Berilij
Berilij u periodnom sistemu | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Hemijski element, Simbol, Atomski broj | Berilij, Be, 4 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Serija | Zemnoalkalni metali | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Grupa, Perioda, Blok | 2, 2, s | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Izgled | sivo-bijeli metal | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Zastupljenost | 5,3 · 10−4[1] % | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomske osobine | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomska masa | 9,0121831 u | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomski radijus (izračunat) | 112 (-) pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kovalentni radijus | 96±3 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Van der Waalsov radijus | 153 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektronska konfiguracija | [He] 2s2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Broj elektrona u energetskom nivou | 2, 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1. energija ionizacije | 899,5 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2. energija ionizacije | 1757,1 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3. energija ionizacije | 14848,7 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Fizikalne osobine | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Agregatno stanje | čvrsto | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Mohsova skala tvrdoće | 5,5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kristalna struktura | heksagonalna | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gustoća | 1848[2] kg/m3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Magnetizam | dijamagnetičan | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tačka topljenja | 1560 K (1287 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tačka ključanja | 3243[3] K (2969 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Molarni volumen | 4,85 · 10−6 m3/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Toplota isparavanja | 309[3] kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Toplota topljenja | 7,95[4] - 12,2[5] kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Pritisak pare | 1000 Pa pri 2023 K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Brzina zvuka | 12890[6] m/s | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Specifična toplota | 1825[1] J/(kg · K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Specifična električna provodljivost | 25 · 106 S/m | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Toplotna provodljivost | 182[7] - 218[8] W/(m · K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hemijske osobine | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Oksidacioni broj | 2, 1[9] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Oksid | BeO | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektrodni potencijal | −1,97 V (Be2+ + 2e− → Be) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektronegativnost | 1,57 (Pauling-skala) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Izotopi | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Sigurnosno obavještenje | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Oznake upozorenja | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Obavještenja o riziku i sigurnosti | R: 49-25-26-48/23-36/37/38-43 S: 53-45 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ako je moguće i u upotrebi, koriste se osnovne SI jedinice. Ako nije drugačije označeno, svi podaci dobijeni su mjerenjima u normalnim uvjetima. |
Berilij (latinski: beryllium) jeste hemijski element sa hemijskim simbolom Be i atomskim brojem 4. Pošto je sav berilij stvoren nukleosintezom u zvijezdama kratkog vijeka, on je relativno rijedak element u svemiru. To je dvovalentni element koji se javlja samo u kombinaciji sa drugim elementima u mineralima. Neki od poznatijih dragih kamenja sadrže berilij, između ostalih mineral beril (akvamarin, smaragd i hrizoberil). Kao element, berilij je čelično sivi, snažni ali lahki i krhki zemnoalkalni metal.
Berilij poboljšava mnoge fizičke osobine kada se doda u legure aluminija, bakra, željeza i nikla.[10] Alati napravljeni od legura bakra i berilija u izrazito snažni i tvrdi, ne izazivaju varničenje pri udarcima o čelične površine. U strukturalnim primjenama, kombinacija visokog otpora pri savijanju, toplotne stabilnosti, toplotne provodljivosti i malehne gustoće (1,85 teži od vode), čine berilij materijalom omiljenim u aeronautici za izradu avionskih komponenti, projektila, svemirskih letjelica i satelita.[10]
Zbog malehne gustoće i niskog atomskog broja, berilij je relativno propustljiv za x-zrake i druge oblike ionizirajućeg zračenja. Zbog toga, on je jedan od najčešćih materijala za otvore na rendgenskoj opremi i uređajima za fizikalne eksperimente u oblasti atomskih čestica.[10] Velika toplotna provodljivost berilija i berilij oksida je od velikog značaja za njihovu primjenu u oblasti toplotnog upravljanja.
Komercijalna upotreba berilija zahtijeva korištenje odgovarajuće opreme za zaštitu od prašine kao i industrijske kontrole u proizvodnji zbog velike otrovnosti prašine koja sadrži berilij. Takva prašina koja se udiše može izazvati hronične alergijske bolesti opasne po život kod nekih osoba, nazvane berilioza.[11]
Historija
[uredi | uredi izvor]Na osnovu pretpostavki francuskog sveštenika i mineraloga R. J. Haüya, hemičar Louis-Nicolas Vauquelin je 1789. izolirao berilij u obliku njegovog oksida iz dragog kamenja berila i smaragda. Nedugo nakon toga njemački naučnik Martin Heinrich Klaproth je dobio isti spoj, kojem je dao ime beryllium (po mineralu berilu).[12] Hemijski simbol Be uveo je J.J. Berzelius 1814. godine.
