בריליום: היסטוריה, מבנה, תכונות, שימושים - כִּימִיָה - 2025

בריליום הוא אלמנט מתכת שייך לקבוצה 2 או IIA של הטבלה המחזורית. זוהי המתכת האדמה האלקלית הקלה ביותר בקבוצה, והיא מיוצגת על ידי הסמל Be. האטום והקטיון שלו קטנים גם מאלו של congeners שלו (Mg, Ca, Sr …).

בשל צפיפות המטען החריגה שלה, מתכת זו אינה מתרחשת בדרך כלל בבידוד. אודות 30 מינרלים ידועים מכילים אותו, ביניהן: Beryl (3BeO · אל ₂ O ₃ · 6SiO ₂ · 2H ₂ O), bertrandite (4BeO.2SiO ₂ .2H ₂ O), chrysoberyl (Beal ₂ O ₄ ) ופנאקיט (Be ₂ Si ₄ ).

נאגטס בריליום מתכתי. מקור: וו. Oelen

אמרלד, אבן חן, הוא גרסא של בריל. עם זאת, בריליום טהור אינו כה בולט; יש לה ברק אפרפר חיוור (תמונה עליונה), והושג בצורה של זרעים או טפטים.

לבריליום יש קבוצה של תכונות פיסיקליות אופייניות. יש לו צפיפות נמוכה; מוליכים תרמיים וחשמליים גבוהים, כמו גם יכולתו התרמית ופיזור החום; זה לא מתכת מגנטית; ויש לו גם שילוב מתאים של קשיחות וגמישות.

כל המאפיינים הללו הביאו לכך שהבריליום הוא מתכת בעלת יישומים רבים, החל משימוש בסגסוגות עם נחושת לייצור כלים, וכלה בשימוש ברקטות, מטוסים, מכוניות, כורים גרעיניים, ציוד רנטגן, תהודה מגנטי גרעיני וכו '.

לבריליום יש 10 איזוטופים ידועים, שנעים בין ⁵ ל- ¹⁴ Be, כאשר ⁹ היה היחיד היציב. באופן דומה, מדובר במתכת רעילה מאוד, שמשפיעה במיוחד על מערכת הנשימה, כך שיש מגבלה בשימוש בה.

היסטוריה של גילויו

בריליום התגלה על ידי לואי-ניקולה ווגואלין בשנת 1798 כאל מרכיב מרכיבי של המינרל בריל, וסיליקט של אלומיניום ובריליום.

מאוחר יותר הצליח הכימאי הגרמני פרדריק ווהלר, בשנת 1828, לבודד את הבריליום באמצעות תגובתו של אשלגן עם בריליום כלוריד בכור היתוך פלטינה.

במקביל, וגם באופן עצמאי, השיג הכימאי הצרפתי אנטואן בוסי גם את הבידוד של הבריליום. ווהלר היה הראשון שהציע את השם בריליום למתכת.

היא קיבלה את שמה הנוכחי בשנת 1957, מכיוון שהיה ידוע בעבר בשם גלוקיום, בגלל הטעם המתוק של חלק ממלחיו. אבל, כדי למנוע בלבול עם תרכובות אחרות בטעם מתוק, ועם צמח בשם גלוקין, הוחלט לשנות את שמו של הבריליום.

מבנה הבריליום

מבנה קריסטל של בריליום. מקור: משתמש: דורנלף

הבריליום הוא הקל ביותר של מתכות אדמה אלקליות, יש לצפות כי נפח האטומים שלו יהיה הקטן מכולם. אטומי בריליום מתקשרים זה עם זה באמצעות קשרים מתכתיים, באופן ש"ים האלקטרונים "שלהם והדחות בין הגרעינים מעצבים את מבנה הגביש המתקבל.

לאחר מכן נוצרים גבישי הבריליום השחור. לגבישים אלה יש מבנה משושה (תמונה עליונה), כאשר לכל אטום Be יש שישה שכנים צדדיים, ושלושה נוספים במטוסים מעל ומתחת.

מכיוון שהגבישים שחורים, כדאי לדמיין כי הנקודות השחורות במבנה המשושה מוחלפות על ידי אטומי בריליום. זהו אחד המבנים הקומפקטיים ביותר שמתכת יכולה לאמץ; וזה הגיוני שהאטומים הקטנים מאוד של Be "סוחטים" כל כך הרבה כדי למנוע את הכמות הפחותה של חלל או מספר החורים שביניהם.

