Історія Правити
Берилій був відкритий в 1798 році Л. Н. Вокленом у вигляді берилові землі (оксиду ВЕО), коли цей французький хімік з'ясовував загальні особливості хімічного складу дорогоцінних каменів берилу і смарагду.
Металевий берилій був отриманий в 1828 році Ф. Велером в Німеччині і незалежно від нього А. Бюсси у Франції. Однак через домішок його не вдавалося сплавити. Лише в 1898 році французький хімік П. Лебо, піддавши електролізу подвійний фторид калію і берилію, отримав достатньо чисті металеві кристали берилію.
Велику роботу по встановленню складу сполук берилію і його мінералів провів російський хімік І.В.Авдеев (1818-1865). Саме він довів, що оксид берилію має склад BeO, а не Be2 O3. як вважалося.
Походження назви Правити
Назва берилію походить від назви дорогоцінних каменів берилу (грец. Beryllos), яке походить від назви міста Белур (Веллур) в Південній Індії. недалеко від Мадраса; з давніх часів в Індії були відомі родовища смарагдів. Смарагд, берил і аквамарин мають однаковий склад - Be3 Al2 Si6 O18. а колір їм додають домішки різних елементів. Через солодкого смаку розчинних у воді сполук берилію елемент спочатку називали «глюціній» (від грец. Glykys - солодкий).
отримання Правити
Витяг берилію з його природних мінералів (в основному берилу) включає в себе кілька стадій, при цьому особливо важливо відокремити берилій від схожого за властивостями і супутнього берилію в мінералах алюмінію. Можна, наприклад, сплавити берил з гексафторосілікатом натрію Na2 SiF6.
В результаті сплаву утворюються кріоліт Na3 AlF6 - погано розчинна у воді з'єднання, а також розчинний у воді фтороберіллат натрію Na2 [BeF4]. Його далі витравлюють водою. Для більш глибокого очищення берилію від алюмінію застосовують обробку отриманого розчину карбонатом амонію (NH4) 2 CO3. При цьому алюміній осідає у вигляді гідроксиду Al (OH) 3. а берилій залишається в розчині у вигляді розчинного комплексу (NH4) 2 [Be (CO3) 2]. Цей комплекс потім розкладають до оксиду берилію ВЕО при прожарюванні.
Інший метод очищення берилію від алюмінію заснований на тому, що оксіацетат берилію Be4 O (CH3 COO) 6. на відміну від оксіацатата алюмінію [Al3 O (CH3 COO] + CH3 COO -. має молекулярну будову і легко переганяється при нагріванні.
Відомий також спосіб переробки берилу, в якому спочатку берил обробляють концентрованої сірчаної кислотою при температурі 300 ° C, а потім спёк витравлюють водою. Сульфати алюмінію і берилію при цьому переходять в розчин. Після додавання до розчину сульфату калію K2 SO4 вдається осадити алюміній з розчину у вигляді алюмокалієвих квасцов KAl (SO4) 2 · 12H2 O. Подальшу очищення берилію від алюмінію проводять так само, як і в попередньому методі.
Нарешті, відомий і такий спосіб переробки берилу. Вихідний мінерал спочатку сплавляють з поташем K2 CO3. При цьому утворюються беріллатов K2 BeO2 і алюмінат калію KAlO2.
Після вилуговування водою отриманий розчин підкислюють сірчаною кислотою. В результаті в осад випадає кремнієва кислота. З фільтрату далі беруть в облогу алюмокалиевие галун, після чого в розчині з катіонів залишаються тільки іони Ве 2+. З отриманого тим або іншим способом оксиду берилію ВЕО потім отримують фторид, з якого магнійтерміческім методом відновлюють металевий берилій.
Металевий берилій можна приготувати також електролізом розплаву суміші BeCl2 і NaCl при температурах близько 300 ° C. Раніше берилій отримували електролізом розплаву фтороберіллата барію Ba [BeF4]:
застосування Правити
Легування сплавів Правити
Берилій в основному використовують як добавку легуючих до різних сплавів. Добавка берилію значно підвищує твердість і міцність сплавів, корозійну стійкість поверхонь виготовлених з цих сплавів виробів. У техніці досить широко поширені берилієві бронзи типу БрБ (пружинні контакти). Добавка 0,5% берилію в сталь дозволяє виготовити пружини, які пружинять при червоному калі.
Берилій слабко поглинає рентгенівське випромінювання, тому з нього виготовляють віконця рентгенівських трубок (через які випромінювання виходить назовні).
В атомних реакторах з берилію виготовляють відбивачі нейтронів, його використовують як сповільнювач нейтронів. У сумішах з деякими α-радіоактивними нуклідами берилій використовують у ампульних нейтронних джерелах, так як при взаємодії ядер берилію-9 і α-частинок виникають нейтрони: 9 Ве (α, n) 12 C. Оксид берилію є найбільш теплопровідним з усіх оксидів і служить високо теплопровідні високотемпературним ізолятором, і вогнетривким матеріалом (тиглі), а крім того поряд з металевим берилієм служить в атомній техніці як більш ефективний сповільнювач і відбивач нейтронів ніж чистий берилій, крім того оксид берилію в суміші з окисом урану застосовується в якості дуже ефективного ядерного палива. Фторид берилію в сплаві з фторидом літію застосовується в якості теплоносія і розчинника солей урану, плутонію, торію у високотемпературних рідкосольових атомних реакторах. Фторид берилію використовується в атомній техніці для варіння скла застосовуваного для регулювання невеликих потоків нейтронів. Самий технологічний і якісний склад такого скла - (BeF2 -60%, PuF4 -4%, AlF3 -10%, MgF2 -10%, CaF2 -16%). Цей склад наочно показує один із прикладів застосування з'єднань плутонію як конструкційний матеріал (часткове).
В лазерній техніці знаходить застосування алюмінат берилію для виготовлення твердотільних випромінювачів (стрижнів, пластин).
Аерокосмічна техніка Правити
У виробництві гальм для аерокосмічної техніки, теплових екранів і систем наведення з берилієм не може конкурувати практично жоден конструкційний матеріал. Виробництво беріллідов застосовуваних як конструкційні матеріали для двигунів і обшивки ракет і літаків а так само в атомній техніці.
Берилій самостійно, у вигляді розчину в рідкому аміаку, у вигляді гідриду берилію, розчину боргідріда берилію в рідкому аміаку застосовується в якості ракетного палива з гранично високими значеннями питомої імпульсу, окислювачами для таких палив кращі: рідкий фтор, суміші фтору з киснем, окис фтору. озон і ін.
Теоретичні характеристики палив, утворених берилієм з різними окислювачами
Варто відзначити високу токсичність і високу вартість металевого берилію, і в зв'язку з цим докладено значних зусиль для виявлення берилієвмісних палив мають значно меншу загальну токсичність і вартість. Одним з таких сполук берилію є гідрид берилію.
Теоретичні характеристики палив, утворених гидридом берилію з різними окислювачами
Температура згоряння ° С
Щільність палива г / см 3
Приріст швидкості, ΔVід, 25, м / сек
Спеціальні надпотужні вибухові речовини Правити
Так само боргідрід берилію і тонкодисперсний берилієвий порошок просочені рідким киснем або окисом фтору. застосовуються (рідко) як особливо потужні вибухові речовини (ВВ). Особливість сумішей на основі металевого берилієвого порошку в суміші з щільним окислювачем є та обставина що в таких ВВ реалізується найбільш висока масова і об'ємна енергія вибуху. а так само і швидкість детонації перевищує 14-15 000 м / сек (!), що в свою чергу дозволяє створювати досить потужні і компактні заряди. Так наприклад бризантне дію стехиометрической суміші берилію і рідкого кисню в 12-13 разів більше ніж у гексогену. і в 3-5 разів більше ніж у Октонітрокубана. Сферичний вибух (імплозія) такої суміші створює тиск в центрі вибуху понад 17 млн. Атмосфер. Стехіометрична суміш порошкоподібної берилію з рідким киснем має енергію вибуху 24,4 МДж / кг, що більше ніж ніж у тротилу (ТНТ = 4,2 МДж / кг) в 5,81 рази, об'ємна енергія вибуху такої суміші досягає 29,524 МДж / кг.
Оксид берилію застосовується в якості дуже важливого вогнетривкого матеріалу в спеціальних випадках. Вважається одним з кращих вогнетривких матеріалів і при цьому це самий теплопровідний вогнетривкий матеріал.
Біологічна роль і фізіологічні дію Правити
Летючі і розчинні сполуки берилію, а також пил, що містить берилій і його сполуки, дуже токсичні. Берилій заміщає у ферментах магній і володіє яскраво вираженим алергічним і канцерогенну дію. Його присутність в атмосферному повітрі призводить до важкого захворювання органів дихання - бериліоз. Слід зазначити, що ці захворювання можуть виникнути через 10-15 років після припинення контакту з берилієм. Для повітря ГДК для берилію становить 0,001 мг / м 3.
Відомі випадки вимирання співробітників цілих лабораторій фізиків, що працювали з берилієм (берилієві фольги прозорі для рентгенівських променів).