Berüllium (Be), varem (kuni 1957. aastani) glütsiinium, keemiline element, perioodilise tabeli 2. rühma (IIa) leelismuldmetallide kergeim liige, mida kasutatakse metallurias kõvendina ning paljudes kosmose- ja tuumarakendustes.
leelismuldmetall
Elementideks on berüllium (Be), magneesium (Mg), kaltsium (Ca), strontsium (Sr), baarium (Ba) ja raadium (Ra).
Elemendi omadused
| aatomnumber | 4 |
|---|---|
| aatommass | 9,0122 |
| sulamispunkt | 1,287 ° C (2,349 ° F) |
| keemispunkt | 2471 ° C (4,480 ° F) |
| erikaal | 1,85 temperatuuril 20 ° C (68 ° F) |
| oksüdatsiooni olek | +2 |
| elektronide konfiguratsioon | 1s 2 2s 2 |
Esinemine, omadused ja kasutusalad
Berüllium on terashalli metall, mis on toatemperatuuril üsna rabe ja selle keemilised omadused sarnanevad mõnevõrra alumiiniumi omadustega. Looduses ei esine seda vabalt. Berülliumi leidub berüllis ja smaragdis, mineraalides, mis olid teada iidsetele egiptlastele. Ehkki juba ammu oli kahtlus, et need kaks mineraali on sarnased, leidis keemiline kinnitus selle alles 18. sajandi lõpus. Smaragd on nüüd teada, et tegemist on rohelise sordi berülliga. Berüllium avastati (1798) prantsuse keemiku Nicolas-Louis Vauquelini oksiidina berüllist ja smaragdidest. Saksa keemik Friedrich Wöhler ja prantsuse keemik Antoine AB Bussy eraldasid selle (1828) iseseisvalt metallina, vähendades selle kloriidi kaaliumi abil.. Berüllium on maakoores laialt levinud ja seda leidub Maa tardkivimites hinnanguliselt 0,0002 protsenti. Selle kosmiline arvukus on 20 skaalal, milles räni standardväärtus on 1 000 000. Ameerika Ühendriikides on umbes 60 protsenti maailma berülliumist ja see on vaieldamatult suurim berülliumi tootja; teiste suuremate tootjariikide hulka kuuluvad Hiina, Mosambiik ja Brasiilia.
Seal on umbes 30 tunnustatud mineraali, mis sisaldavad berülliumi, sealhulgas berüül (Al 2 Be 3 Si 6 O 18, berülliumi alumiiniumsilikaat), bertrandiit (Be 4 Si 2 O 7 (OH) 2, berülliumi silikaat), fenakiit (Be 2 SiO 4) ja chrysoberyl (BeAl 2 O 4). (Berüüli, smaragdi ja akvamariini väärisvormide koostis läheneb ülaltoodud koostisele, kuid tööstusmaagid sisaldavad vähem berülliumi; enamik berüüli saadakse muude kaevandamistoimingute kõrvalsaadusena, suuremad kristallid valitakse käsitsi.) Berülli ja bertrandiiti on leitud piisavas koguses, et moodustada kaubanduslikud maagid, millest tööstuslikult toodetakse berülliumhüdroksiidi või berülliumoksiidi. Berülliumi ekstraheerimist teeb keeruliseks asjaolu, et berüllium on enamikus maakides väheoluline koostisosa (isegi puhta berülli korral 5 massiprotsenti, bertrandiidis alla 1 massiprotsendi) ja on tihedalt seotud hapnikuga. Berülliumi kontsentreerimiseks hüdroksiidi kujul on kasutatud happetega töötlemist, keeruliste fluoriididega röstimist ja vedeliku-vedeliku ekstraheerimist. Hüdroksiid muundatakse ammoonium-berülliumfluoriidi kaudu fluoriidiks ja kuumutatakse seejärel magneesiumiga, moodustades elementaarse berülliumi. Teise võimalusena võib hüdroksiidi kuumutada oksiidi moodustamiseks, mida saab omakorda töödelda süsiniku ja klooriga, moodustades berülliumkloriidi; Seejärel kasutatakse metalli saamiseks sulatatud kloriidi elektrolüüsi. Element puhastatakse vaakumis sulatamise teel.