Tek 1828. naučnicima Friedrich Wöhleru i Antoine Bussyu uspjelo je dobiti elementarni berilij redukcijom berilij-hlorida sa kalijem. Međutim, čisti elementarni berilij je dobijen 1899. godine putem elektrolize natrij-tetrafluorid berilata (Na2[BeF4]), što je učinio Paul Lebeau. Zbog slatkog okusa berilijevih soli sve do 1957. godine u Francuskoj za berilij se koristio naziv glucinium (grč. γλυκύς = slatko) koji je predlagao Vauquelin.
U antici i srednjem vijeku prozirni komadi berila su služili kao čarobno staklo, koje je kao današnja lupa, povećavalo tekst i slike pri čitanju.[13] Od naziva minerala berila izvodi se i latinska riječ berillus od čega je nastala današnja njemačka riječ Brille (naočale), a koja je prvobitno označavala staklo od berila. Berilij zajedno sa polonijem (kao izvorima alfa zraka) se koristio kao izvor neutrona u atomskoj bombi Little Boy, bačenoj na Hirošimu 1945. godine.
Osobine
[uredi | uredi izvor]Fizičke
[uredi | uredi izvor]Elementarni berilij je čelično sivi i tvrdi metal, na sobnoj temperaturi je krhak i ima gusto složenu heksagonalnu kristalnu strukturu.[10] Ima izuzetno veliku čvrstoću (Youngov modul 287 GPa) i relativno visoku tačku topljenja. Modul elastičnosti berilija je otprilike 50% viši nego kod čelika. Kombinacija ovog modula i relativno niske gustoće rezultirala je neobično visokom brzinom zvuka u beriliju. Pri standardnim uslovima ona iznosi oko 12,9 km/s. Druge značajne osobine uključuju visoku specifičnu toplotu (1825 J·kg−1·K−1)[1] i toplotnu provodljivost (oko 200 W·m−1·K−1), koje daju beriliju najbolje karakteristike rasipanja (odvođenja) toplote po jedinici težine. U kombinaciji sa relativno niskim koeficijentom linearnog toplotnog širenja (ekspanzije) (11,4×10−6 K−1), ove karakteristike rezultiraju jedinstvenom stabilnošću ovog metala u uslovima termalnog punjenja.[14]
Hemijske
[uredi | uredi izvor]Hemijsko ponašanje berilija je rezultat uglavnom njegovog malehnog atomskog i ionskog radijusa. Zbog toga, on ima veoma veliki ionizacijski potencijal i jaku polarizaciju kada se spaja sa drugim atomima, zbog čega je u svim svojim spojevima kovalentan.[10] U hemijskom aspektu, on je više sličan aluminiju nego svojim bližim susjedima u periodnom sistemu, jer ima sličniji odnos naboja i radijusa.[10] Berilij oko sebe formira zaštitni sloj oksida koji onemogućava daljnje reakcije sa zrakom, osim ako se zagrije iznad 1000 °C.[10][15] Ukoliko se zapali, berilij gori svijetlim plamenom dajući mješavinu berilij-oksida i berilij-nitrida.[15] Vrlo lahko se otapa u neoksidativnim kiselinama, kao što je hlorovodična kiselina i razblažena H2SO4, ali ne i u dušičnoj kiselini ili vodi jer gradi okside.[10] Ovakvo ponašanje je slično kao i kod metalnog aluminija. Berilij se također rastvara u alkalnim rastvorima.[10]
Atom berilija ima elektronsku konfiguraciju [He] 2s2. Dva valentna elektrona daju beriliju oksidacijsko stanje +2 i stoga ima mogućnost pravljenja dvije kovalentne veze; međutim, jedini dokaz niže valencije berilija je u topivosti metala u berilij-dihloridu (BeCl2).[16] Prema pravilu okteta, atom teži da postigne valenciju 8 odnosno konfiguraciju plemenitog gasa. Berilij teži da dostigne koordinacijski broj 4 jer njegove dvije kovalentne veze popunjavaju polovinu ovog okteta.[10] Koordinacija 4 omogućava spojevima berilija, kao što su fluoridi ili hloridi, da grade polimere. Ove osobine su primijenjene u analitičkim tehnikama koristeći EDTA kao ligand. EDTA prvenstveno gradi oktahedralne komplekse – stoga apsorbira druge katione poput Al3+ koji bi mogli smetati - naprimjer, u ekstrakciji otapalima kompleksa načinjenog između Be2+ i acetilacetona.[17] Berilij(II) vrlo lahko daje komplekse sa jakim donirajućim ligandima poput fosfin oksida i arsin oksida. Provedene su iscrpne studije o ovim kompleksima koje su pokazale stabilnost veze O-Be.
Rastvori berilijevih soli poput berilij-sulfata i berilij-nitrata su kiseli zbog hidrolize iona [Be(H2O)4]2+.
Drugi proizvodi hidrolize uključuju trimer ion [Be3(OH)3(H2O)6]3+. Berilij-hidroksid Be(OH)2 nije rastvorljiv čak ni u kiselim rastvorima sa pH nižom od 6, odnosno na biološkoj pH vrijednosti. On je amfoteran i rastvara se u jakim bazičnim rastvorima.
Berilij gradi binarne spojeve sa mnogim nemetalima. Anhidridni halidi su poznati za fluor, hlor, brom i jod. BeF2 ima strukturu sličnu silicij-dioksidu sa tetrahedrom u kojem BeF4 dijele vrhove. BeCl2 i BeBr2 imaju lančanu strukturu sa tetrahedrom u kojem dijele ivice. Svi berilijevi halidi imaju linearnu monomersku strukturu u gasovitom stanju.[15]
Izotopi
[uredi | uredi izvor]I stabilni i nestabilni izotopi berilija su nastali u zvijezdama, međutim oni nemaju dugo vrijeme postojanja. Vjeruje se da je najveći dio berilija u svemiru prvobitno nastao u međuzvjezdanom mediju kada su kosmički zraci inducirali fisiju težih elemenata koji su se tada nalazili u međuzvjedanoj prašini i gasu.[18] Primordijalni berilij sadrži samo jedan stabilni izotop, 9Be, stoga je berilij monoizotopni element.
Kosmogenski radioaktivni 10Be nastaje u Zemljinoj atmosferi djelovanjem kosmičkih zraka na kisik i njegovim raspadanjem.[19] Izotop 10Be se akumulira na površini tla, gdje ima relativno dugo vrijeme poluraspada od 1,36 miliona godina, nakon čega se polahko raspada na bor B10. Stoga 10Be i njegove kćerke izotopi se koriste za ispitivanje prirodne erozije tla, formiranje tla i razvoj lateritnih zemljišta kao i klimatska mjerenja varijacije Sunčeve aktivnosti i starosti ledenih kora.[20]
Proizvodnja izotopa 10Be je obrnuto proporcionalna intenzitetu Sunčeve aktivnosti, jer povećanje solarnog vjetra tokom perioda visoke Sunčeve aktivnosti smanjuje fluks galaktičkih kosmičkih zraka koji dolaze do Zemlje.[19] Nuklearne eksplozije također proizvode 10Be putem reakcije brzih neutrona sa izotopom 13C u ugljik-dioksidu iz zraka. Ovo je jedan od pokazatelja ranijih aktivnosti na mjestima gdje je u prošlosti testirano nuklearno oružje.[21] Izotop 7Be sa vremenom poluraspada oko 53 dana je također kosmogenog porijekla i ima atmosfersku rasprostranjenost zavisnu od Sunčevih pjega, slično kao i 10Be.
