Бериллий применение в медицине

Содержание
  1. Бериллий
  2. История
  3. Происхождение названия
  4. Нахождение в природе
  5. Физические свойства
  6. Получение
  7. Легирование сплавов
  8. Рентгенотехника
  9. Ядерная энергетика
  10. Лазерные материалы
  11. Аэрокосмическая техника
  12. Ракетное топливо
  13. Огнеупорные материалы
  14. Биологическая роль и физиологическое действие
  15. Дополнительная информация по Бериллию
  16. Бериллий в организме человека
  17. Роль бериллия в организме человека
  18. Источники бериллия
  19. Нехватка бериллия в организме
  20. Избыток бериллия в организме человека
  21. Бериллий: это что, и где его используют?
  22. Хрупкость
  23. Химические особенности
  24. Be(OH)2
  25. BeSO4
  26. Ве(NO3)2
  27. Получение металла
  28. Металлопроизводство
  29. Другие сферы применения
  30. История открытия и свойства металла бериллий
  31. История открытия
  32. Запасы и месторождения
  33. Добыча и промышленное получение
  34. Свойства и характеристики
  35. Физические
  36. Химические
  37. Механические
  38. Где используется бериллий?
  39. Влияние на организм
  40. Сплавы
  41. Месторождения
  42. Химические свойства
  43. Изотопы бериллия
  44. Происхождение бериллия
  45. Получение
  46. Производство и применение
  47. Легирование сплавов
  48. Рентгенотехника
  49. Ядерная энергетика
  50. Акустика

Бериллий

Бериллий применение в медицине

Бериллий Свойства атома Химические свойства Термодинамические свойства простого вещества Кристаллическая решётка простого вещества
Атомный номер 4
Внешний вид простого веществамягкий металл серебристо-белого цвета
Атомная масса (молярная масса) 9,01218 а.е.м. (г/моль)
Радиус атома 112 пм
Энергия ионизации (первый электрон) 898,8 (9,32) кДж/моль (эВ)
Электронная конфигурация [He] 2s2
Ковалентный радиус 90 пм
Радиус иона 35 (+2e) пм
Электроотрицательность (по Полингу) 1.57
Электродный потенциал −1,69 В
Степени окисления 2; 1
Плотность 1,848 г/см³
Молярная теплоёмкость 16,44 Дж/(K·моль)
Теплопроводность 201 Вт/(м·K)
Температура плавления 1551 K
Теплота плавления 12,21 кДж/моль
Температура кипения 3243 K
Теплота испарения 309 кДж/моль
Молярный объём 5,0 см³/моль
Структура решётки гексагональная
Параметры решётки a=2,286; c=3,584 Å
Отношение c/a 1,567
Температура Дебая 1000 K
Be 4
9,012182
[He]2s2
Бериллий

Бериллий химический элемент главной подгруппы второй группы, второго периода периодической системы химических элементов Д.И.Менделеева, с атомным номером 4. Обозначается символом Be (Beryllium). Простое вещество бериллий (CAS-номер: 7440-41-7)— мягкий высокотоксичный металл серого цвета, имеет весьма высокую стоимость.

История

Воклен, Луи Никола

Открыт в 1798г. французским химиком Луи Никола Вокленом. Большую работу по установлению состава соединений бериллия и его минералов провёл русский химик И.В.Авдеев (1818—1865). Именно он доказал, что оксид бериллия имеет состав BeO, а не Be2O3, как считалось ранее.

Происхождение названия

Схема строения атома бериллия

Определение элемента бериллий произошло от названия минерала берилла (beryllos) (силикат бериллия и алюминия, Be3Al2Si6O18), которое восходит к названию города Белур (Веллуру) в Южной Индии, недалеко от Мадраса; с древних времён в Индии были известны месторождения изумрудов— разновидности берилла. Из-за сладкого вкуса растворимых в воде соединений бериллия элемент вначале называли «глюциний» (от греч. glykys— сладкий).

Нахождение в природе

Изотоп 8Be отсутствует в природе, поскольку является крайне нестабильным и имеет период полураспада 10−18 с. Стабильным является 9Be. Кроме 9Be в природе встречаются радиоактивные изотопы 7Be и 10Be.

бериллия в земной коре— около 3,5 г/т, обычно он встречается как примесь к различным минералам.

Известно более 30 собственно бериллиевых минералов, но только 6 из них считаются более-менее распространёнными: берилл, хризоберилл, бертрандит, фенакит, гельвин, даналит.

Промышленное значение имеет в основном берилл, в РФ (Республика Бурятия) разрабатывается фенакит-бертрандитовое Ермаковское месторождение.

Разновидности берилла считаются драгоценными камнями: аквамарин — голубой, зеленовато-голубой, голубовато-зеленый; изумруд— густо-зеленый, ярко-зеленый; гелиодор — желтый; известны ряд других разновидностей берилла, различающихся окраской (темно-синие, розовые, красные, бледно-голубые, бесцветные и др.). Цвет бериллу придают примеси различных элементов.

