Berílio

Berílio
4 Seja
- ↑ Ser ↓ Mg Tabela periódica lítio ← berílio → boro
Aparência
metálico branco-cinza
Propriedades gerais
Nome, símbolo, número	berílio, Be, 4
Pronúncia	/ b ə r ɪ l Eu ə m / bə- RIL -ee-əm
Categoria Metallic	metal alcalino-terroso
Grupo, período, bloco	(2) de metais alcalino-terrosos , 2, s
Peso atômico padrão	9.012182 (3)
Configuração eletrônica	[Ele] 2s 2 2, 2
História
Descoberta	Louis Nicolas Vauquelin (1797)
Primeiro isolamento	Friedrich Wöhler & Antoine Bussy (1828)
Propriedades físicas
Fase	sólido
Densidade (perto RT)	1,85 g cm -3 ·
Líquido densidade no pf	1,690 g · cm -3
Ponto de fusão	1560 K , 1287 ° C, 2349 ° F
Ponto de ebulição	2742 K, 2469 ° C, 4476 ° F
Calor de fusão	12.2 kJ mol -1 ·
Calor de vaporização	297 kJ mol -1 ·
Capacidade calorífica molar	16,443 J · · mol -1 K -1
Pressão de vapor
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k em T (K) 1462 1608 1791 2023 2327 2742
Propriedades atômicas
Estados de oxidação	2, 1 ( óxido anfotérico)
Eletronegatividade	1,57 (escala de Pauling)
Energias de ionização ( Mais)	1º: 899,5 kJ · mol -1
	2: 1757,1 kJ · mol -1
	3: 14.848,7 kJ · mol -1
Raio atômico	112 pm
O raio de covalência	96 ± 15:00
Van der Waals raio	153 pm
Miscelânea
A estrutura de cristal	hexagonal repleto de perto
Ordenamento magnético	diamagnetic
Resistividade elétrica	(20 ° C) 36 Nco · m
Condutividade térmica	200 W · m -1 · K -1
Expansão térmica	(25 ° C) de 11,3 pM · · K -1 m -1
Velocidade do som (haste fina)	( rt) 12.870 m · s -1
O módulo de Young	287 GPa
Módulo de cisalhamento	132 GPa
Massa de módulo	130 GPa
Rácio de Poisson	0,032
Dureza de Mohs	5.5
Dureza de Vickers	1.670 MPa
Dureza Brinell	600 MPa
Número de registo CAS	7440-41-7
A maioria dos isótopos estáveis
Ver artigo principal: Isótopos de berílio
iso N / D meia-vida DM DE ( MeV) DP Seja 7 traço 53,12 d ε 0,862 7 Li γ 0,477 - Seja 9 100% Seja 9 é estável com 5 neutrons 10 Seja traço 1,36 x 10 6 y β - 0,556 10 B

Berílio é o elemento químico com o símbolo Be e número atômico 4. Porque qualquer berílio sintetizado em estrelas é de curta duração, é um elemento relativamente raro, tanto no universo e na crosta da Terra. É um elemento divalente que ocorre naturalmente em combinação com outros elementos minerais. Pedras preciosas notáveis que contêm berílio incluem berilo ( água-marinha, esmeralda) e chrysoberyl. Como elemento livre é um aço cinza, forte, leve e frágil metal alcalino-terroso .

Berílio aumenta a dureza e a resistência à corrosão quando ligado ao alumínio, cobalto, cobre (nomeadamente cobre-berílio), de ferro e de níquel. Em aplicações estruturais, alta rigidez à flexão, estabilidade térmica, condutividade térmica e baixa densidade (1,85 vezes a da água) fazem berílio uma qualidade materiais aeroespacial para aeronaves de alta velocidade, mísseis, veículos espaciais e satélites de comunicação. Devido à sua baixa densidade e massa atômica, berílio é relativamente transparente aos raios X e outras formas de radiação ionizante; por conseguinte, é o material mais comum para a janela equipamento de raios-X e em experimentos de física de partículas. As elevadas condutividades térmicas e de berílio óxido de berílio levaram à sua utilização em transporte de calor e aplicações de absorção de calor.

O uso comercial de metal de berílio apresenta desafios técnicos devido à toxicidade (especialmente por inalação) de poeiras contendo berílio. Berílio é corrosivo para o tecido, e pode causar uma doença alérgica com risco de vida crónica chamada berylliosis em algumas pessoas. O elemento não é conhecido por ser necessário ou útil para qualquer vida vegetal ou animal.

Características

Propriedades físicas

Berílio é um cinza de aço e metal duro que é frágil à temperatura ambiente e tem um hexagonal cheio de perto estrutura cristalina. Tem excepcional rigidez à flexão ( O módulo de Young 287 GPa) e um razoavelmente elevado ponto de fusão . O módulo de elasticidade de berílio é aproximadamente 50% maior que a do aço. A combinação deste módulo e um relativamente baixos resultados de densidade em um invulgarmente rápido velocidade do som condução em berílio - cerca de 12,9 km / s em condições ambientais. Outras propriedades são importantes elevado calor específico (1925 J · · kg ^-1 K ^-1) e condutividade térmica (216 W · · K ^-1 m ^-1), que tornam o metal berílio com as melhores características de dissipação de calor por unidade de peso. Em combinação com o relativamente baixo coeficiente de linear de expansão térmica (11,4 x 10 ^-6 K ^-1), estas características resultam em estabilidade original, sob condições de carga térmica.

