Beriliu

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Beriliu
 

4
Bine
 
        
        
                  
                  
                                
                                
  

litiu ← beriliu → bor

Aspect
Aspectul elementului
Generalitate
Numele, simbolul, numărul atomic beriliu, Be, 4
Serie metale alcalino-pământoase
Group , perioada , bloc 2 (IIA) , 2 , s
Densitate 1 848 kg / m³
Duritate 5.5
Configurare electronică
Configurare electronică
Termen spectroscopic 1 S 0
Proprietăți atomice
Greutate atomica 9.01218 u
Raza atomică (calc.) 112 pm
Raza covalentă 90 pm
Raza Van der Waals străin
Configurare electronică [ El ] 2s 2
și - de nivelul de energie 2, 2
Stări de oxidare 2 ( amfoteric )
Structură cristalină hexagonal
Proprietăți fizice
Stare a materiei solid ( diamagnetic )
Punct de fuziune 1 551,15 K (1 278,00 ° C )
Punct de fierbere 3 243,15 K (2970,00 ° C)
Volumul molar 4,85 × 10 −6 / mol
Entalpia vaporizării 292,4 kJ / mol
Căldura de fuziune 12,2 kJ / mol
Presiunea de vapori 4 180 Pa
Viteza sunetului 13.000 m / s la 298,15 K
Alte proprietăți
numar CAS 7440-41-7
Electronegativitate 1.57 ( scară Pauling )
Căldura specifică 1825 J / (kg K)
Conductibilitate electrică 31,3 × 10 6 / m Ω
Conductivitate termică 201 W / (m K)
Energia primei ionizări 899,5 kJ / mol
A doua energie de ionizare 1 757,1 kJ / mol
A treia energie de ionizare 14 848,7 kJ / mol
Energia celei de-a patra ionizări 21 006,6 kJ / mol
Izotopi mai stabili
iso N / A TD DM DE DP
7 Fii sintetic 53,12 zile ε 0,862 7 Li
9 Fii 100% Este stabil cu 5 neutroni
10 Fii urme 1,51 × 10 6 ani β - 0,556 10 B
iso: izotop
NA: abundență în natură
TD: timp de înjumătățire
DM: modul de descompunere
DE: energia de descompunere în MeV
DP: produs de descompunere

Beriliul este elementul chimic al tabelului periodic al elementelor care are simbolul Be și are numărul atomic 4. Beriliul este un metal alcalin pământos de oțel gri și este periculos din mai multe motive.

Beriliul este dăunător dacă este inhalat: efectele depind de momentul și cantitatea de expunere. Dacă nivelurile de beriliu din aer sunt suficient de ridicate (mai mult de 1,0 mg / ), poate provoca o afecțiune care amintește de pneumonie , numită berilioză acută. În plus, este cancerigen și pentru oameni (A1-ACGIH).

Metalul pur este rigid , ușor, dar fragil . Relația diagonală cu aluminiul înseamnă că aceste două elemente au proprietăți similare, deși, evident, aluminiul este un metal mult mai puțin periculos, pe care îl folosim zilnic. Beriliul este utilizat în principal în unele zone foarte specifice în care, din păcate, este dificil de înlocuit, de exemplu, este utilizat ca agent de întărire în unele aliaje de cupru foarte specifice.

Caracteristici

Beriliul are unul dintre cele mai mari puncte de topire dintre metalele ușoare. Modulul elastic al acestui metal ușor este cu aproximativ ⅓ mai mare decât cel al oțelului (300 GPa față de 210 GPa din aliajul feros). Are o conductivitate termică bună (aproximativ jumătate din cea a argintului ), este diamagnetică și rezistă acțiunii acidului azotic concentrat. Este extrem de permeabil la razele X și eliberează neutroni când este lovit de particule alfa , emise de exemplu de radiu sau poloniu (aproximativ 30 de neutroni pe milion de particule alfa). În condiții standard beriliul nu se oxidează în aer (deși capacitatea sa de a zgâria sticla se datorează probabil formării unui strat subțire de oxid).

