BERILYUM: TARIH, YAPI, ÖZELLIKLER, KULLANIMLAR - KIMYA - 2025

Berilyum grubu 2 ya da periyodik tablonun IIA ait bir metal eleman olan. Grubun en hafif alkali toprak metalidir ve Be sembolü ile temsil edilir. Atomu ve katyonu da benzerlerinden (Mg, Ca, Sr …) daha küçüktür.

Olağandışı yük yoğunluğu nedeniyle, bu metal genellikle tek başına oluşmaz. Beril (3BeO · Al ₂ O ₃ · 6SiO ₂ · 2H ₂ O), bertrandit (4BeO.2SiO ₂ .2H ₂ O), chrysoberyl (BeAl ₂ O ₄ ) ve fenakite (Be ₂ Si ₄ ).

Metalik berilyum külçeleri. Kaynak: W. Oelen

Bir değerli taş olan zümrüt, beril çeşididir. Ancak saf berilyum o kadar çarpıcı değil; soluk grimsi bir parlaklığa (üstteki resim) sahiptir ve tohum veya pastil şeklinde elde edilmiştir.

Berilyumun bir dizi karakteristik fiziksel özelliği vardır. Düşük yoğunluğa sahiptir; yüksek termal ve elektriksel iletkenliklerin yanı sıra termal kapasitesi ve ısı dağılımı; manyetik bir metal değildir; ve aynı zamanda uygun bir sertlik ve esneklik kombinasyonuna sahiptir.

Tüm bu özellikler berilyumun bakır alaşımlarında alet yapımında kullanımından roketlerde, uçaklarda, otomobillerde, nükleer reaktörlerde, röntgen ekipmanlarında, rezonansa kadar pek çok uygulamaya sahip bir metal olmasına yol açmıştır. nükleer manyetik vb.

Berilyum, ⁵ Be ile ¹⁴ Be arasında değişen 10 bilinen izotopa sahiptir ve ⁹ Be tek kararlı olanıdır. Aynı şekilde özellikle solunum sistemini etkileyen çok zehirli bir metal olduğundan kullanımında bir sınırlama vardır.

Keşfinin tarihi

Berilyum, 1798'de Louis-Nicolas Vauguelin tarafından mineral beril ve bir alüminyum ve berilyum silikatının bileşimsel bir öğesi olarak keşfedildi.

Daha sonra, Alman kimyager Frederic Wöhler, 1828'de, potasyumu bir platin potada berilyum klorür ile reaksiyona sokarak berilyumu izole etmeyi başardı.

Aynı anda ve bağımsız olarak, Fransız kimyager Antoine Bussy de berilyum izolasyonunu başardı. Wöhler, metal için berilyum adını öneren ilk kişiydi.

Daha önce bazı tuzlarının tatlı tadı nedeniyle daha önce glukinyum olarak bilindiği için 1957 yılında bugünkü adını almıştır. Ancak, diğer tatlı tada sahip bileşiklerle ve glukin adı verilen bir bitki ile karıştırılmaması için, onu berilyum olarak yeniden adlandırmaya karar verildi.

Berilyumun yapısı

Berilyumun kristal yapısı. Kaynak: Kullanıcı: Dornelf

Berilyum, alkali toprak metallerinin en hafifidir, atomlarının hacminin hepsinin en küçüğü olması beklenmelidir. Berilyum atomları birbirleriyle metalik bağ yoluyla etkileşime girerler, öyle ki "elektron denizleri" ve çekirdekler arasındaki itmeler, ortaya çıkan kristalin yapısını şekillendirir.

Siyah berilyum kristalleri daha sonra oluşur. Bu kristaller altıgen bir yapıya (üstteki resim) sahiptir, burada her Be atomunun altı yan komşusu vardır ve üst ve alt düzlemlerde üçü daha vardır.

Kristaller siyah olduğu için altıgen yapının siyah noktalarının yerini berilyum atomlarının aldığını hayal etmek faydalı olacaktır. Bu, bir metalin benimseyebileceği en kompakt yapılardan biridir; ve çok küçük Be atomlarının, aralarındaki en az miktarda boşluk veya delik sayısından kaçınmak için çok "sıkıştırılmış" olması mantıklıdır.