Физические свойства

Бериллий— мягкий, но не пластичный (легко разрушается) металл серебристо-белого цвета. Имеет высокий (в связи с чем ему ошибочно приписывается высокая твёрдость) модуль упругости— 300 ГПа (у сталей— 200—210 ГПа). На воздухе активно покрывается стойкой оксидной плёнкой BeO.

Модуль продольной упругости (модуль Юнга) 300 ГПа (312кгс/мм2). Механические свойства Бериллия зависят от чистоты металла, величины зерна и текстуры, определяемой характером обработки.

Предел прочности Бериллия при растяжении 200—550 Мн/м2(20-55 кгс/мм2), удлинение 0,2-2%, что при таком высоком модуле упругости обеспечивает его хрупкость. Обработка давлением приводит к определенной ориентации кристаллов.

Возникает анизотропия, становится возможным значительное улучшение свойств. Предел прочности в направлении вытяжки доходит до 400—800 Мн/м2(40-80 кгс/мм2), предел текучести 250—600 Мн/м2(25-60 кгс/мм2), а относительное удлинение до 4-12%.

Механические свойства в направлении, перпендикулярном вытяжке, почти не меняются. Бериллий— хрупкий металл; его ударная вязкость 10-50 кДж/м2 (0,1-0,5 кгс·м/см2). Температура перехода Бериллия из хрупкого состояния в пластическое 200—400°C.

Получение

В виде простого вещества в XIX веке бериллий получали действием калия на безводный хлорид бериллия:

В настоящее время бериллий получают, восстанавливая его фторид магнием:

,

либо электролизом расплава смеси хлоридов бериллия и натрия. Исходные соли бериллия выделяют при переработке бериллиевой руды.

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).

Ядерная энергетика

В атомных реакторах из бериллия изготовляют отражатели нейтронов, его используют как замедлитель нейтронов.

В смесях с некоторыми α-радиоактивными нуклидами бериллий используют в ампульных нейтронных источниках, так как при взаимодействии ядер бериллия-9 и α-частиц возникают нейтроны: 9Ве + α → n + 12C.

Оксид бериллия является наиболее теплопроводным из всех оксидов и служит высокотеплопроводным высокотемпературным изолятором, и огнеупорным материалом(тигли), а кроме того наряду с металлическим бериллием служит в атомной технике как более эффективный замедлитель и отражатель нейтронов чем чистый бериллий, кроме того оксид бериллия в смеси с окисью урана применяется в качестве очень эффективного ядерного топлива. Фторид бериллия в сплаве с фторидом лития применяется в качестве теплоносителя и растворителя солей урана, плутония, тория в высокотемпературных жидкосолевых атомных реакторах.

Фторид бериллия используется в атомной технике для варки стекла применяемого для регулирования небольших потоков нейтронов. Самый технологичный и качественный состав такого стекла -(BeF2−60%,PuF4−4%,AlF3−10%, MgF2−10%, CaF2−16%). Этот состав наглядно показывает один из примеров применения соединений плутония в качестве конструкционного материала (частичное).

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 раз 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 так же в атомной технике.

Ракетное топливо

Стоит отметить высокую токсичность и высокую стоимость металлического бериллия, и в этой связи приложены значительные усилия для выявления бериллийсодержащих топлив имеющих значительно меньшую общую токсичность и стоимость. Одним из таких соединений бериллия является гидрид бериллия.

Огнеупорные материалы

Оксид бериллия 99,9%(изделие)

Оксид бериллия применяется в качестве очень важного огнеупорного материала в специальных случаях. Считается одним из лучших огнеупорных материалов и при этом это самый теплопроводный огнеупорный материал.

Биологическая роль и физиологическое действие

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. Нормальное содержание бериллия в организме взрослого человека (при массе тела 60 кг) составляет 0,031мг, ежедневное поступление с пищей— около 0,01мг.

Бериллий— ядовит: Летучие (и растворимые) соединения бериллия, в том числе и пыль, содержащая соединения бериллия, высокотоксичны.

Для воздуха ПДК (предельно допустимые концентрации) вещества в пересчёте на бериллий составляет 0,001 мг/м³. Бериллий обладает ярко выраженным аллергическим и канцерогенным действием.

Вдыхание атмосферного воздуха содержащего бериллий приводит к тяжёлому заболеванию органов дыхания — бериллиозу.

Дополнительная информация по Бериллию

Соединения бериллия

Бериллий, Beryllium, Be (4)
Содержащие бериллий минералы (драгоценные камни) — берилл, смарагд, изумруд, аквамарин и др.- известны с глубокой древности. Некоторые из них добывались на Синайском полуострове еще в XVII в. до н. э. В Стокгольмском папирусе (III в.) описываются способы изготовления поддельных камней.

Название берилл встречается у греческих и латинских (Beryll) античных писателей и в древнерусских произведениях, например в «Изборнике Святослава» 1073 г., где берилл фигурирует под названием вируллион. Исследование химического состава драгоценных минералов этой группы началось, однако, лишь в конце XVIII в.

с наступлением химико-аналитического периода.

Первые анализы (Клапрот, Биндгейм и др.) не обнаружили в берилле ничего особенного.