Aplicații

  • Beriliu este utilizat ca liant în producția de cupru-beriliu (datorită capacității sale de a absorbi cantități mari de căldură). Aliajele de cupru-beriliu sunt utilizate într-o gamă largă de aplicații datorită conductivității lor electrice și termice, rezistenței și durității ridicate, proprietăților diamagnetice, precum și rezistenței la coroziune și oboseală. Aceste aplicații includ producția de: electrozi de sudare prin puncte, arcuri, scule care nu scânteie și contacte electrice.
  • Datorită rigidității, ușurinței și stabilității dimensionale pe o gamă largă de temperaturi, aliajele de cupru-beriliu sunt utilizate în industria aerospațială și militară ca materiale structurale ușoare pentru fabricarea avioanelor supersonice, a rachetelor, a navelor spațiale și a sateliților de telecomunicații.
  • Foi subțiri de beriliu sunt utilizate în instrumentele de diagnostic cu raze X pentru a filtra lumina vizibilă și pentru a permite detectarea numai a razelor X.
  • În domeniul litografiei cu raze X, beriliu este utilizat pentru reproducerea circuitelor imprimate microscopice.
  • Beriliu este, de asemenea, utilizat în construcția de giroscopuri , piese de calculator, arcuri de ceas și instrumente în care sunt necesare greutate redusă, rigiditate și stabilitate dimensională.
  • Oxidul de beriliu este util în multe aplicații care necesită un conductor de căldură excelent, cu rezistență și duritate ridicate, un punct de topire ridicat și care acționează ca un izolator electric.
  • Compușii beriliu au fost utilizați în tuburile lămpilor fluorescente, dar această utilizare a fost abandonată din cauza beriliozei care afectează lucrătorii implicați în producția lor.
  • Beriliu, aliat cu bronz, este folosit pentru a produce instrumente care nu scânteiește.
  • În HI-FI , datorită ușurinței și rigidității sale, beriliu este uneori folosit pentru a produce părți mici ale cartușelor, cum ar fi consola, tija mică care susține diamantul acului cu care se citesc informațiile muzicale conținute într-o înregistrare fonografă. vinil .
  • Tot în HI-FI , beriliu este uneori folosit pentru construirea membranelor tweeterelor , difuzoare specializate în reproducerea frecvențelor înalte.

Aplicații nucleare

Beriliul are proprietatea de a fi un multiplicator de neutroni, deoarece absoarbe un neutron și eliberează încă doi. Această proprietate a fost utilizată la începutul dezvoltării reactoarelor nucleare de către Fermi și alți cercetători prin introducerea tijelor de beriliu în reactor pentru a crește fluxul de neutroni în combustibil , provocând accidente chimice grave. De îndată ce a fost posibil, tijele și alți absorbanți de neutroni au fost confecționați din alte materiale mai puțin periculoase absorbante de neutroni: printre care cadmiu și argint . De fapt, a fost posibil să se garanteze în egală măsură auto-susținerea reacției de fisiune .

Problema majoră pentru utilizarea beriliului în reactoarele de fuziune se datorează umflării (umflării) acestuia sub iradiere cu neutroni chiar și la temperaturi relativ modeste [1] , ceea ce face extrem de dificilă utilizarea ca structură compactă, astfel încât utilizarea beriliului are loc în general ca pat de pietriș , ducând la alte probleme legate de evaluarea comportamentului patului în condiții de fluxuri termice ridicate și solicitări ridicate pe pereții de izolare [2] . Beriliul este cel mai bun dintre toate metalele moderatoare, deoarece are cea mai mică secțiune de captare a neutronilor termici în comparație cu orice alt metal și are bune proprietăți mecanice, chimice și refractare. [3]

În domeniul fuziunii , proprietățile de multiplicare a neutronilor sunt exploatate în pătura reactoarelor de putere viitoare, au fost efectuate mai multe studii ale modelelor de pături folosind beriliu ca multiplicator [4] , una dintre ele este una dintre păturile propuse pentru DEMO .

Istorie

Denumirea de beriliu derivă din grecescul bēryllos (βήρυλλος), beril , el însuși de origine incertă [5] . Până la sfârșitul secolului al XIX-lea a fost numit glucinium (din grecescul glykýs (γλυκύς), „dulce”), datorită aromei sărurilor sale și indicat cu simbolul Gl . Acest element a fost descoperit de Louis Nicolas Vauquelin în 1798 ca oxid în beril și smaralde. Friedrich Wöhler și Antoine Alexandre Bussy au izolat în mod independent metalul în 1828 cu reacția de substituție a potasiului în clorura de beriliu .

