Бериллий — металл удивительный. Скромный (долго прятался в «тени» алюминия и его соединений); уже обнаруженный, был объявлен непригодным к использованию. Хотя гениальный Ферсман назвал «скромника» металлом будущего.
История
Алюминий и бериллий — близнецы по свойствам. Даже сейчас с современными приборами и методами сложно отличить этих «братьев». Удивительно, что Луи Воклену в конце XVIII удалось открыть новый окисел. Через 30 лет получили некоторое количество нового металла, сильно загрязненного примесями.
А 70 лет спустя методом электролиза получили чистый продукт. На этом история с поиском и выделением чистого бериллия прекратилась. Ведь о нем сказали, что «практического применения не имеет».
Свойства
Бериллий (Beryllium, в формулах Be) — щелочноземельный металл, в таблице Менделеева имеет атомный № 4.
Характеристики:
- Относится к металлам серебристо-белого цвета.
- Твердый, но хрупкий (тверже, чем другие легкие металлы).
- Высокий модуль упругости.
- Кристаллическая структура решетки гексагональная.
Имеет один стабильный изотоп 9Be.
| Свойства атома | |
|---|---|
| Название, символ, номер | Бери́ллий / Beryllium (Be), 4 |
| Атомная масса (молярная масса) |
9,012182(3)[1] а. е. м. (г/моль) |
| Электронная конфигурация | [ He ] 2s² |
| Радиус атома | 112 пм |
| Химические свойства | |
| Ковалентный радиус | 90 пм |
| Радиус иона | 35 (+2e) пм |
| Электроотрицательность | 1,57 (шкала Полинга) |
| Электродный потенциал | −1,69 В |
| Степени окисления | +2 ; 0 |
| Энергия ионизации (первый электрон) |
898,8 (9,32) кДж/моль (эВ) |
| Термодинамические свойства простого вещества | |
| Плотность (при н. у.) | 1,848 г/см³ |
| Температура плавления | 1551 K (1278 °C, 2332 °F) |
| Температура кипения | 3243 K (2970 °C, 5378 °F) |
| Уд. теплота плавления | 12,21 кДж/моль |
| Уд. теплота испарения | 309 кДж/моль |
| Молярная теплоёмкость | 16,44[2] Дж/(K·моль) |
| Молярный объём | 5,0 см³/моль |
| Кристаллическая решётка простого вещества | |
| Структура решётки | гексагональная |
| Параметры решётки | a=2,286 Å; c=3,584 Å |
| Отношение c/a | 1,567 |
| Температура Дебая | 1000 K |
| Прочие характеристики | |
| Теплопроводность | (300 K) 201 Вт/(м·К) |
| Номер CAS | 7440-41-7 |
Химические свойства:
- На воздухе покрывается оксидной пленкой.
- Реагирует с разбавленными кислотами; концентрированная HNO3 пассивирует бериллий.
- Не реагирует с водородом даже при нагреве, но легко образует соединения с углеродом, галогенами и серой.
- Проявляет свойства как металлов, так и неметаллов — типичный аморфный металл.
Минералы, добыча
Месторождениями бериллиевых минералов обладают:
- Аргентина;
- Бразилия;
- Казахстан;
- Индия.
В России добычу этих минералов можно производить в Свердловской области и Бурятии.
В природе около 30 бериллийсодержащих минералов:
- берилл;
- хризоберилл;
- фенакит;
- гельвин;
- бертрандит.
Россия утратила сырьевую и производственную независимость в производстве бериллиевых концентратов.
Производство
Способы получения чистого бериллия предполагают использование сложных и грязных процессов.
На мировом рынке три страны с полным циклом производства:
- Казахстан;
- США;
- Китай.
Применение
Чистый бериллий имеет стратегическое значение.
Применение этого легкого металла оправдано в аэрокосмической, электронной промышленности, в медицине и ВПК.
Бериллий применяют для:
- Производства гамма-детекторов, рентгеновских трубок.
- Замедления нейтронов в атомных реакторах.
- Производства гироскопов для ракет, искусственных спутников Земли.
- В составе сплавов значительно улучшает их твердость и пластичность.
Плюсы и минусы
| Достоинства | Недостатки |
| Относится к самым легким и прочным элементам | Хрупкость металла |
| Самое низкое (среди металлов) сечение захвата нейтронов, высокое значение их отражения | Вредность, токсичность бериллия и его пыли
|
| Сплавы с Be сочетают твердость и пластичность | Высокая цена |
Бериллиевая бронза не искрит; редкое качество, используют для работы в шахтах.
Цена
Цена металлического бериллия зависит от продавца: от 7 070 до 10 800 рублей за килограмм.
Стоимость соединений (рублей за килограмм):
- BeWO4 — 1420 000;
- BeZrO3 — 13 000;
- BeAl2O4 — 13 000 000.