В конце XVIII в. известный минералог аббат Гаюи обратил внимание на полное сходство кристаллического строения берилла из Лиможа и смарагда из Перу. Вокелен произвел химический анализ обоих минералов (1797) и обнаружил в обоих новую землю, отличную от алюмины.

Получив соли новой земли, он установил, что некоторые из них обладают сладким вкусом, почему и назвал новую землю глюцина (Glucina) от греческого — сладкий. Новый элемент, содержащийся в этой земле, был назван соответственно глюцинием (Glucinium). Это название употреблялось во Франции в XIX в.

, существовал даже символ — Gl.

Клапрот, будучи противником наменования новых элементов по случайным свойствам их соединений, предложил именовать глюциний бериллием (Beryllium), указав, что сладким вкусом обладают соединения и других элементов. Металлический бериллий был впервые получен Велером и Бусси в 1728 г. путем восстановления хлорида бериллия металлическим калием.

Отметим здесь выдающиеся исследования русского химика И.В.Авдеева по атомному весу и составу окисла бериллия (1842). Авдеев установил атомный вес бериллия 9,26 (совр.9,0122), тогда как Берцелиус принимал его равным 13,5, и правильную формулу окисла.

О происхождении названия минерала берилл, от которого образовано слово бериллий, существует несколько версий. А. М. Васильев (по Диргарту) приводит следующее мнение филологов: латинское и греческое названия берилла могут быть сопоставлены с практритским veluriya и санскритским vaidurya.

Последнее является названием некоторого камня и происходит от слова vidura (очень далеко), что, по-видимому, означает какую-то страну или гору. Мюллер предложил другое объяснение: Vaidurya произошло от первоначального vaidarya или vaidalya, а последнее от vidala (кошка). Иначе говоря, vaidurya означает приблизительно «кошачий глаз».

Рай указывает, что в санскрите топаз, сапфир и коралл считались кошачьим глазом. Третье объяснение дает Липпман, который считает, что слово берилл обозначало какую-то северную страну (откуда поступали драгоценные камни) или народ.

В другом месте Липпман отмечает, что Николай Кузанский писал, что немецкое Brille (очки) происходит от варварско-латинского berillus. Наконец, Лемери, объясняя слово берилл (Beryllus), указывает, что Berillus, или Verillus, означает «мужской камень».

В русской химической литературе начала XIX в.

глюцина называлась — сладимая земля, сладозем (Севергин, 1815), сладкозем (Захаров, 1810), глуцина, глицина, основание глицинной земли, а элемент именовался глицинием, глицинитом, глицием, сладимцем и пр. Гизе предложил название бериллий (1814). Гесс, однако,придерживался названия глиций; его употреблял в качестве синонима и Менделеев (1-е изд. «Основ химии»).

Источник: http://himsnab-spb.ru/article/ps/be/

Бериллий в организме человека

Бериллий применение в медицине

Бериллий (Ве) – четвертый элемент (после лития и перед бором) в Периодической системе. В чистом виде представляет собой довольно твердый металл светло-серого цвета, который менее чем в два раза тяжелее воды, поэтому при опускании не тонет, а плавает на ее поверхности.

Название этот химический элемент получил от минерала берилла, разновидностью (зеленой) которого является всем известный драгоценный камень изумруд.

Со свободным бериллием люди познакомились только в начале XIX века, когда французский химик Бюсси и почти одновременно с ним немецкий химик Вёлер выделили бериллий в лабораторных условиях. Произошло это в 1828 году, и представлял он из себя порошок грязно-серого цвета.

Только в 1898 г. французским физиком Лебо путем электролиза расплавленных солей бериллия был получен химически чистый металл.

Бериллий – довольно распространенный на нашей планете химический элемент (в земной коре его содержание составляет 3,8 г/т), но в свободном виде в природе он не встречается.

Роль бериллия в организме человека

Бериллий является весьма токсичным ультрамикроэлементом. Его выполняемая роль в организме человека изучена пока не достаточно хорошо. Однако уже известно, что он принимает участие в фосфорно-кальциевом обмене и в микродозах необходим для поддержания иммунитета организма.

Потребность человеческого организма в бериллии достоверно не установлена, хотя некоторые авторы называют показатели порядка 10-20 мкг в сутки. бериллия в организме человека может сильно колебаться, поэтому такие данные довольно неточны и варьируются в пределах 0,4-40 мкг (различие в 100 раз!).

В наш организм бериллий попадает преимущественно с пищей, но может поступать и через легкие с вдыхаемым воздухом.

Соли бериллия при поступлении в организм человека в желудочно-кишечном тракте образуют плохо растворимые фосфаты и протеинаты (связываются с белками эпителиальных клеток, выстилающих ЖКТ), которые почти нерастворимы в воде.

Поэтому усвояемость бериллия при поступлении с пищей невысока и составляет порядка 4-10% от всего поступившего количества этого элемента. Однако она довольно сильно зависит от кислотности желудочного сока (чем выше кислотность, тем больше бериллия всасывается).

Концентрация бериллия в организме человека также неравномерна. В костной ткани, мышцах и кровяном русле она составляет 1-3 мг%, несколько более высокие показатели концентрации отмечаются в легких, печени, сердце, лимфатических узлах.