Disponibilitate

Beriliu se găsește în 30 de minerale diferite, dintre care cele mai importante sunt: bertrandite , beril , Chrysoberyl și phenacite. Formele prețioase de beril sunt acvamarin și smarald . Cele mai importante surse comerciale de beriliu și compușii săi sunt berilul și bertranditul. În prezent, cea mai mare parte a producției acestui element se realizează prin reducerea fluorurii de beriliu cu magneziu . Beriliul nu a fost disponibil în cantități mari până în 1957 .

Izotopi

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: izotopi beriliu .

Beriliu are un singur izotop stabil, 9 Be. Berilul cosmogen ( 10 Be) este produs în atmosfera terestră prin spalarea oxigenului și a azotului de către razele cosmice . Deoarece beriliul tinde să existe în soluții cu un pH sub 5,5 (și majoritatea apei de ploaie are un pH sub 5), acesta intră în soluție cu ploaie și este transportat de acesta la suprafața pământului. Pe măsură ce precipitațiile devin mai alcaline, beriliul iese din soluție. Berilul cosmogen se acumulează apoi pe suprafața solului, unde timpul său relativ lung de descompunere (1,5 milioane de ani) îi permite o rezistență lungă înainte de a se descompune în 10 B. 10 Be și subprodusele sale au fost utilizate pentru examinarea eroziunii solului, Regulit formarea solului și formarea solului laterit , precum și studierea variațiilor activității solare și a vârstei ghețarilor.

Nuclida 7 Be, în ciuda faptului că are doar trei neutroni, este stabilă ca un nucleu izolat (fără electroni), dar, în prezența acestora, devine instabilă și se descompune prin captarea electronilor (nucleul captează un electron din coaja de 1 s ) transformându-se în nucleul stabil 7 Li (unul dintre cei doi izotopi naturali ai litiului) și scoate un neutrino de electroni. În urma acestui proces, raze X sunt emise pentru reorganizarea electronică consecventă. Timpul de înjumătățire de 7 Be este de 53,22 zile. [6]

Faptul că 7 Be și 8 Be sunt instabili are consecințe cosmologice profunde, deoarece înseamnă că fuziunea nucleară în timpul big bang-ului nu a putut produce elemente mai grele decât beriliul. Mai mult, nivelurile de energie nucleară ale beriliului-8 sunt de așa natură încât carbonul poate fi produs în interiorul stelelor, ceea ce face viața posibilă.

Precauții

Simboluri de pericol chimic
toxicitate acuta toxic pe termen lung
Pericol
fraze H 300 - 315 - 317 - 319 - 330 - 335 - 350i - 372
Expresii R. R 49-25-26-36 / 37 / 38-43-48 / 23
sfat P 201 - 260 - 280 - 284 - 301 + 310 - 305 + 351 + 338 [7]
Fraze S. S 53-45

Produsele chimice
trebuie manipulat cu precauție
Avertizări

Beriliul și sărurile sale sunt substanțe toxice și cancerigene recunoscute (A1-ACGIH). Berilioza cronică este o boală pulmonară granulomatoasă cauzată de expunerea la beriliu. Berilioza acută sub formă de pneumatoză chimică a fost raportată pentru prima dată în Europa în 1933 și în Statele Unite în 1943 . Cazurile de berilioză cronică au fost descrise pentru prima dată în 1946 în rândul lucrătorilor din fabricile care produc becuri fluorescente în Massachusetts . Berilioza cronică seamănă cu sarcoidoza în multe privințe, iar distincția dintre cele două este adesea dificilă.

Deși utilizarea compușilor de beriliu în tuburile de fluorescență a încetat în 1949 , riscul expunerii la beriliu există în industria aerospațială și nucleară, în rafinarea metalului beriliu, în topirea aliajelor care conțin beriliu, în producția de dispozitive electronice și în tratarea altor materiale care îl conțin.

Primii cercetători au gustat beriliu și compușii săi pentru a-și verifica prezența prin dulceața caracteristică. Echipamentele moderne de diagnostic nu mai necesită aceste proceduri riscante și substanța nu trebuie ingerată în niciun fel. Beriliu și compușii săi trebuie tratați cu cea mai mare atenție și trebuie luate precauții speciale atunci când se efectuează activități care pot produce eliberarea prafului de beriliu (cancerul pulmonar este un posibil rezultat al expunerii prelungite la praful de beriliu).

Această substanță poate fi manipulată în condiții de siguranță dacă se respectă anumite proceduri. Nu trebuie făcută nicio încercare de manipulare a beriliului înainte de a vă familiariza cu procedurile corecte.