Elektronik konfigürasyon

1s ² 2s ²

Hangi 4 elektrona eşittir, bunlardan 2'si değerlidir. Bir elektronu 2p orbitaline yükseltirseniz, iki sp hibrit orbitaliniz olur. Böylece berilyum bileşiklerinde doğrusal geometriler, X-Be-X; Örneğin, izole edilmiş BeCl ₂ molekülü , Cı-BeCl.

Özellikleri

Fiziksel tanım

Parlak, kırılgan, çelik gri katı.

Erime noktası

1287 ° C

Kaynama noktası

2471 ° C

Yoğunluk

- 1.848 g / cc ³ oda sıcaklığında karıştırıldı.

- 1.69 g / cc ³ de erime noktası (sıvı halde).

Atomik radyo

112 pm.

Kovalent yarıçap

90 pm.

Atom hacmi

5 sm ³ / mol arasındadır.

Özısı

1.824 J / g · mol, 20 ° C'de

Füzyon ısısı

12.21 kJ / mol.

Buharlaşma ısısı

309 kJ / mol.

Elektronegativite

Pauling ölçeğine göre 1.57.

Standart potansiyel

1.70 V.

Ses hızı

12,890 m / s.

Termal Genleşme

25 ° C'de 11,3 µm / m · K

Termal iletkenlik

200 w / m K.

Kimyasal özellikler

Berilyum, onu oda sıcaklığında havada koruyan bir berilyum oksit (BeO) tabakası ile kaplanmıştır. Berilyum oksidasyonu 1000 C'nin üzerindeki sıcaklıklarda meydana gelir ve ürün olarak berilyum oksit ve berilyum nitrür üretir.

Nitrik asit 15 M'nin etkisine de dirençlidir. Ancak, hidroklorik asit ve sodyum hidroksit gibi alkalilerde çözünür.

Uygulamalar

Alet yapımı

Berilyum, bakır, nikel ve alüminyum ile alaşımlar oluşturur. Özellikle, bakırlı alaşım, alaşımın ağırlığının sadece% 2'sini oluşturan, büyük sertlik ve dirençli aletler üretir.

Bu aletler demire çarptığında kıvılcım üretmez ve bu da yüksek miktarda yanıcı gaz içeren ortamlarda kullanılmalarını sağlar.

Düşük yoğunluğu nedeniyle, sağlamlığı ile birlikte uzay uçaklarında, roketlerde, füzelerde ve uçaklarda kullanımına izin veren hafif bir ağırlığa sahiptir. Berilyumlu alaşım, araba parçalarının imalatında kullanılmıştır. Yay üretiminde de kullanılmıştır.

Berilyumun alaşımlarına verdiği büyük sertlik nedeniyle askeri uçakların frenlerinde kullanılmıştır.

Ayna yapımı

Berilyum, boyutsal kararlılığı ve yüksek derecede cilalanabilme özelliği nedeniyle ayna üretiminde kullanılmıştır. Bu aynalar uydularda ve yangın kontrol sistemlerinde kullanılır. Ayrıca uzay teleskoplarında kullanılırlar.

İyonlaştırıcı radyasyonda

Berilyum düşük yoğunluklu bir elementtir, bu nedenle X ışınlarına karşı şeffaf olduğu düşünülebilir.Bu özelliği, X-ışınları üreten tüplerin pencerelerinin yapımında, endüstriyel uygulamalarda ve tıbbi teşhislerde kullanılmasına izin verir. .

Berilyum radyoaktif emisyon dedektörlerinin pencerelerinde de kullanılmaktadır.

Manyetizma üreten ekipmanlarda

Berilyumun özellikleri arasında manyetik bir element olmamasıdır. Bu, herhangi bir paraziti en aza indirerek, yüksek yoğunluklu manyetik alanların üretildiği manyetik rezonans görüntüleme ekipmanı için nesnelerin yapımında kullanılmasına izin verir.