Propriedades nucleares

Berílio Natural, salvar para contaminações por radioisótopos cosmogénicos, é essencialmente o berílio-9, que tem um spin nuclear de 3/2. Berílio tem uma grande secção transversal de dispersão de neutrões de alta energia, cerca de 6 celeiros para energias acima de ~ 0,01 MeV. Por isso, ele funciona como um refletor de nêutrons e moderador nuclear, reduzindo efetivamente os nêutrons para o intervalo de energia térmica inferior a 0,03 eV, em que a secção transversal total é, pelo menos, uma ordem de magnitude inferior - valor exacto depende fortemente da pureza e tamanho dos cristais no material.

O único isótopo de berílio primordial ⁹ Seja também passa por uma (n, 2n) reação de nêutrons com energias de neutrões mais de cerca de 1,9 MeV, para produzir ⁸ Seja, que quase imediatamente se quebra em duas partículas alfa. Assim, por nêutrons de alta energia berílio é um multiplicador de nêutrons, liberando mais nêutrons do que absorve. Esta reação nuclear é:

9
Seja 4 + n → 2 (4
2 Ele) + 2n

Os nêutrons são liberados quando berílio núcleos são atingidos por energético partículas alfa produzindo a reacção nuclear

9
4 Seja + 4
2 Ele → 12
6 C + n, em que quatro
2 Ele é uma partícula alfa e 12
6 é um C -carbono 12 núcleo.

Berílio também libera nêutrons sob bombardeio por raios gama. Assim, berílio naturais bombardeado tanto por alphas ou gamas de um radioisótopo adequado é um componente chave da maioria radioisótopo-powered reação nuclear fontes de neutrões para a produção de laboratório de nêutrons livres.

Como metal, berílio é transparente para a maioria dos comprimentos de onda de Raios-X e raios gama, tornando-o útil para as janelas de saída Tubos de raios-X e outros tais aparelhos.

Isótopos e nucleossíntese

Ambos isótopos estáveis e instáveis do berílio são criados nas estrelas, mas estes não duram muito tempo. Acredita-se que a maior parte do berílio estável no universo foi criado originalmente no meio interestelar quando raios cósmicos induzida fissão em elementos mais pesados encontrados em gás e poeira interestelar. Berílio Primordial contém apenas um isótopo estável, ⁹ Be, e, portanto, é um berílio elemento monoisotópico.

Gráfico que mostra as variações na atividade solar, incluindo variação de ¹⁰ Seja concentração. Note-se que a escala de berílio é invertida, de modo que os aumentos nesta escala indicam inferior ¹⁰ Seja níveis

Radioativo cosmogênico ¹⁰ Ser é produzido na atmosfera da Terra pela spallation raios cósmicos de oxigênio . ¹⁰ Seja acumula no solo da superfície, onde a sua relativamente longa semi-vida (1,36 milhões de anos) permite uma longa tempo de residência antes de decair para boro -10. Assim, ¹⁰ Ser e seus produtos filha são usados para examinar naturais de erosão do solo , formação do solo e o desenvolvimento de solos lateríticos, e como proxy para medição das variações na atividade solar e da idade de núcleos de gelo . A produção de ¹⁰ Seja é inversamente proporcional à actividade da energia solar, porque o aumento vento solar durante os períodos de alta atividade solar diminui o fluxo de raios cósmicos galácticos que atingem a Terra. As explosões nucleares também formar ¹⁰ Seja pela reacção de neutrões rápidos com ¹³ C no dióxido de carbono no ar. Este é um dos indicadores de actividade no passado locais de teste de arma nuclear. O isótopo ⁷ ser (semi-vida de 53 dias), também é cosmonuclídeos, e mostra uma abundância atmosférica ligada às manchas solares, bem como ¹⁰ Be.

⁸ Seja tem uma meia-vida muito curta de cerca de 7 × 10 ^-17 s que contribui para o seu papel cosmológico significativo, como elementos mais pesados que o berílio não poderia ter sido produzida por fusão nuclear no Big Bang . Isto é devido à falta de tempo suficiente durante o Big Bang de fase nucleossíntese para produzir carbono pela fusão de ^quatro núcleos e Ele as concentrações muito baixas de disponíveis berílio-8. Os britânicos astrônomo Sir Fred Hoyle primeiro mostrou que os níveis de energia de ⁸ e ¹² Be C permitir a produção de carbono pela chamada processo triplo alfa em estrelas movidos a hélio onde mais tempo nucleossíntese está disponível. Este processo permite carbono a ser produzido em estrelas, mas não no big bang. Criou-Star carbono (base vida baseada em carbono) é, portanto, um componente dos elementos do gás e pó ejectados pela Estrelas AGB e supernovas (veja também Nucleossíntese primordial), bem como a criação de todos os outros elementos com números atómicos de maior dimensão do que a de carbono.