Efecte asupra sănătății

Beriliul este dăunător dacă este inhalat, efectele depind de momentul și cantitatea de expunere. Dacă nivelurile de beriliu din aer sunt suficient de ridicate (mai mult de 1 000 μg / ), o afecțiune care seamănă cu pneumonia poate fi întâlnită și se numește berilioză acută.

Unii oameni (1-15%) dezvoltă o sensibilitate la beriliu. Acești indivizi pot dezvolta o reacție inflamatorie în căile respiratorii. Această afecțiune se numește berilioză cronică și poate apărea la mulți ani după expunerea la niveluri de beriliu peste nivelul normal (mai mare de 0,2 µg / m³). Această boală vă face să vă simțiți slăbit și obosit și poate provoca dificultăți de respirație. De asemenea, poate provoca anorexie , scădere în greutate și plumb, în ​​cazuri avansate, la probleme cardiace. Este posibil ca unele persoane care sunt sensibile la beriliu să nu aibă simptome. În general, populația nu prezintă riscul de a contracta beriliu acut sau cronic, deoarece nivelurile de beriliu în mod normal în aer sunt foarte scăzute (0,00003-0,0002 µg / m³).

Nu s-au raportat cazuri de efecte din ingerarea beriliului la om, deoarece stomacul și intestinele absorb foarte puțin din acesta. Ulcerele au fost găsite la câinii care urmează o dietă care conține beriliu. Contactul beriliului cu leziuni pe piele poate provoca erupții sau ulcerații.

Expunerea pe termen lung la beriliu poate crește riscul de a dezvolta cancer pulmonar.

Agenția Internațională pentru Cercetarea Cancerului (IARC) a stabilit că beriliul este cancerigen. Agenția americană EPA a estimat că o expunere pe viață la 0,04 µg / m³> de beriliu poate duce la o șansă de o mie de a dezvolta cancer.

Nu există studii privind efectele expunerii la beriliu asupra sănătății copiilor. Acestea sunt probabil similare cu cele găsite la adulți, dar nu se știe dacă copiii au sensibilități diferite.

De asemenea, nu se știe dacă expunerea la beriliu poate provoca malformații congenitale sau alte defecte de dezvoltare. Studiile la animale nu au condus la dovezi concludente.

Beriliul poate fi măsurat în urină și sânge. Nivelul găsit nu indică cât de recentă a fost expunerea. Nivelurile de beriliu pot fi măsurate și în probele de piele și plămâni.

Un alt test de sânge, testul de proliferare a limfocitelor de beriliu , detectează sensibilitatea la beriliu și este un predictor al beriliozei cronice.

Nivelurile tipice de beriliu pe care industriile le pot elibera în aer sunt de ordinul a 0,01 µg / m³, în medie pe o perioadă de 30 de zile.

Notă

  1. ^ Claudio Nardi, Staus of knowledge about Bererylium swelling by neutron irradiation , publicat de ENEA, RT / NUCL / 91/24 (1991) ISSN / 1120-5598
  2. ^ Vezi Nardi, Petrizzi, Piazza, art. cit
  3. ^ Baccaredda Boy, Nuclear Chemical Technologies , vol. 1, Materiale pentru construcția de reactoare nucleare .
  4. ^ Vezi David Maisonnier și colab., Studiul conceptual al centralei electrice europene , despre Fusion Engineering and Design (Elsevier Press), vol. 75-79 (2005) pag. 1173-1179 și Claudio Nardi, Luigi Petrizzi, Giovanni Piazza, A reproduction blanket for ITER FEAT , despre Fusion Engineering and Design , vol 69 (2003) paginile 315-319
  5. ^ Pagina web Etimo.it , pe etimo.it . Adus la 14 noiembrie 2019 (arhivat din original la 25 septembrie 2017) .
  6. ^ Tabelul nucleilor , la atom.kaeri.re.kr . Adus la 8 noiembrie 2020 .
  7. ^ foaie de beriliu pe IFA-GESTIS , pe gestis-en.itrust.de . Adus pe 9 iunie 2021 (Arhivat din original la 16 octombrie 2019) .

Bibliografie

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității Thesaurus BNCF 30890 · LCCN (RO) sh85013403 · GND (DE) 4144824-8 · BNF (FR) cb12218693d (data) · BNE (ES) XX543120 (data) · NDL (RO, JA) 00560614
Chimie Portalul chimiei : portalul științei compoziției, proprietăților și transformărilor materiei