Nükleer reaktörler

Yüksek erime noktası nedeniyle nükleer reaktörlerde ve seramiklerde uygulama bulmuştur. Berilyum, nükleer reaksiyonların bir moderatörü olarak ve bir nötron üreticisi olarak kullanılır:

⁹ Be + ⁴ He (α) => ¹² C + n (nötron)

Α parçacıklarıyla bombardımana tutulan bir milyon berilyum atomu için 30 milyona kadar nötron üretildiği tahmin edilmektedir. Kesinlikle bu nükleer reaksiyon, nötronun keşfedilmesine izin verdi.

James Chadwick, berilyum atomlarını α (He) parçacıklarıyla bombaladı. Araştırmacı, elektrik yükü olmadan atom altı parçacıkların salınımını gözlemledi ve bu da nötronların keşfedilmesine yol açtı.

Metal koruyucu

Oksitlenebilen metallerin yüzeyine bir miktar berilyum eklemek onlara biraz koruma sağlar. Örneğin magnezyumun yanıcılığı azalır ve gümüş alaşımlarının parlaklığı uzar.

Nerede bulunuyor?

Beril, mika, feldispat ve kuvars ile ilişkili pegmatitte bulunur. Yüzdürme tekniği kullanılarak beril ve feldispat karışımı ayrılır. Daha sonra feldspat ve beril konsantre edilir ve kalsiyum hipoklorit ile muameleye tabi tutulur.

Seyreltme yoluyla sülfürik asit ve potasyum sülfonat ile muamelenin ardından, beril feldspattan ayrıştırılarak yüzdürme sağlanır.

Beril, sodyum florobilat, alüminyum oksit ve silikon dioksit oluşturmak için 770 ° C'de sodyum florosilikat ve soda ile işlenir. Berilyum hidroksit daha sonra sodyum floroberyat çözeltisinden sodyum hidroksit ile çökeltilir.

Berilyum florür, berilyum hidroksitin amonyak hidrojen florür ile reaksiyona sokulmasıyla oluşur ve amonyum tetrafloroberyat üretir. Bu, berilyumu izole etmek için magnezyum ile sıcak işlemden geçirilen berilyum florür oluşturmak için ısıtılır.

Riskler

Çözelti, kuru toz veya duman şeklinde ince bölünmüş bir metal olarak berilyum çok toksiktir ve dermatite neden olabilir. Bununla birlikte, en büyük toksisite inhalasyon yoluyla üretilir.

Başlangıçta berilyum, berilyoz veya kronik berilyum hastalığına (CBD) dönüşebilen aşırı duyarlılık veya alerjiye neden olabilir. Bu, akciğer kapasitesinde bir azalma ile karakterize ciddi bir hastalıktır.

Akut hastalık nadirdir. Kronik hastalıkta, özellikle akciğerlerde olmak üzere tüm vücutta granülomlar oluşur. Kronik berilyoz, ilerleyen nefes darlığına, öksürüğe ve genel halsizliğe (asteni) neden olur.

Akut berilyoz ölümcül olabilir. Berilyozda, solunum yolundaki gazların akışında tıkanma ve arteryel kanın oksijenlenmesinde azalma olduğu için solunum fonksiyonunda ilerleyici kayıp meydana gelir.

Referanslar

1. Kraliyet Kimya Derneği. (2019). Berilyum. Rsc.org'dan kurtarıldı
2. Ulusal Biyoteknoloji Bilgi Merkezi. (2019). Berilyum. PubChem Veritabanı. Kaynak: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (15 Mart 2019). Berilyum Gerçekleri. Kurtarıldı: thinkco.com
4. Vikipedi. (2019). Berilyum. En.wikipedia.org adresinden kurtarıldı
5. Lenntech BV (2019). Berilyum-Be. Kurtarıldı: lenntech.com
6. Materio Corporation. (2019). Berilyum elementi hakkında bilgi edinin: beryllium.com
7. D. Michaud. (2016, 12 Nisan). Berilyum işleme ve ekstraksiyon problemi. 911 Metalurji. Kurtarıldı: 911metallurgist.com
8. Timothy P. Hanusa. (5 Ocak 2016). Berilyum. Encyclopædia Britannica. Britannica.com'dan kurtarıldı
9. Lee S. Newman. (2014). Berilyum hastalığı. MSD Kılavuzu. Msdmanuals.com adresinden kurtarıldı