Основная часть бериллия (более 90%) выводится из организма человека с мочой.

Бериллий участвует в магниевом и фосфорном обмене в организме. В ходе научных исследований было установлено, что особенно активно соединения бериллия участвуют в биохимических реакциях с участием неорганических фосфатов.

Источники бериллия

Достаточно много бериллия содержится в томатах и зелени.

Нехватка бериллия в организме

Медицинские исследования нехватки в организме бериллия не проводились, поскольку гораздо чаще медикам приходится сталкиваться с отравлением бериллием, который относится к высокоопасным веществам i группы. Но несмотря на это, бериллий в организме человека в микроскопических дозах необходим. Известно лишь, что он нужен нам для поддержания в активном состоянии некоторых ферментов.

В древности минералом бериллом лечили самые разнообразные заболевания женских половых органов. Согласно дошедшим до наших дней преданиям, растертым бериллом можно вылечить опущение матки, заболевания мочевого пузыря и яичников, зубную и головную боль. С этой целью некоторые целители современности рекомендуют носить бериллиевые браслеты.

По их мнению также, если носить изумруд, то это излечит от различных расстройств нервной системы и хронических заболеваний органов дыхания. Примечательно, что избыток в организме бериллия приводит к обозначенным заболеваниям, о чем не могли знать наши предки.

Что ж, вполне возможно, что будущие исследования подтвердят справедливость этих рекомендаций, ведь, как сказал еще сам Парацельс, разница между ядом и лекарством только в дозе.

Избыток бериллия в организме человека

Бериллий оказывает различное воздействие на организм человека:

  • токсическое (в т.ч. цитотоксическое, эмбриотоксическое);
  • сенсибилизирующее;
  • канцерогенное.

Проведенные на животных эксперименты подтвердили, что хроническое отравление бериллием с высокой долей вероятности приводит к возникновению злокачественных опухолей.

Бериллий и его растворимые соединения легко проникает во все органы, ткани, клетки и их органеллы (клеточные ядра и митохондрии), при этом сильно повреждая клеточные мембраны, в особенно их липидные компоненты, что приводит к нарушению микровязкости. Попадая в митохондрии за счет ингибирования транспорта кальция и магния бериллий тормозит активность АТФ-азы, что негативно сказывается на энергетическом обмене на клеточном уровне.

Находясь в клеточном ядре, бериллий снижает активность ферментов, участвующих в синтезе ДНК, в том числе ДНК-полимеразы, что приводит к появлению аномальных для организма белков, разрушающих генетический аппарат клетки.

Опытным путем было установлено, что при введении в клетку цитрата и сульфата бериллия происходит блокада клеток системы мононуклеарных фагоцитов, на 65-75% снижается индекс фагоцитоза. Таким образом соединения бериллия оказывают цитотоксический эффект.

Вместе с тем местное введение фосфата бериллия оказывает противовоспалительный эффект.

Внутритрахеальное введение солей бериллия приводит к повышению выхода макрофагов и полинуклеаров в просвет альвеол, но при этом снижается подвижность макрофагов, а также происходит повреждение их органелл, снижается синтез ДНК.

При вдыхании растворимых солей бериллия в периваскулярных и перибронхальных зонах разрастается соединительная ткань. Проникновение бериллия в легкие приводит к фиброзу.

Бериллий является антагонистом магния. Это объясняется схожестью их физико-химических характеристик. Поэтому при попадании в организм бериллия происходит ингибирование магнийсодержащих ферментов.

За счет вытеснения кальция из фосфатов костной ткани бериллий ослабляет и разрушает кости и зубы. Введение животным даже незначительного количества соединений бериллия с неизбежностью приводит к “бериллиевому” рахиту. У человека на повышенное содержание бериллия реакция такая же.

Откладываясь в костях и печени, бериллий очень медленно выводится из организма. У людей, чья работа была как-то связана с контактом с этим металлом, даже через 10 лет наблюдалось повышенное содержание бериллия в организме и моче.

При этом аномальная концентрация бериллия встречалась даже у некоторых членов их семей.

Итак, основными возможными проявлениями избытка бериллия являются:

  • поражения легочной ткани (саркоидоз и фиброз);
  • при контактах с кожей соединений бериллия: эритема, экзема, дерматоз;
  • бериллиоз (бериллиевая или химическая пневмония);
  • литейная лихорадка (раздражение слизистых оболочек дыхательных путей и глаз);
  • эрозии слизистых оболочек ЖКТ;
  • развитие аутоиммунных процессов;
  • нарушений функций сердца;
  • нарушение функций печени;
  • онкологические заболевания.

Источник: https://zdips.ru/zdorovoe-pitanie/mineraly/1623-berillij-v-organizme-cheloveka.html

Бериллий: это что, и где его используют?

Бериллий применение в медицине

Бериллий – это элемент второй группы 2-го периода таблицы Менделеева, имеющий атомный номер 4 и обозначающийся символом Ве. Он высокотоксичный и обладает множеством специфических свойств, которые обусловили его широкое применение во многих сферах. И сейчас будет рассказано как о характеристиках данного элемента, так и об его использовании.

