COO)₆, в отличие от оксиацетата алюминия, имеет молекулярное строение и легко перегоняется при нагревании.

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

Наконец, известен и такой способ переработки берилла. Выходной минерал сначала сплавляют с поташом K₂CO₃. При этом образуются бериллаты K₂BeO₂ и алюминат калия KAlO₂.

После выщелачивания водой полученный раствор подкисляют серной кислотой. В результате в осадок выпадает кремниевая кислота. Из фильтрата дальше изымают 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 магнийтермичним методом восстанавливают металлический бериллий.

Металлический бериллий можно приготовить также электролизом расплава BeCl₂ и NaCl при температурах около 300 °C. Ранее бериллий получали электролизом расплава флуороберилата бария Ba[BeF₄].

Применение

В ядерной технике бериллий — источник нейтронов. При воздействии альфа-частиц на бериллий выделяются нейтроны. Бериллий применяют в сплавах для конструкций сверхзвуковых самолетов, ракет, космических аппаратов и др. Входит в состав так называемой бериллиевой бронзы (сплав меди с 0,2-4 ат.% бериллия).

Литература

• Глоссарий терминов по химии // Й.Опейда, О.Швайка. Ин-т физико-органической химии и углехимии им. Л. М. Литвиненко НАН Украины, Донецкий национальный университет — Донецк: «Вебер», 2008. — 758 с. ISBN 978-966-335-206-0
• Малая горная энциклопедия. В 3-х т. / Под ред. В. С. Белецкого. — Донецк: Донбасс, 2004. — ISBN 966-7804-14-3