Os elétrons mais íntimos de berílio pode contribuir para a ligação química. Portanto, quando ⁷ Ser decai por captura de elétrons, fá-lo por tomar elétrons de orbitais atômicos que podem participar na ligação. Isso faz com que a sua taxa de dependentes a um grau mensurável sobre a sua configuração eletrônica decadência - uma ocorrência rara em decadência nuclear.

O isótopo mais curta duração conhecido de berílio é ¹³ Seja qual decai por meio de emissão de nêutrons. Tem uma meia-vida de 2,7 x 10 ^-21 s. ⁶ Seja também é muito curta duração com uma semi-vida de 5,0 x 10 ^-21 s. Os isótopos exóticos Seja ¹¹ e ¹⁴ Be são conhecidos por apresentar um auréola nuclear. Este fenômeno pode ser entendido como os núcleos de ¹¹ e ¹⁴ Seja Seja têm, respectivamente, 1 e 4 nêutrons orbitam substancialmente fora "waterdrop" o Fermi clássico modelo do núcleo.

Ocorrência

Minério de berílio

Emerald é uma ocorrência natural composto de berílio.

Berílio tem uma concentração de 2 a 6 partes por milhão (ppm) na crosta da Terra. O sol tem uma concentração de 0,1 partes por bilião (ppb) de berílio, semelhante ao de rénio . Ele é mais concentrada nos solos, 6 ppm, e é encontrado em 0,2 partes por trilhão (ppt) de água do mar. Vestígios de ⁹ Seja são encontrados na atmosfera da Terra. Na água do mar, berílio é extremamente rara, mais do que até mesmo escândio , compreendendo apenas 0,0006 ppb em peso. No córrego da água, no entanto, berílio é mais abundante com 0,1 ppb em peso.

Berílio é encontrada em mais de 100 minerais, mas a maioria é raro raro. O berílio mais comum contendo minerais incluem: bertrandita ₍₄ Seja Si ₂ O ₇ (OH) _2), berilo (Al ₂ Be ₃ Si ₆ O _18), crisoberilo (Al ₂ BeO ₄₎ e phenakite ₍₂ Seja SiO _4). Formas preciosas de berilo são água-marinha, bixbite e esmeralda. A cor verde em formas de berilo gema de qualidade vem de diferentes quantidades de cromo (cerca de 2% para esmeralda).

Os dois principais minérios de berílio, berilo e bertrandita, são encontrados em Argentina, Brasil, Índia, Madagascar, Rússia e Estados Unidos. Reservas mundiais totais de minério de berílio são maiores do que 400 mil toneladas.

Produção

A extracção de berílio a partir dos seus compostos é um processo difícil, devido à sua elevada afinidade para o oxigénio, a temperaturas elevadas, e a sua capacidade para reduzir a água quando o filme de óxido é removido. Os Estados Unidos, China e Cazaquistão são os únicos três países envolvidos na extração em escala industrial de berílio.

Berílio é mais vulgarmente-extraída a partir de berilo, que é ou sinterizadas com um agente de extracção ou fundido em uma mistura solúvel. O processo de sinterização envolve a mistura com berilo fluorosilicate de sódio e soda em 770 ° C para formar fluoroberiliato de sódio, óxido de alumínio e dióxido de silício . Hidróxido de berílio é precipitado a partir de uma solução de fluoroberiliato de sódio e hidróxido de sódio em água. Extracção de berílio usando o método da fusão envolve moagem berilo em pó e aquecimento a 1650 ° C. A massa fundida é rapidamente arrefecida com água e depois reaquecido 250 a 300 ° C no concentrado ácido sulfúrico , obtendo-se principalmente sulfato de berílio e sulfato de alumínio. Aquosa de amoníaco é então usado para remover o alumínio e enxofre, deixando hidróxido de berílio.

Hidróxido de berílio criada utilizando o método de sinterização ou fusão é então convertida em fluoreto de berílio ou cloreto de berílio. Para formar o fluoreto, fluoreto de hidrogénio de amónio aquoso é adicionado a hidróxido de berílio, para se obter um precipitado de tetrafluoroberyllate de amónio, que é aquecida a 1000 ° C para formar fluoreto de berílio. Aquecimento do fluoreto a 900 ° C com magnésio formas finamente divididas berílio e aquecimento adicional a 1300 ° C cria o metal compacto. Aquecimento hidróxido de berílio forma o óxido que se torna cloreto de berílio, quando misturado com carbono e cloreto. A electrólise de cloreto de berílio fundida é então utilizado para obter o metal.