Хрупкость

Несмотря на свою впечатляющую твердость, бериллий – это очень хрупкий металл. Скорее всего, данное качество связано с присутствием в нем кислорода. Но эта особенность легко устраняется. Бериллий отправляют в вакуум на переплавку. В данном процессе обязательно участвует раскислитель (титан, например). В результате получается прочный металл с достаточной ковкостью.

Также хрупкость бериллия – это особенность, связанная с распространением в монокристаллах трещин.

Учитывая данный факт, повысить пластичность металла можно посредством обработки, уменьшающей размер зерен и препятствующей их росту.

Это свойство бериллия всегда устраняется, поскольку из-за него он крайне плохо сваривается и паяется. Кстати, хрупкость может и повыситься – для этого достаточно добавить в металл немного селена (неметалл, халькоген).

Химические особенности

Данный металл по целому ряду своих свойств похож на алюминий – это прослеживается даже в уравнениях реакций бериллия, которые, кстати, весьма специфичны. При комнатной температуре металл имеет низкую реакционную способность, а в компактном виде не взаимодействует даже с водой и паром.

Воздухом он окисляется до температуры 600 °C. Когда данный показатель превышается, то становятся возможными реакции с галогенами. А вот для взаимодействия с халькогенами необходимы еще более высокие температуры.

С аммиаком, например, бериллий может вступить в реакцию, только если будет более 1200 °C. Вследствие этого образуется нитрид Be3N2. Но зато порошок данного вещества горит впечатляющим ярким пламенем.

И при этом образуется нитрид и оксид.

Be(OH)2

Это гидроксид бериллия. При нормальных условиях он выглядит как гелеобразное вещество белого цвета, которое почти не растворяется в воде. Но зато этот процесс успешно происходит, когда он попадает в разбавленную минеральную кислоту.

Вот так, кстати, выглядит реакция серной кислоты и гидроксида бериллия по формуле: Ве(ОН)2 + H2SO4 → BeSO4 + 2Н2О. В результате, как можно видеть, образуется соль и вода. С щелочами оксид тоже взаимодействует.

Выглядит это так: Ве(ОН)2 + 2NaOH → Na2Be(OH)4.

Еще интересная реакция происходит при температурном воздействии. Если увеличить показатель до 140 °C, то вещество разложится на оксид и воду: Ве(ОН)2 → ВеО + Н2О. Кстати, получают гидроксид посредством обработки солей бериллия, которая происходит либо с участием щелочных металлов, либо в ходе гидролиза натрия. Также в данном процессе может участвовать фосфид металла.

BeSO4

Это сульфат бериллия. Это вещество представляет собой твердые кристаллы белого цвета. Его получают в результате взаимодействия серной кислоты и любой соли бериллия в воде. Сопровождается процесс выпариванием и последующей кристаллизацией получающегося в итоге продукта.

Если нагреть гидрат до 400 °C, то получится разложить его на Н2О и безводную соль. У BeSO4 было весьма специфичное применение. Его смешивали с сульфатом радия (неорганическое вещество щелочноземельного радиоактивного металла) и использовали в атомных реакторах в качестве источника нейтронов.

На сегодняшний день его нередко применяют в таком виде альтернативной медицины, как гомеопатия.

Ве(NO3)2

Это нитрат бериллия. Он является средней солью этого металла и азотной кислоты. Данное соединение может существовать лишь как кристаллогидраты различного состава. Безводных нитратов просто не существует.

Вследствие добавления концентрированной азотной кислоты удается выделить из водного раствора тетрагидрат бериллия. Формула выглядит так: Ве(NO3)2•4Н2О. Интересно, что кристаллы данного вещества расплываются на воздухе.

А в результате реакций, проводимых в растворе с 54-процентным содержанием азотной кислоты, может образовываться тригидрат. Также с участием данных веществ можно образовать дигидрат.

Нитрат данного металла раньше активно использовался в производстве колпачков так называемых газокалильных ламп. Он идеально для этого подходил, ведь мог термически разлагаться, образовывая оксид.

Но потом повсеместно начало распространяться электрическое освещение, и данная технология канула в лету, как и применение нитрата. Он, к слову, является токсичным, как и любые другие бериллиевые соединения.

Более того, даже в малых количествах данное вещество – раздражитель, провоцирующий острую пневмонию.

Получение металла

В промышленности бериллий – это активно используемый металл, который нужно производить в большом количестве. Поэтому используется самый оперативный метод. Заключается он в переработке берилла (минерала, кольцевого силиката) в сульфат или гидроксид данного элемента.

Металлический бериллий производят посредством восстановления фторида BeF2 при помощи магния. Осуществляется данный процесс при температурном режиме в 900-1300 °С или другим методом – электролизом хлорида BeCl2.

В этой реакции участвует хлорид натрия (NaCl), а происходит все при температуре 350 °С.

Получаемое в итоге вещество отправляют на дистилляцию в вакуум. Результатом данного процесса становится металл высокой чистоты.

Металлопроизводство

В этой сфере активно применяется такой химический элемент, как бериллий. Он – эффективная легирующая добавка. Бериллий включают в состав сплавов для того, чтобы повысить их прочности и твердость. С присутствием данного металла они также обретают коррозионную устойчивость.