תצורה אלקטרונית

1s ² 2s ²

השווה ל -4 אלקטרונים, מתוכם 2 בעלי ערך. אם תקדם אלקטרון למסלול 2p, יהיו לך שני מסלולי היברידי sp. כך, בתרכובות בריליום יכולות להיות גיאומטריות ליניאריות, X-Be-X; לדוגמא, מולקולת ה- BeCl ₂ המבודדת , Cl-Be-Cl.

נכסים

תיאור פיזי

מבריק, שביר, מוצק ואפור עז.

נקודת המסה

1287 מעלות צלזיוס

נקודת רתיחה

2471 מעלות צלזיוס

צְפִיפוּת

- 1.848 גרם / ס"מ ³ בטמפרטורת החדר.

- 1.69 גרם / ס"מ ³ בנקודת ההיתוך (מצב נוזלי).

רדיו אטומי

112 בערב.

רדיוס קוולנטי

90 בערב.

נפח אטומי

5 ס"מ ³ / מול.

חום ספציפי

1.824 J / g · mol ב 20 מעלות צלזיוס.

חום של היתוך

12.21 kJ / mol.

חום אידוי

309 ק"ג / מול.

אלקטרונגטיביות

1.57 בסולם פאולינג.

פוטנציאל סטנדרטי

1.70 V.

מהירות הצליל

12,890 מ '/ ש.

התפשטות תרמית

11.3 מיקרומטר / מ 'K ב 25 מעלות צלזיוס.

מוליכות תרמית

200 w / m K.

תכונות כימיות

בריליום מצופה בשכבה של תחמוצת בריליום (BeO) המגנה עליו באוויר בטמפרטורת החדר. חמצון בריליום מתרחש בטמפרטורות מעל 1000 מעלות צלזיוס, ומייצר תחמוצת בריליום ובריליום ניטריד כמוצרים.

זה גם עמיד לפעולה של חומצה חנקתית 15 מ '. אבל, זה מתמוסס בחומצה הידרוכלורית ובאלקליות, כמו נתרן הידרוקסיד.

יישומים

הכנת כלים

בריליום יוצר סגסוגות עם נחושת, ניקל ואלומיניום. בפרט, הסגסוגת עם הנחושת מייצרת כלים בעלי קשיות ועמידות רבה, המהווים רק 2% ממשקל הסגסוגת.

כלים אלה אינם מייצרים ניצוצות כאשר מכים ברזל, המאפשרים להשתמש בהם בסביבות עם תכולה גבוהה של גזים דליקים.

בגלל הצפיפות הנמוכה יש לו משקל קל, אשר יחד עם קשיחותו מאפשר להשתמש בו במטוסים בחלל, רקטות, טילים ומטוסים. הסגסוגת עם הבריליום שימשה לייצור חלקי רכב. הוא שימש גם בייצור קפיצים.

בגלל הקשיות הגדולה שמעניק בריליום לסגסוגותיו, הם שימשו לבלמי מטוסים צבאיים.

ביצוע מראה

בריליום שימש לייצור מראות עקב יציבותו הממדית ויכולתו להיות מלוטש מאוד. מראות אלה משמשות בלוויינים ובמערכות בקרת אש. כמו כן, הם משמשים בטלסקופים חלליים.

בקרינה מייננת

בריליום הוא יסוד בצפיפות נמוכה, ולכן ניתן לראות בו שקוף לצילומי רנטגן, מאפיין זה מאפשר את השימוש בו בבניית חלונות הצינורות המייצרים קרני רנטגן, ליישום תעשייתי ולאבחון רפואי. .

כמו כן, משתמשים בבריליום בחלונות של גלאי פליטה רדיואקטיבית.

בציוד לייצור מגנטיות

אחד המאפיינים של הבריליום הוא שאינו יסוד מגנטי. זה מאפשר להשתמש בו בבניית מאמרים לציוד הדמיית תהודה מגנטית, בהם נוצרים שדות מגנטיים בעוצמה גבוהה, תוך צמצום הפרעה כלשהי.