Propriedades químicas

Comportamento químico do Berílio é em grande parte um resultado da sua pequena atômica e raios iônicos. Ele tem, portanto, muito alto potenciais de ionização e forte polarização enquanto ligado a outros átomos, que é por isso que todos os seus compostos são covalente. É mais semelhante ao alumínio quimicamente do que os seus vizinhos mais próximos na tabela periódica devido a ter uma proporção semelhante de carga-para-raio. Forma uma camada de óxido de cerca de berílio que impede outras reacções com ar, a menos aquecido acima de 1000 ° C. Uma vez incendiado, berílio queimaduras brilhantemente formação de uma mistura de e óxido de berílio nitreto de berílio. Berílio dissolve prontamente em não- ácidos oxidantes, tal como HCl diluído e H ₂ SO _4, mas não em ácido nítrico ou água como esta forma o óxido. Este comportamento é semelhante ao de metal de alumínio. Berílio também se dissolve em soluções alcalinas.

Berílio hidrólise em função do pH
As moléculas de água anexada para ser são omitidos

O átomo de berílio tem a configuração eletrônica [Ele] 2s ^2. Os dois electrões de valência berílio dar um 2 estado de oxidação e, assim, a capacidade para formar dois ligações covalentes; a única evidência de menor valência de berílio é na solubilidade do metal BeCl _2. Devido à regra do octeto, os átomos tendem a buscar uma valência de 8 a fim de se assemelhar a um gás nobre . Berílio tenta alcançar um número de coordenação de 4, porque suas duas ligações covalentes preencher metade deste octeto. A coordenação de 4 permite que compostos de berílio, tais como o fluoreto ou cloreto, de modo a formar polímeros.

Esta característica é empregue em técnicas analíticas utilizando EDTA como um ligando. EDTA forma preferencialmente complexos octaédricos - absorvendo assim outros catiões tais como o Al3 ^+, que possam interferir - por exemplo, no extracção por solvente de um complexo formado entre Seja ²⁺ e acetilacetona. Berílio (II) prontamente forma complexos com fortes ligantes doando tais como óxidos de fosfina e óxidos de arsina. Houve extensos estudos destes complexos que mostram a estabilidade da ligação O-Be.

Soluções de sais de berílio, por exemplo, sulfato de berílio e nitrato de berílio, são ácidos por hidrólise do [BE _{(H2O) 4]} ^2+.

[BE _{(H2O) 4]} ²⁺ + _H2O [BE (H ₂ O) ₃ (OH)] ⁺ + H ₃ O ⁺

Outros produtos da hidrólise incluem o ião trimérico [Be ₃ (OH) _{3 (H2O) 6]} ^3+. Hidróxido de berílio, ser (OH) _2, é insolúvel mesmo em soluções ácidas com um pH inferior a 6, que está a um pH biológico. É anfotérico e dissolve-se em fortemente soluções alcalinas.

Formas de berílio compostos binários com muitos não-metais. Anidro halogenetos são conhecidos por F , Cl , Br e I . BeF ₂ tem uma sílica estrutura -como com compartilhada-canto BeF ₄ tetraedros. ₂ e BeCl BeBr ₂ têm estruturas da cadeia com tetraedros compartilhada de ponta. Todos os halogenetos de berílio tem uma estrutura molecular linear monomérico na fase gasosa.

Difluoreto de berílio, BeF _2, é diferente do que a outra difluorides. Em geral, berílio tem uma tendência para se ligar covalentemente, muito mais do que as outras terras alcalinas e os seus fluoreto é parcialmente covalente (embora ainda mais iónico do que os seus outros halogenetos). BeF ₂ tem muitas semelhanças com SiO ₂ (quartzo) um principalmente ligado covalentemente sólida rede. BeF ₂ tem tetrahedrally coordenado de metal e óculos de formulários (é difícil de cristalizar). Quando fluoreto cristalino, berílio tem a mesma estrutura de cristal de quartzo como a temperatura ambiente e partilha muitas estruturas temperaturas também elevadas. Berílio difluoride é muito solúvel em água, ao contrário dos outros terrosos. (Apesar de serem fortemente iónico, eles não se dissolvem por causa da forte especialmente energia da rede da estrutura de fluorite.) No entanto, BeF ₂ tem muito menor condutividade eléctrica quando em solução ou, quando fundido do que seria esperado se fosse totalmente iónico.

Ordem e desordem em difluorides
A estrutura fluorita iônica forte e estável adotado por difluoreto de cálcio e de diversos outros difluorides	Estrutura desordenada de vidro berílio (esboço, duas dimensões)

Óxido de berílio, BeO, é um branco sólido refractário, que tem o estrutura cristalina wurtzite e uma condutividade térmica maior do que em alguns metais. BeO é amphoteric. Os sais de berílio pode ser produzido por tratamento de Be (OH) ₂ com ácido. Berílio sulfureto, seleneto e telureto são conhecidos, todos com o estrutura zincblende.