Изделия, произведенные из сплавов с бериллием, очень долговечные и прочные. Какие, например? Яркий пример – пружинные контакты. Всего 0,5 % этого металла достаточно добавить в бронзу, из которой их делают. Пружины получаются крепкими и остаются упругими вплоть до температуры красного каления.

Они, в отличие от изделий из любого другого сплава, выдерживают миллиарды циклов огромной нагрузки.

В производстве систем наведения и тепловых экранов ни один другой конструкционный металл не проявляет себя так, как бериллий. Ему в данной сфере нет равных. Этот металл добавляют в конструкционные материалы, чтобы они обрели легкость и при этом получили увеличенную стойкость к высоким температурам и прочность. Такие сплавы получаются в полтора раза легче алюминия и прочнее.

Еще в строении аэрокосмической техники используются бериллиды, являющиеся интерметаллическими соединениями данного вещества с другими металлами. Они очень твердые, имеют малую удельную плотность и поразительную устойчивость к температуре.

Поэтому из бериллидов делают обшивки самолетов и ракет, используют их в производстве двигателей, систем наведения, тормозов. Даже сплавы титана по своим качествам проигрывают данным веществам. Кстати, немалому количеству бериллидов свойственны специфические ядерные характеристики.

Именно поэтому их еще применяют в атомной энергетике (делают отражатели нейтронов, например).

Другие сферы применения

Помимо перечисленного, бериллий (точнее его алюминат) также используют в производстве твердотельных излучателей. Были выявлены и топлива, содержащие это вещество. Они являются менее токсичными и более дешевыми, чем все остальные.

В частности, было обнаружено ракетное топливо с гидридом бериллия. Важно отметить, что уже упомянутый ранее оксид бериллия – самый теплопроводный из всех существующих.

Поэтому его используют в качестве высокотемпературного изолятора и стойкого огнеупорного материала.

А еще бериллий является популярным веществом для изготовления электродинамических громкоговорителей. Ведь он твердый и легкий.

Вот только из-за хрупкости, дорогостоящей обработки и токсичности динамики с этим металлом применяют лишь в профессиональных аудиосистемах.

А некоторые производители, чтобы улучшить показатели своих продаж, заявляют об использовании этого металла в своей технике, даже если это не так.

Источник: https://FB.ru/article/368055/berilliy-eto-chto-i-gde-ego-ispolzuyut

История открытия и свойства металла бериллий

Бериллий применение в медицине

Бериллий — металл светло-серого цвета, отличающийся повышенной хрупкостью. Он находится в периодической таблице Менделеева под 4 номером. Это хрупкий металл светло-серого цвета. Он применяется в разных сферах деятельности. Его часто используют в ядерной энергетике.

Химический элемент бериллий

История открытия

Металл был открыт в 1798 году благодаря работам известного французского химика Луи Никола Воклена. Ученый назвал новый элемент глюцинием. Большой вклад в изучение этого металла внес известный русский химик Иван Авдеев. Он изучал природные соединения, минералы, которые содержат это вещество.

Выведение бериллия в чистом виде произошло в 1828 году. Открытие произвел французский химик Антуан Бюсси. Практически одновременно с ним, но независимо от его работ, этот элемент получил немецкий химик Фридрих Велер. Получить чистый бериллий получилось у Поля Лебо в 1898 году. Он добился успеха благодаря электролизу расплавленных солей этого элемента.

Свое наименование элемент получил от минерала, в котором он содержится в большем количестве, — берилла. Первое название «глюциний или глиций» появилось из-за того что соединения этого элемента при растворении в воде давали сладковатый привкус.

Металл бериллий ( Instagram / faradeiblag)

Запасы и месторождения

Основная масса бериллия находится в магматических породах, в которых он замещает кремний. Металл присутствует в мусковитах, темноцветных минералах. В щелочных породах он практически полностью рассеивается.

Металл содержится более чем в 30 минералах. Шесть из них встречаются достаточно часто. К ним относятся — фенакит, бертрандит, хризоберилл, даналит, гельвин, берилл.

Добыча и промышленное получение

Добыча начинается с разработки карьеров. Процесс промышленного получения состоит из нескольких этапов:

  1. Подготовка руды.
  2. Переработка минералов в сульфат или гидроксид бериллия.
  3. Спекание с известью. Проводится в промышленных печах.
  4. Обработка серной кислотой.
  5. Выщелачивание водой.
  6. Осаждение чистого металла аммиаком.

Альтернативные способы получения:

  1. Фторид бериллия восстанавливается с помощью магния. Процедура проводится при температуре 1000°C.
  2. Чистый металл выделяется с помощью электролиза.

При использовании таких способов получения бериллий подвергают дополнительной обработке — зонной плавке, электронному рафинированию или дистилляции в вакууме.

Минерал берилл ( Instagram / chemicator)

Свойства и характеристики

Бериллий имеет уникальные свойства, которые выделяют его среди других металлов. От них зависят сферы применения материала.