Berüllium on ainus stabiilne kerge metall, millel on suhteliselt kõrge sulamistemperatuur. Ehkki berüllium on leeliste ja mitteoksüdeerivate hapete poolt kergesti rünnatav, moodustab berüllium kiiresti kleepuva oksiidpinnakile, mis kaitseb metalli normaalsetes tingimustes õhu edasise oksüdeerumise eest. Need keemilised omadused koos suurepärase elektrijuhtivuse, kõrge soojusmahtuvuse ja juhtivusega, heade mehaaniliste omadustega kõrgemal temperatuuril ning väga kõrge elastsusmooduliga (kolmandiku võrra suurem kui terase omal) muudavad selle väärtuslikuks konstruktsiooni- ja soojusrakendustes. Berülliumi mõõtmete stabiilsus ja võime saavutada hea poleerimine on teinud selle kasulikuks peeglite ja kaameraknaluukide jaoks kosmoses, sõjaväes ja meditsiinis ning pooljuhtide tootmisel. Väikese aatommassi tõttu edastab berüllium röntgenikiirgust 17 korda ja alumiiniumi ning seda on laialdaselt kasutatud röntgenitorude akende valmistamiseks. Berüllium valmistatakse güroskoopideks, kiirendusmõõturiteks ja arvuti osadeks inertsiaalsete juhtimisinstrumentide ja muude rakettide, õhusõidukite ja kosmosesõidukite jaoks ning seda kasutatakse raskeveokite piduritrumlites ja sarnastes rakendustes, kus oluline on hea jahutusradiaator. Selle võime aeglustada kiireid neutroneid on leidnud tuumareaktorites märkimisväärset rakendust.
Suurt osa berülliumit kasutatakse kõvade sulamite madala protsendimääraga komponendina, eriti peamise koostisosana vasega, aga ka nikli- ja rauapõhiste sulamitega selliste toodete jaoks nagu vedrud. Berüllium-vask (2 protsenti berülliumi) on valmistatud tööriistadeks kasutamiseks, kui sädemed võivad olla ohtlikud, nagu ka pulbritehastes. Berüllium ise ei vähenda sädemeid, kuid tugevdab vaske (koefitsiendiga 6), mis kokkupõrkel sädemeid ei moodusta. Oksüdeeruvatele metallidele lisatud väikestes kogustes berülliumi tekib kaitsev pinnakile, vähendades magneesiumi süttivust ja tuhmides hõbedasulamites.
Briti füüsik Sir James Chadwick avastas neutronid (1932) kui berülliumist väljutatud osakesed, mida pommitasid raadiumiallikast pärit alfaosakesed. Pärast seda on neutroniallikana kasutatud berülliumi, mis on segatud alfa-emitteriga, näiteks raadiumi, plutooniumi või ameeriumiga. Alfa osakesed vabaneva radioaktiivse lagunemise raadium aatomit reageerivad aatomid berülliumi saades, toodete hulgas, neutronite mitmesuguseid energiaid-, kuni umbes 5 x 10 6 elektroni volti (eV). Kui raadium on kapseldatud nii, et ükski alfaosakestest ei jõua berülliumini, tekivad raadiumi lagunemisproduktidest läbitungivama gammakiirguse toimel vähem kui 600 000 eV energia neutronid. Ajalooliselt oluliste berülliumi / raadiuse neutroniallikate kasutamise näited hõlmavad saksa keemikute Otto Hahni ja Fritz Strassmanni ning Austrias sündinud füüsiku Lise Meitneri poolt uraani pommitamist, mis viis tuuma lõhustumise avastamiseni (1939), ja vallandamist uraanis. itaalia päritolu füüsiku Enrico Fermi (1942) esimesest kontrollitud lõhustumise ahelreaktsioonist.
Ainus looduses esinev isotoop on stabiilne berüllium-9, ehkki teada on veel 11 sünteetilist isotoopi. Nende poolväärtusaeg ulatub 1,5 miljonist aastast (berüllium-10 puhul, mis läbib beeta-lagunemist) kuni 6,7 × 10 –17 sekundini berüllium-8 (mis laguneb kahe prootoni emissiooniga). Vaatletud päikese neutriinode allikaks on berüllium-7 (53,2-päevane poolestusaeg) lagunemine Päikeses.