Berílio nitreto, Be ₃ N ₂ é um composto de fusão de alto ponto de que é prontamente hidrolisado. Azida de berílio, Ben ₆ é conhecida e berílio fosfeto, Be ₃ P ₂ tem uma estrutura semelhante à Seja ₃ N _2. Nitrato de berílio Básica e acetato básico de berílio têm estruturas tetraédricas semelhantes com quatro átomos de berílio coordenadas para um íon óxido central. Um número de berílio boretos são conhecidos, tal como seja ₅ B, Be ₄ B, Be ₂ B, ₂ BeB, BeB ₆ e BeB _12. Carboneto de berílio, Ser ₂ C, é um composto vermelho-tijolo refractário que reage com água para se obter metano . Sem berílio silicieto foi identificado.

História

O mineral berilo, que contém berílio, tem sido usado pelo menos desde o Dinastia ptolomaica do Egito. No primeiro século CE, naturalista romano Plínio, o Velho mencionou em sua enciclopédia História Natural que berilo e esmeralda ("smaragdus") foram semelhantes. O Papyrus Graecus Holmiensis, escrito na terceira ou quarta CE século, contém notas sobre como preparar esmeralda artificial e berilo.

Louis-Nicolas Vauquelin descobriu berílio

Analisa precoce de esmeraldas e beryls por Martin Heinrich Klaproth, Torbern Olof Bergman, Franz Karl Achard, e Johann Jakob Bindheim sempre rendeu elementos similares, levando à conclusão de falaciosa de que ambas as substâncias são silicatos de alumínio. Mineralogista René Apenas Haüy descobriram que ambos os cristais são geometricamente idênticas, e ele perguntou químico Louis-Nicolas Vauquelin para uma análise química.

Em um papel 1797 leia antes da Annales de chimie et de physique, Vauquelin informou que ele encontrou uma nova "terra" dissolvendo hidróxido de alumínio a partir de esmeralda e berilo em um adicional alcalino. Vauquelin nomeada a nova terra "Glucina" para o doce sabor de alguns dos seus compostos. Klaproth preferiu o nome "beryllia", devido ao fato de que ítria também formados sais doce.

Friedrich Wöhler foi um dos homens que isolados independentemente berílio

Friedrich Wöhler e Antoine Bussy isolado independentemente berílio em 1828 pela reação química de metal de potássio com cloreto de berílio, como segue:

BeCl ₂ + ₂ K → 2 KCl + Seja

Usando uma lâmpada de álcool, Wöhler aquecida camadas de cloreto de berílio e potássio alternada num cadinho de platina com fio-fechada. A reacção acima imediatamente tomou lugar e causou o cadinho para se tornar branco quente. Após arrefecimento e lavagem do pó cinza-negra resultante viu que era feita de partículas finas com um brilho metálico escuro. O potássio tinha sido altamente reactivo produzido pela electrólise dos seus compostos, um processo descoberto 21 anos antes. O método químico usando potássio rendeu apenas pequenos grãos de berílio da qual nenhum de lingote de metal pode ser fundido ou martelado.

O direto de eletrólise de uma mistura fundida de fluoreto de berílio e fluoreto de sódio pela Paul Lebeau em 1898 resultou nos primeiros puros (99,5-99,8%) amostras de berílio. O primeiro processo comercialmente bem sucedido para a produção de berílio foi desenvolvido em 1932 por Alfred e da Hans Goldschmidt. O seu processo envolve a electrolysation de uma mistura de fluoretos de berílio e de bário , o que faz com que o berílio fundido para cobrar um ferro-água arrefecida cátodo.

Uma amostra foi bombardeada com berílio raios alfa do decaimento do rádio em um experimento de 1932 por James Chadwick que descobriu a existência do nêutron . Este mesmo método é usado em uma classe de laboratório baseados em radioisótopo fontes de neutrões que produzem 30 nêutrons para cada milhão de partículas α.

Produção de berílio viu um aumento rápido durante a Segunda Guerra Mundial, devido à crescente demanda por ligas e berílio-cobre rígidos fósforos para lâmpadas fluorescentes. A maioria das lâmpadas fluorescentes iniciais utilizados zinco orthosilicate com diferentes conteúdos de berílio para emitir luz esverdeada. Pequenas adições de magnésio tungstato melhorou a parte azul do espectro, para se obter uma luz branca aceitável. Fósforos baseadas em halofosfato substituído fósforos baseadas em berílio berílio depois foi encontrado para ser tóxico.

A electrólise de uma mistura de fluoreto de berílio e fluoreto de sódio foi usado para isolar o berílio durante o século 19. Alto ponto de fusão do metal faz com que este processo consome mais energia do que os processos utilizados para os correspondentes metais alcalinos . No início do século 20, a produção de berílio pela decomposição térmica de iodeto de berílio foi investigada após o sucesso de um processo semelhante para a produção de zircónio , mas este processo revelou-se inviável economicamente para a produção de volume.

Berílio metal puro não se tornaram prontamente disponíveis até 1957, embora tivesse sido utilizado como um metal de liga para endurecer e endurecer cobre muito mais cedo. Berílio pode ser produzido por redução de compostos de berílio, tais como cloreto de berílio com potássio metálico ou de sódio. Atualmente, a maioria de berílio é produzido pela redução do fluoreto de berílio com purificado magnésio . O preço no mercado americano para lingotes de berílio-cast de vácuo foi de cerca de 338 dólares por libra (745 dólares por quilograma), em 2001.