Физические

Свойства:

  1. Номер в периодической таблице Менделеева — 4.
  2. Твердость по шкале Мооса — 5,5 баллов.
  3. Модуль упругости — 300 Гпа.
  4. Показатель плотности — 1844 кг/м3.
  5. Температура плавления — 1287°C.
  6. Показатель теплоемкости — 1,80 кДж/кг • К.
  7. Конфигурация внутренней решетки — гексагональная, кубическая, объемноцентрированная.
  8. Теплопроводность — 178 Вт/м • К при 50°С.
  9. Температура кипения — 2507°C.
  10. Удельное электрическое сопротивление — (3,6-4,5) • 10 Ом • м при 20°С.
  11. Ударная вязкость — 10-50 кДж/м2.

При нормальном состоянии бериллий — хрупкий металл светло-серого цвета.

Чистый бериллий ( Instagram / chemistry_easy)

Химические

Химические свойства металла:

  1. Валентность — 2.
  2. Реагирует с галогенами при высоких температурах.
  3. Не вступает в реакции с водородом.
  4. Взаимодействует с щелочами, кислотами.

Степени окисления — +1 или +2. По химическим характеристикам его можно сравнить с алюминием. Металлический бериллий при комнатной температуре практически не вступает в реакции с другими веществами.

Механические

Механические свойства этого металла зависят от наличия сторонних примесей, легирующих добавок, методов обработки, которые применялись при его получении, величины зерен.

Свойства:

  1. Максимальный предел прочности на вытяжку — 400–800Мн/м2.
  2. Предел текучести — 250–600 Мн/м2.
  3. Относительное удлинение — до 12%.

Показатель пластичности начинает повышаться при нагревании до 200°.

Оксид бериллия ( Instagram / bvballiance)

Где используется бериллий?

Сферы применения:

  1. Производство рентгенотехники. Металл практически не поглощает электромагнитные волны.
  2. Производство лазерной техники. Из алюмината бериллия изготавливаются твердотельные излучатели — пластины, стержни.
  3. Ядерная энергетика. Металл используется для изготовления нейтронных отражателей. Они нужны для замедления потока нейтронов. Фторид бериллия применяется для сварки стекла при сборке атомной техники.
  4. Производство аэрокосмической техники. Этот металл не имеет аналогов при изготовлении систем наведения, тепловых экранов. Готовые конструкции выделяются высокой прочностью, малым удельным весом, устойчивостью к перепадам температуры.
  5. Изготовление огнеупорных материалов.
  6. Ракетное топливо. В ходе экспериментов ученые смогли сделать бериллийсодержащие виды топлива, которые отличаются низкой токсичностью.
  7. Изготовление электродинамических громкоговорителей.

Основное направление применения бериллия — легирование металлических сплавов. Этот компонент повышает прочность, твердость, коррозийную стойкость металлов.

Ракета ( Instagram / ruspacelive)

Влияние на организм

Бериллий содержится в тканях разных представителей фауны, флоры. При небольшом содержании металл безвреден для организма. Если внутренние органы, системы функционируют в нормальном режиме, большая часть этого металла выводится из организма с мочой. Около 30% оседает в костях, 8% — в почках, печени.

Вредной является пыль бериллия, которая образуется при его добыче, промышленном получении. Чтобы избежать отравления бериллием, нужно использовать защитный костюм, респиратор и очки.

В 1990 году на одном из заводов, перерабатывающем бериллий в Казахской ССР, произошел мощный взрыв. Над городом Усть-Каменогорск поднялся столп мельчайшей металлической пыли.

Количество вредных веществ в воздухе превысило норму в 14 000 раз. Всего было зафиксировано 5 взрывов.

Многие пророчили дурное будущее жителям города, но каких-либо серьезных ухудшений в здоровье жителей из-за произошедшей катастрофы отмечено не было.

Сплавы

Сплавы на основе бериллия начали получать популярность с 1950 годов. Его содержание в смеси с другими компонентами могло составлять от 5 до 80%. Для повышения пластичности к нему добавляют магний, медь или алюминий.

Бериллий — опасный токсичный металл, пыль которого может вызвать тяжелые заболевания дыхательных путей. Если при его добыче и переработке использовать защитные костюмы, можно свести негативное влияние к нулю. Металл используется в разных направлениях промышленности.

Источник: https://metalloy.ru/metally/berilliy

Месторождения

Месторождения минералов бериллия присутствуют на территории Бразилии, Аргентины, Африки, Индии, Казахстана, России (Ермаковское месторождение в Бурятии, Малышевское месторождение в Свердловской области, пегматиты восточной и юго-восточной части Мурманской области) и др.

Химические свойства

Для бериллия характерны две степени окисления +1 и +2. Гидроксид бериллия (II) амфотерен, причём как основные (с образованием Be2+), так и кислотные (с образованием [Be(OH)4]2−) свойства выражены слабо.

Степень окисления +1 у бериллия была получена при исследовании процессов испарения бериллия в вакууме в тиглях из оксида бериллия BeO с образованием летучего оксида Be2O в результате сопропорционирования BeO + Be = Be2O.

По многим химическим свойствам бериллий больше похож на алюминий, чем на находящийся непосредственно под ним в таблице Менделеева магний (проявление «диагонального сходства»).

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 °C.