כורים גרעיניים

בגלל נקודת ההתכה הגבוהה שלה, היא מצאה שימוש בכורים גרעיניים וקרמיקה. בריליום משמש כמנחה של תגובות גרעיניות וכיצרן נויטרונים:

⁹ Be + ⁴ He (α) => ¹² C + n (נויטרון)

ההערכה היא שלמיליון אטומי בריליום שהופגזו עם חלקיקי α מיוצרים עד 30 מיליון נויטרונים. בדיוק התגובה הגרעינית הזו אפשרה את גילוי הנויטרון.

ג'יימס צ'אדוויק הפציץ אטומי בריליום עם חלקיקי α (He). החוקר צפה בשחרור של חלקיקים תת אטומיים, ללא מטען חשמלי, מה שהביא לגילוי נויטרונים.

מגן מתכת

הוספת כמות של בריליום על פני מתכות הניתנות לחמצון מעניקה להם הגנה מסוימת. לדוגמה, דליקות המגנזיום מצטמצמת והברק של סגסוגות כסף מתארך.

איפה זה נמצא?

בריל נמצא ב פגמיטיט, הקשור במציץ נציץ, שומר שדה וקוורץ. על ידי שימוש בטכניקת הנפקה, מופרדים תערובת של בריל ושומר שדה. בהמשך, מרוכזים שדות השדה והבריל ומטופלים בטיפול בסידן היפוכלוריט.

ואחריו טיפול בחומצה גופרתית ואשלגן סולפונאט, באמצעות דילול, מושגת הנפקה של הבריל, תוך הפרדתו מכדור השדה.

בריל מטופל בנתרן פלואורוסיליקט ובסודה בסודה ב 770 מעלות צלזיוס ליצירת נתרן פלואורובילאט, תחמוצת אלומיניום וסיליקון דו חמצני. לאחר מכן משקעים את הבריליום הידרוקסיד מתמיסת הנתרן הפלואורוברילייט עם נתרן הידרוקסיד.

בריליום פלואוריד נוצר על ידי תגובת בריליום הידרוקסיד עם פלואוריד מימן אמוניה, ומייצר אמוניום טטראפלורוברילט. זה מחומם ליצירת פלואוריד בריליום, שטופל חם במגנזיום כדי לבודד את הבריליום.

סיכונים

הבריליום כמתכת מחולקת דק, בצורה של פתרונות, אבקה יבשה או עשן, הוא רעיל מאוד ויכול לגרום לדלקת עור. עם זאת, הרעילות הגדולה ביותר נוצרת על ידי שאיפה.

בתחילה, בריליום יכול לגרום לרגישות יתר או אלרגיה, העלולים להתפתח לבריליוזיס או למחלת בריליום כרונית (CBD). זוהי מחלה קשה המאופיינת בירידה ביכולת הריאה.

מחלה חריפה היא נדירה. במחלה כרונית נוצרות גרנולומות בגוף, בעיקר בריאות. בריליוזה כרונית גורמת להפרעה, שיעול וחולשה כללית (אסתניה).

בריליוזיס חריף יכול להיות קטלני. בבריליוזיס מתרחש אובדן מתקדם של תפקוד הנשימה, מכיוון שיש חסימה בזרימת הגזים בדרכי הנשימה וירידה בחמצון הדם העורקי.

הפניות

1. החברה המלכותית לכימיה. (2019). בריליום. התאושש מ: rsc.org
2. המרכז הלאומי למידע ביוטכנולוגי. (2019). בריליום. מאגר PubChem. התאושש מ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. הלמנסטין, אן מארי, דוקטורט. (15 במרץ, 2019). עובדות בריליום. התאושש מ: thoughtco.com
4. ויקיפדיה. (2019). בריליום. התאושש מ: en.wikipedia.org
5. Lenntech BV (2019). בריליום-בה. התאושש מ: lenntech.com
6. תאגיד מטריו. (2019). למדו על האלמנט בריליום שהתאושש מ: beryllium.com
7. ד. מיכוד. (2016, 12 באפריל). בעיית מיצוי בריליום וחילוץ. מטלורגיסט 911. התאושש מ: 911metallurgist.com
8. טימותי פ. חנוסה. (5 בינואר 2016). בריליום. אנציקלופדיה בריטניקה. התאושש מ: britannica.com
9. לי ס. ניומן. (2014). מחלת בריליום. מדריך MSD. התאושש מ: msdmanuals.com