Entre 1998 e 2008, a produção mundial de berílio tinha diminuído de 343 para cerca de 200 toneladas, das quais 176 toneladas (88%) veio dos Estados Unidos.

Etimologia

O uso precoce da palavra berílio pode ser atribuída a diversos idiomas, incluindo Latina Beryllus; Francês Bery; grega βήρυλλος, bērullos, berilo; Prakrit veruliya (वॆरुलिय); Pāli veḷuriya (वेलुरिय), veḷiru (भेलिरु) ou Vilar (भिलर्) - "tornar-se pálido", em referência ao berilo gema semipreciosa pálido. A fonte original é provavelmente o sânscrito palavra वैडूर्य vaidurya-, que é de Dravidian origem e poderia ser derivado do nome da cidade moderna de Belur. Por cerca de 160 anos, berílio também era conhecido como glucinum ou glucínio (com o símbolo químico de acompanhamento "Gl",), o nome que vem do grego palavra para doce: γλυκυς, devido ao gosto doce de berílio sais .

Aplicações

Estima-se que mais de berílio é usado para aplicações militares, para que a informação não está prontamente disponível.

Janelas de radiação

Alvo de berílio que "converte" um feixe de prótons em um feixe de nêutrons

Uma folha de berílio quadrado montado numa caixa de aço para ser utilizado como uma janela entre uma câmara de vácuo e uma Microscópio de raios-X. Berílio é altamente transparente aos raios X, devido ao seu baixo número atômico .

Devido ao seu baixo número atômico e muito baixa absorção de raios-X, a mais antiga e ainda uma das aplicações mais importantes de berílio está em janelas de radiação para Tubos de raios-X. Exigências extremas são colocados sobre a pureza e limpeza de berílio, para evitar artefactos em imagens de raios-X. Películas finas de berílio são usados como janelas de radiação para os detectores de raios-X, e a absorção extremamente baixa minimiza os efeitos do aquecimento provocados pela alta intensidade, de baixa energia de raios X típico de radiação síncrotron. Janelas de vácuo estanque e feixe de tubos para experimentos de radiação em synchrotrons são fabricados exclusivamente a partir de berílio. Em configurações científicas para estudos de emissão vários raios-X (por exemplo, -energia dispersiva de espectroscopia de raios X) o titular da amostra é geralmente feito de berílio porque seus raios-X emitidos têm energias muito mais baixas (~ 100 eV) do que raios-X a partir de materiais mais estudados.

Baixo número atômico também faz berílio relativamente transparente para energético partículas. Por isso, é utilizado para construir o tubo de feixe em torno da região da colisão em física de partículas configurações, como todos os quatro principais experimentos do detector no Large Hadron Collider ( ALICE, ATLAS , CMS, LHCb), o Tevatron eo SLAC. A baixa densidade de berílio permite que os produtos de colisão para alcançar os detectores circundantes sem interacção significativa, a sua rigidez permite um vácuo poderoso para ser produzida no interior do tubo para minimizar a interacção com os gases, a sua estabilidade térmica permite que ele funcione correctamente, a temperaturas de apenas alguns graus acima do zero absoluto , e a sua natureza diamagnetic impede de interferir com os sistemas ímã multipole complexos usados para orientar e concentrar o feixes de partículas.

Aplicações mecânicas

Devido à sua rigidez, baixo peso e estabilidade dimensional ao longo de um amplo intervalo de temperatura, berílio metal é usado para componentes estruturais leves e na defesa indústrias aeroespaciais em alta velocidade da aeronave , mísseis guiados, veículos espaciais, e satélites. Vários foguetes de combustível líquido têm usado bicos de foguetes feitos de berílio puro. Berílio em pó em si foi estudada como um combustível de foguete, mas este uso nunca se materializou. Um pequeno número de quadros de bicicletas foram construídas com berílio, a preços "surpreendentes". De 1998 a 2000, a McLaren Formula One equipe usou Motores Mercedes-Benz com o berílio-composição alumínio pistões de liga leve. O uso de componentes de motores de berílio foi proibida na sequência de um protesto por Scuderia Ferrari.

Misturar cerca de 2,0% de berílio em cobre forma uma liga chamada cobre-berílio, que é de seis vezes mais forte do que por si só cobre. Ligas de berílio são usados em muitas aplicações devido à sua combinação de elasticidade, alta condutividade elétrica e condutividade térmica, elevada resistência e dureza, propriedades não magnéticos, bem como a sua boa à corrosão e resistência à fadiga. Estas aplicações incluem ferramentas que não produzam faíscas que são usados perto de gases inflamáveis ( níquel de berílio), em molas e membranas (níquel e berílio ferro berílio) usado em instrumentos cirúrgicos e dispositivos de alta temperatura. Tão pouco quanto 50 partes por milhão de berílio ligado com líquido de magnésio conduz a um aumento significativo na resistência à oxidação e redução na inflamabilidade.