Порошок бериллия при поджигании горит ярким пламенем, при этом образуются оксид и нитрид. Галогены реагируют с бериллием при температуре выше 600 °C, а халькогены требуют ещё более высокой температуры.

Аммиак взаимодействует с бериллием при температуре выше 1200 °C с образованием нитрида Be3N2, а углерод даёт карбид Ве2С при 1700 °C. С водородом бериллий непосредственно не реагирует.

Бериллий легко растворяется в разбавленных водных растворах кислот (соляной, серной, азотной), однако холодная концентрированная азотная кислота пассивирует металл. Реакция бериллия с водными растворами щелочей сопровождается выделением водорода и образованием гидроксобериллатов:

 Be + 2NaOH + 2H2O → Na2[Be(OH)4] + H2↑

При проведении реакции с расплавом щелочи при 400—500 °C образуются бериллаты:

 Be + 2NaOH → Na2BeO2 + H2↑

Изотопы бериллия

Основная статья: Изотопы бериллия

Природный бериллий состоит из единственного изотопа 9Be. Все остальные изотопы бериллия (их известно 11, исключая стабильный 9Be) нестабильны. Наиболее долгоживущих из них два: 10Be с периодом полураспада около 1,4 млн лет и 7Be с периодом полураспада 53 дня.

Происхождение бериллия

В процессах как первичного, так и звёздного нуклеосинтеза рождаются лишь лёгкие нестабильные изотопы бериллия. Стабильный изотоп  9Be может появиться как в звёздах, так и в межзвёздной среде в результате распада более тяжелых ядер, бомбардируемых космическими лучами.

Получение

В виде простого вещества в XIX веке бериллий получали действием калия на безводный хлорид бериллия:

 BeCl2 + 2K ⟶ Be + 2KCl

В настоящее время бериллий получают, восстанавливая фторид бериллия магнием:

 BeF2 + Mg ⟶ Be + MgF2, либо электролизом расплава смеси хлоридов бериллия и натрия. Исходные соли бериллия выделяют при переработке бериллиевой руды.

Производство и применение

По состоянию на 2000 год основными производителями бериллия являлись: США (с большим отрывом), а также Китай, Казахстан. В 2014 году произвела первый образец бериллия и Россия.

В России планируется строительство нового комбината по производству бериллия к 2019 году На долю остальных стран приходилось менее 1 % мировой добычи.

Всего в мире производится 300 тонн бериллия в год (2016 год).

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 остаются упругими до температуры красного каления. Эти пружины способны выдерживать миллиарды циклов значительной по величине нагрузки. Кроме того, бериллиевая бронза не искрится при ударе о камень или металл. Один из сплавов носит собственное название рандоль.

Благодаря его сходству с золотом рандоль называют «цыганским золотом».

Рентгенотехника

Основная статья: Рентгенотехника

Бериллий слабо поглощает рентгеновское излучение, поэтому из него изготавливают окошки рентгеновских трубок (через которые излучение выходит наружу) и окошки рентгеновских и широкодиапазонных гамма-детекторов, через которые излучение проникает в детектор.

Ядерная энергетика

Основная статья: Ядерная энергетика

В атомных реакторах из бериллия изготовляют отражатели нейтронов, его используют как замедлитель нейтронов. В смесях с некоторыми α-радиоактивными нуклидами бериллий используют в ампульных нейтронных источниках, так как при взаимодействии ядер бериллия-9 и α-частиц возникают нейтроны: 9Be + α → n + 12C.

Оксид бериллия наряду с металлическим бериллием служит в атомной технике как более эффективный замедлитель и отражатель нейтронов, чем чистый бериллий.

Кроме того, оксид бериллия в смеси с окисью урана применяется в качестве очень эффективного ядерного топлива.

Фторид бериллия в сплаве с фторидом лития применяется в качестве теплоносителя и растворителя солей урана, плутония, тория в высокотемпературных жидкосолевых атомных реакторах.

Фторид бериллия используется в атомной технике для варки стекла, применяемого для регулирования небольших потоков нейтронов. Самый технологичный и качественный состав такого стекла − (BeF2 — 60 %, PuF4 — 4 %,AlF3 — 10 %, MgF2 — 10 %, CaF2 — 16 %). Этот состав наглядно показывает один из примеров применения соединений плутония в качестве конструкционного материала (частичное).

Акустика

Ввиду своей легкости и высокой твёрдости бериллий успешно применяется в качестве материала для электродинамических громкоговорителей.

Однако, его высокая стоимость, трудность обработки (из-за хрупкости) и токсичность (при несоблюдении технологии обработки) делают возможным применение динамиков с бериллием только в дорогих профессиональных аудиосистемах.

Из-за высокой эффективности бериллия в акустике некоторые производители в целях улучшения продаж заявляют о применении бериллия в своих продуктах, в то время как это не так.

Большой Адронный Коллайдер

В точках столкновения пучков на Большом Адронном Коллайдере (БАК) вакуумная труба сделана из бериллия. Он одновременно практически не взаимодействует с частицами, произведенными в столкновениях (которые регистрируют детекторы), но при этом достаточно прочен.

Ваше здоровье
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: