Бериллий

Бериллий
Prezentacii.com
Общая характеристика
Бери́ллий — элемент главной подгруппы
второй группы, второго периода периодической
системы химических элементов Д. И.
Менделеева, с атомным номером 4.
Обозначается символом Be (лат. Beryllium).
Электронная конфигурация атома бериллия
1S22S2. В соединениях проявляет только
степень окисления +2 (валентность II).
2S2
Be
4
1S2
Физические свойства
Бериллий обладает одновременно и легкостью, и прочностью, и
теплостойкостью. Этот металл серебристо-серого цвета в
полтора раза легче алюминия и в то же время прочнее
специальных сталей. Чистый бериллий очень тверд – им
можно резать стекло. К сожалению, твердости сопутствует
хрупкость.
Бериллий очень устойчив против коррозии. Как и алюминий, он
покрывается при взаимодействии с воздухом тонкой окисной
пленкой, защищающей металл от действия кислорода даже при
высоких температурах. Лишь за порогом 800°C идет окисление
бериллия в массе, а при температуре 1200°C металлический
бериллий сгорает, превращаясь в белый порошок BeO. Бериллий
обладает наиболее высокой из всех металлов теплоемкостью,
1,80 кДж/(кг·К) или 0,43 ккал/(кг·°С), высокой
теплопроводностью, 178 Вт/(м·К) или 0,45 кал/(см·сек·°С) при
50°С
Химические свойства
Металлический бериллий относительно мало реакционноспособен при комнатной температуре. В компактном виде он не реагирует с
водой и водяным паром даже при температуре красного каления и не окисляется воздухом до 600° С. Порошок бериллия при поджигании
горит ярким пламенем, при этом образуются оксид и нитрид. Галогены реагируют с бериллием при температуре выше 600° С, а
халькогены требуют еще более высокой температуры. Аммиак взаимодействует с бериллием при температуре выше 1200° С с
образованием нитрида Be3N2, а углерод дает карбид Ве2С при 1700° С. С водородом бериллий непосредственно не реагирует.
Химические свойства бериллия во многом похожи на свойства магния (Mg) и, особенно, алюминия (Al). Близость свойств бериллия и
алюминия объясняется почти одинаковым отношением заряда катиона к его радиусу для ионов Be2+ и Al3+.
На воздухе бериллий, как и алюминий, покрыт оксидной пленкой, придающей бериллию матовый цвет. Наличие оксидной пленки
предохраняет металл от дальнейшего разрушения и обусловливает его невысокую химическую активность при комнатной температуре.
При нагревании бериллий сгорает на воздухе с образованием оксида BeO, реагирует с серой и азотом. С галогенами бериллий реагирует
при обычной температуре или при слабом нагревании, например:
Be + Cl2 = ВеСl2
Все эти реакции сопровождаются выделением большого количества теплоты, так как прочность кристаллических решеток возникающих
соединений (BeO, BeS, Be3N2, ВеСl2 и др.) довольно велика.
Благодаря образованию на поверхности прочной пленки оксида бериллий не реагирует с водой, хотя находится в ряду стандартных
потенциалов значительно левее водорода. Как и алюминий, бериллий реагирует с кислотами и растворами щелочей:
Be + 2HCl = BeCl2 + H2,
Be + 2NaOH + 2H2O = Na2[Be(OH)4] + H2.
Гидроксид бериллия Be(OH)2 — полимерное соединение, нерастворимое в воде. Оно проявляет амфотерные свойства:
Be(OH)2 + 2КOH = К2[Be(OH)4],
Be(OH)2 + 2HСl = BeСl2 + 2H2O.
Получение
В промышленности металлический Бериллий и его соединения получают переработкой берилла в
гидрооксид Ве(ОН)2 или сульфат BeSO4. По одному из способов, измельченный берилл спекают с
Na2SiF6, образующиеся фторбериллаты натрия Na2BeF4 и NaBeF3 выщелачивают из смеси водой;
при добавлении к этому раствору NaOH в осадок выпадает Ве(ОН)2. По другому способу, берилл
спекают с известью или мелом, спек обрабатывают серной кислотой; образующийся BeSO4
выщелачивают водой и осаждают аммиаком Ве(ОН)2. Более полная очистка достигается
многократной кристаллизацией BeSO4, из которого прокаливанием получают ВеО. Известно также
вскрытие берилла хлорированием или действием фосгена. Дальнейшая обработка ведется с целью
получения BeF2 или ВеCl2.
Металлический Бериллий получают восстановлением BeF2 магнием при 900-1300°С или
электролизом ВеСl2 в смеси с NaCl при 350°С.
Полученный металл переплавляют в вакууме. Металл высокой чистоты получают дистилляцией в
вакууме, а в небольших количествах - зонной плавкой; применяют также электролитическое
рафинирование.
Из-за трудностей получения качественных отливок заготовки для изделий из Бериллия готовят
методами порошковой металлургии. Бериллий измельчают в порошок и подвергают горячему
прессованию в вакууме при 1140-1180°С. Прутки, трубы и другие профили получают выдавливанием
при 800-1050°С (горячее выдавливание) или при 400-500°С (теплое выдавливание). Листы из
Бериллия получают прокаткой горячепрессованных заготовок или выдавленных полос при 760840°С. Применяют и других виды обработки - ковку, штамповку, волочение. При механической
обработке Бериллия пользуются твердосплавным инструментом.
Применение
Легирование сплавов
Бериллий в основном используют как легирующую добавку к различным сплавам.
Добавка бериллия значительно повышает твёрдость и прочность сплавов,
коррозионную устойчивость поверхностей изготовленных из этих сплавов изделий.
В технике довольно широко распространены бериллиевые бронзы типа BeB
(пружинные контакты). Добавка 0,5 % бериллия в сталь позволяет изготовить
пружины, которые пружинят при красном калении.
Рентгенотехника
Бериллий слабо поглощает рентгеновское излучение, поэтому из него
изготавливают окошки рентгеновских трубок (через которые излучение выходит
наружу).
Лазерные материалы
В лазерной технике находит применение алюминат бериллия для изготовления
твердотельных излучателей (стержней, пластин).
Аэрокосмическая техника
В производстве тормозов для аэрокосмической техники, тепловых экранов и систем наведения с бериллием не может
конкурировать практически ни один конструкционный материал. Конструкционные материалы на основе бериллия
обладают одновременно и лёгкостью, и прочностью, и стойкостью к высоким температурам. Будучи в 1,5 раза легче
алюминия, эти сплавы в то же время прочнее многих специальных сталей. Налажено производство бериллидов
применяемых как конструкционные материалы для двигателей и обшивки ракет и самолетов, а также в атомной
технике.
Огнеупорные материалы
Оксид бериллия применяется в качестве очень важного огнеупорного материала в специальных случаях. Считается
одним из лучших огнеупорных материалов.
Специальные сверхмощные взрывчатые вещества
Так же боргидрид бериллия и тонкодисперсный бериллиевый порошок пропитанные жидким кислородом
либо окисью фтора, применяются (редко) как особо мощные взрывчатые вещества (ВВ).
Действия на организм
В живых организмах бериллий не несёт какой-либо значимой биологической функции. Однако бериллий
может замещать магний в некоторых ферментах, что приводит к нарушению их работы. Ежедневное
поступление бериллия в организм человека с пищей составляет около 0,01 мг.
Бериллий ядовит: Летучие (и растворимые) соединения бериллия, в том числе и пыль, содержащая
соединения бериллия, высокотоксичны. Бериллий обладает ярко выраженным аллергическим и
канцерогенным действием. Вдыхание атмосферного воздуха, содержащего бериллий, приводит к тяжёлому
заболеванию органов дыхания — бериллиозу. Следует отметить, что эти заболевания могут возникнуть
через 10—15 лет после прекращения контакта с бериллием.
Знаете ли Вы, что...
1) Из бериллия была сделана внешняя тепловая защита
капсулы космического корабля "Фрэндшип-7"
2) Бериллий в несколько раз дороже титана
3) Берилл относится к полудрагоценным камням
4) На 1т. земного вещества в среднем приходится лишь 4,2
г бериллия