Chave Inglesa Beryllium Copper

O excelente rigidez elástica de berílio levou à sua ampla utilização em instrumentação de precisão, por exemplo, em sistemas de orientação por inércia e nos mecanismos de apoio aos sistemas ópticos. Berílio ligas de cobre também foram aplicados como um agente de endurecimento em "pistolas Jason", que foram utilizados para descascar a pintura de cascos de navios.

Um major pedido anterior de berílio estava em freios para militar aviões devido à sua dureza, alto ponto de fusão, e habilidade excepcional para dissipar o calor. As considerações ambientais levaram a substituição por outros materiais.

Para reduzir os custos, pode ser berílio ligado com quantidades significativas de alumínio , resultando na AlBeMet liga (uma marca registada). Esta mistura é mais barato do que o berílio puro, enquanto ainda mantendo muitas propriedades desejáveis.

Espelhos

Berílio espelhos são de particular interesse. Espelhos da grande-área, freqüentemente com um estrutura de suporte em favo de mel, são utilizados, por exemplo, em satélites meteorológicos, onde o baixo peso e estabilidade dimensional de longo prazo são críticas. Espelhos de berílio menores são usadas em sistemas de orientação óptica e em sistemas de controle de fogo, por exemplo, no feito Alemão- Leopard 1 e Leopard 2 tanques de batalha principal. Nestes sistemas, muito rápido movimento do espelho é necessário que novamente dita massa baixa e elevada rigidez. Normalmente, o espelho de berílio é revestido com disco chapeamento de níquel químico que pode ser mais facilmente polido para um acabamento mais fino do que óptica berílio. Em algumas aplicações, porém, o berílio em branco é polido, sem qualquer revestimento. Isto é particularmente aplicável aos operação criogénico onde incompatibilidade de expansão térmica pode fazer com que o revestimento de fivela.

O Telescópio Espacial James Webb terá 18 seções hexagonais de berílio para seus espelhos. Porque JWST vai enfrentar uma temperatura de 33 K, o espelho é feito de berílio, capaz de lidar com o frio extremo melhor do que o vidro. Contratos de berílio e deforma menos do que o vidro - e continua a ser mais uniforme - em tais temperaturas. Pela mesma razão, a ótica da Telescópio Espacial Spitzer são inteiramente construído de berílio metal.

Aplicações magnéticos

Berílio é não-magnético. Portanto, ferramentas fabricadas fora do berílio são usados pelo naval ou militar explosivas equipes de eliminação de material bélico para o trabalho em ou perto minas navais, uma vez que estas minas comumente têm espoletas magnéticos. Eles também são encontrados em manutenção e materiais de construção perto imagiologia por ressonância magnética (MRI) de máquinas porque os campos magnéticos elevados gerados por eles. Nos campos de comunicações de rádio e poderosos (normalmente militares) radares , ferramentas manuais feitos de berílio são usados para ajustar o altamente magnético clístrons, magnetrons, tubos de ondas, etc., que são usadas para a geração de elevados níveis de potência de microondas no transmissores.

Aplicações nucleares

Placas finas ou folhas de berílio são por vezes usados em arma nuclear desenhos, a camada exterior muito do covas de plutônio em estágios primários de bombas termonucleares, colocados para cercar o material físsil. Essas camadas de berílio são boas "empurradores" para o implosão da plutônio-239, e eles também são bons refletores de nêutrons, assim como eles estão em berílio-moderado reatores nucleares.

Berílio também é comumente usado em alguns fontes de neutrões em dispositivos de laboratório em que são necessários relativamente poucos nêutrons (em vez de ter que usar um reator nuclear, ou um partícula acelerador-powered gerador de nêutrons). Para este efeito, um alvo de berílio-9 é bombardeado com as partículas de um alfa energéticos radioisótopo tal como polônio -210, rádio -226, plutónio -239, ou amerício -241. Na reacção nuclear que ocorre, é um núcleo de berílio transmutado em carbono-12, e um nêutron livre é emitido, viajando aproximadamente no mesmo sentido que a partícula alfa estava indo. Tal decaimento alfa impulsionada fontes berílio de nêutrons, com o nome "Urchin" iniciadores de nêutrons, foram utilizados alguns no início de bombas atômicas . Fontes de neutrões em que o berílio é bombardeados com Raios gama emitidos por uma gama decaimento radioisótopo, também são utilizados para produzir neutrões de laboratório.

Berílio é também utilizado no Joint European Torus -fusão nuclear laboratório de investigação, e que irá ser utilizado na mais avançada ITER para condicionar os componentes que enfrentam o plasma. Berílio também tem sido proposta como um material de revestimento para varetas de combustível nuclear, por causa de sua boa combinação de mecânica, química e propriedades nucleares. Fluoreto de berílio é um dos sais constituintes da mistura de sal eutético FLiBe, que é usado como solvente, e moderador de refrigerante em muitos hipotética projetos de reator de sal derretido.

Acústica

Baixo peso e alta rigidez de berílio torná-lo útil como um material de alta frequência altifalantes. Porque berílio é caro (muitas vezes mais do que o titânio ), difícil de moldar, devido à sua fragilidade, e tóxicos se for mal, berílio tweeters estão limitados a high-end casa, áudio profissional, e aplicações de endereços público. Devido ao alto desempenho de berílio na acústica, para fins de marketing alguns produtos são reivindicados ser feito do material quando eles não são.

Eletrônico

Berílio é um tipo p- dopante em Compostos semicondutores III-V. É amplamente utilizada em materiais tais como GaAs, AlGaAs, InGaAs e InAlAs cresceu epitaxia de feixe molecular (MBE). Folha de berílio Cruz laminados é um excelente suporte estrutural para placas de circuito impresso em tecnologia de montagem em superfície. Em aplicações eletrônicas críticas, berílio é tanto um apoio estrutural e dissipador de calor. A aplicação também requer um coeficiente de de expansão térmica que é bem adaptado para a alumina e poliimida de vidro substratos. O óxido de berílio-berílio compósito " E-Materiais "foram especialmente concebidos para estas aplicações eletrônicas e têm a vantagem adicional de que o coeficiente de expansão térmica pode ser adaptado para coincidir com diversos materiais de substrato.

Óxido de berílio é útil para muitas aplicações que requerem as propriedades combinadas de um isolador eléctrico e um excelente condutor de calor, com elevada resistência e dureza, e um ponto de fusão muito alto. Óxido de berílio é freqüentemente usado como uma placa de base isolante em alta potência transistores em frequência de rádio transmissores para telecomunicações. Óxido de berílio está também a ser estudados para utilização no aumento da condutividade térmica de dióxido de urânio de pastilhas de combustível nuclear. Compostos de berílio foram usados ​​em tubos de iluminação fluorescente, mas o seu uso foi interrompido por causa da doença berylliosis que se desenvolveu nos trabalhadores que estavam fazendo os tubos.

Precauções

Aproximadamente 35 microgramas de berílio é encontrado no corpo humano, mas esta quantidade não é considerado prejudicial. Berílio é quimicamente semelhante à de magnésio e, por conseguinte, pode deslocá-lo a partir de enzimas, o que faz com que eles não funcionar correctamente. Crônica berylliosis é um pulmonar e sistêmico doença granulomatosa causada pela inalação de poeira ou fumaça contaminada com berílio; ou grandes quantidades ao longo de um curto período de tempo ou pequenas quantidades por um longo tempo pode levar a esta doença. Os sintomas da doença podem demorar até 5 anos para se desenvolver; cerca de um terço dos pacientes com ele morrer e os sobreviventes ficam desativados. O Agência Internacional para Pesquisa sobre Câncer (IARC), enumera os compostos de berílio e berílio como Categoria 1 agentes cancerígenos.

Doença aguda berílio na forma de pneumonite química foi relatada pela primeira vez na Europa em 1933 e nos Estados Unidos em 1943. A pesquisa constatou que cerca de 5% dos trabalhadores das instalações de fabricação de lâmpadas fluorescentes em 1949 nos Estados Unidos tinham doenças pulmonares relacionadas com o berílio . Berylliosis crônica assemelha-se a sarcoidose, em muitos aspectos, eo diagnóstico diferencial é muitas vezes difícil. Ele matou alguns trabalhadores precoces no desenho de armas nucleares, como Herbert L. Anderson.

Os primeiros pesquisadores provaram berílio e seus vários compostos para doçura, a fim de verificar a sua presença. Equipamento de diagnóstico moderna não exige esse procedimento altamente arriscado e deve ser feita nenhuma tentativa de ingerir esta substância altamente tóxica. Berílio e seus compostos deve ser manuseado com muito cuidado e precauções especiais devem ser tomadas aquando da realização de qualquer actividade que possa resultar na libertação de poeiras de berílio ( câncer de pulmão é um possível resultado da exposição prolongada ao berílio poeira carregado). Embora o uso de compostos de berílio em tubos de iluminação fluorescente foi interrompido em 1949, potencial de exposição ao berílio existe nas indústrias nuclear e aeroespacial e na refinação de metal berílio e fundição de ligas contendo berílio, a fabricação de dispositivos eletrônicos, ea manuseamento de outro material contendo berílio.

Um teste bem sucedido de berílio no ar e em superfícies foi recentemente desenvolvido e publicado como um ASTM D7202 norma de consenso voluntário internacional. O procedimento usa diluir bifluoreto de amónio para a dissolução e detecção de fluorescência com berílio obrigado a hydroxybenzoquinoline sulfonados, permitindo até 100 vezes a detecção mais sensível do que o limite recomendado para a concentração de berílio no local de trabalho. Fluorescência aumenta com o aumento da concentração de berílio. O novo procedimento foi testado com sucesso em uma variedade de superfícies e é eficaz para a dissolução e ultratrace detecção de óxido de berílio refratária e berílio siliceous (ASTM D7458).