Rasprostranjenost
[uredi | uredi izvor]U sastavu Sunca koncentracija berilija iznosi oko 0,1 ppb (1 • 10−8%)[22] U Zemljinoj kori, berilij ima koncentraciju od 2 do 6 ppm (0,0002%-0,0006%).[23] Najviše je koncentriran u tlu, 6 ppm, a pronađen je i u količinama od 0,2 ppt (dijelova triliona) u morskoj vodi.[24] U tragovima je pronađeno prisustvo 9Be u Zemljinoj atmosferi.[24] Po drugim izvorima,[25] količina berilija u morskoj vodi je gotovo zanemariva, čineći samo 0,0006 ppb (dijelova milijarde) po masenom udjelu. Međutim, u tekućim vodama, berilij je rasprostranjen daleko više, te čini oko 0,1 ppb po masenom udjelu.[26]
Berilij je pronađen u sastavu preko 100 minerala,[27] ali većina njih su vrlo rijetki minerali. Najčešći i najrasprostranjeniji minerali koji sadrže berilij uključuju: bertrandit (Be4Si2O7(OH)2), beril (Al2Be3Si6O18), hrizoberil (Al2BeO4) i fenakit (Be2SiO4). Vrlo skupocijene forme berila su u obliku dragih kamenja poput akvamarina, crvenog berila i smaragda.[14][28][29] Zelena boja u formama berila kao dragog kamenja javlja se zbog određenih količina primjesa hroma (oko 2% sadržaja smaragda).[30]
Dvije glavne rude berilija, beril i bertrandit su pronađeni u Argentini, Brazilu, Indiji, Madagaskaru, Rusiji i u SAD.[30] Ukupne svjetske rezerve rude berilija se procjenjuju na preko 400.000 tona.[30]
Upotreba
[uredi | uredi izvor]Procjenjuje se da se najveći dio proizvedenog berilija utroši u vojne svrhe, tako da detaljne informacije nisu lahko dostupne.[31]
Radijacijski prozori
[uredi | uredi izvor]Zbog njegovog niskog atomskog broja i vrlo slabe apsorpcije x-zračenja, najstarija, ali do danas najznačajnija, primjena berilija je u sklopu radijacijskog prozora za rendgenske uređaje.[30] Ekstremno velika potražnja je usmjerena na čistoću berilija kako bi se izbjegle mrlje ili sjene na rendgenskim slikama. U svrhu radijacijskih prozora koriste se tanke folije od berilija koje se stavljaju na detektore x-zraka, čime se ekstremno niskom apsorpcijom minimiziraju efekti zagrijavanja uzrokovani niskoenergetskim x-zracima visokog intenziteta, karakteristični za sinhrotronsku radijaciju. Prozori koji vakuumski izoliraju i cijevi za eksperimente radijacije na sinhrotronu se izrađuju isključivo od berilija. U naučnim postavkama za različita proučavanja emisije x-zraka (naprimjer spektroskopija x-zrakama koje raspršuju energiju), držač uzorka se obično pravi od berilija jer x-zrake koje on emitira imaju znatno niže energije (oko 100 eV) od x-zraka većine materijala koji se proučavaju tom metodom.[14]
Mehaničke aplikacije
[uredi | uredi izvor]Zbog svoje krutosti, malehne težine i dimenzionalne stabilnosti u širokom temperaturnom rasponu, metalni berilij se koristi za izradu lahkih strukturnih komponenti u vojnoj i avioindustriji, za dijelove ekstremno brzih aviona, navodećih projektila, svermirskih letjelica i vještačkih satelita. Neke vrste raketa na tečna goriva koriste dizne motora sačinjene od čistog metalnog berilija.[32][33] Prah berilija je također ispitivan kao raketno gorivo, ali takva zamisao nikad nije realizirana.[30] Manji broj ekskluzivnih kostura za bicikle je napravljeno sa berilijem, ali takvi primjerci imaju enormno visoke cijene.[34] U periodu između 1998. i 2000. godine, tim McLarena u Formuli 1 koristio je motore Mercedes-Benz sa klipovima načinjenim od legure aluminija i berilija.[35] Međutim, korištenje komponenti motora izrađenih od legura berilija je zabranjeno, nakon što se žalila ekipa Scuderia Ferrari.[36]
Dodavanjem oko 2% berilija u bakar dobija se legura nazvana berilij bakar, koja je šest puta snažnija od čistog bakra.[37] Legure berilija se koriste u razne svrhe zbog svojih osobina, gdje se kombiniraju njegova elastičnost, velika električna i toplotna provodljivost, velika izdržljivost i tvrdoća, nemagnetične osobine kao i velika otpornost na koroziju i zamor materijala.[30][10] Neke od ovih aplikacija uključuju izradu alata koji ne varniči, a koji se može upotrebljavati u okolini gdje ima zapaljivih gasova (berilij nikl), za pravljenje opruga i membrana (legure berilij nikl i berilij željezo) korištenih u hirurškim instrumentima kao i uređaja koji se koriste u okruženju izloženom visokim temperaturama.[30][10] Dodavanjem samo 50 dijelova berilija na milion pri legiranju sa tečnim magnezijem dobija se legura sa izrazito povećanom otpornošću pream oksidaciji i smanjenjem zapaljivosti.[10]
Ogledala
[uredi | uredi izvor]Od posebnog značaja su ogledala načinjena od berilija. Ogledala velikih površina, često u obliku koji podsjeća na pčelinje saće, koriste se, naprimjer, u meteorološkim satelitima kada je od esencijalnog značaja da on bude malehne težine i dugoročno dimenzionalno stabilan. Manja ogledala od berilija se koriste u sklopu optičkih kontrolnih sistema i sistema za kontrolu paljbe, naprimjer u njemačkim glavnim borbenim tenkovima Leopard 1 i Leopard 2. U ovim sistemima, neophodno je imati mogućnosti vrlo brze pokretljivosti ogledala, što dalje ponovno zahtijeva njihovu lahkoću i veliku čvrstoću. Obično su ogledala od berilija obložena tvrdim oblogama od elektrolitičko nanesenog nikla, koji se može mnogo lakše polirati sa finijim optičkim osobinama od samog berilija. Ipak, u nekim oblastima, sam berilij se polira bez ikakvih obloga. Ovo je naročito primjenjivo u kriogenim operacijama gdje izlaganjem temperaturi može doći do savijanja obloge usljed termalnog širenja.[14]
Svemirski teleskop James Webb[38] će imati 18 heksagonalnih sekcija načinjenih od berilija za svoja ogledala. Pošto je predviđeno da ovaj teleskop radi na temperaturama od 33 K, njegova ogledala su načinjena od berilija, te imaju mogućnost da izdrže ekstremnu hladnoću mnogo bolje od stakla. Berilij se mnogo manje skuplja i deformira od stakla, odnosno ostaje manje-više uniforman, na tako niskim temperaturama.[39] Iz istog razloga, optika ugrađena na svemirski teleskop Spitzer je u potpunosti napravljena od metalnog berilija.[40]
Ostalo
[uredi | uredi izvor]Berilij nije magnetičan. Stoga se alati izrađeni od berilija koriste u pomorskim i vojnim deminerskim jedinicama za rad na minama ili u vezi pomorskih mina, pošto su one najčešće dizajnirane da detoniraju putem magnetskih upaljača.[41] On se također nalazi u sastavu materijala za održavanje i konstrukciju uređaja za snimanje magnetnom rezonancom (MRI mašine) zbog to što one generiraju jaka magnetska polja.[42] U poljima radiokomunikacije i snažnih (obično vojnih) radara, ručni alati od berilija se koriste za podešavanje visoko magnetskih klistrona, magnetrona i slično, koji se koriste za generiranje snage mikrotalasa visokog nivoa u odašiljačima.[43]
Spojevi
[uredi | uredi izvor]- Berilij-acetat Be(C2H3O2)2
- Berilij-karbid Be2C
- Berilij-hlorid BeCl2
- Berilij-fluorid BeF2 (međuproizvod pri proizvodnji čistog berilija)
- Berilij-hidrid BeH2
- Berilij-hidroksid Be(OH)2
- Berilij-nitrid Be3N2
- Berilij-oksid BeO
- Berilij-sulfat BeSO4
- Berilij-telurid BeTe
- Natrij-berilat Na2Be(OH)4
Otrovnost
[uredi | uredi izvor]Procjenjuje se da je u ljudskom organizmu sadržano oko 35 μg berilija, međutim ta količina se ne smatra opasnom.[44] Berilij je hemijski dosta sličan magneziju te ga stoga može može istisnuti iz enzima koji ga sadrže, što može dovesti do poremećaja rada tih enzima.[44] Hronična berilioza je plućna i sistematska granulomatozna bolest koja se javlja udisanjem prašine ili para kontaminiranih berilijem. Do ovog oboljenja može doći bilo da se osoba izloži većim količinama berilija za kratko vrijeme ili da se duži vremenski period izlaže manjim količinama. Simptomi bolesti se mogu javljati i do pet godina prije nego što se bolest potpuno razvije. Oko trećine oboljelih umre a ukoliko pacijent preživi često ostaje paraliziran ili invalid.[44] Međunarodna agencija za istraživanje raka (IARC) je berilij i spojeve berilija stavila u kategoriju 1 kancerogenih supstanci.[45]
Akutna berilijska bolest u obliku hemijskog pneumonitisa je prvi put opisana u Evropi 1933. i u SAD 1943. godine. Istraživanje je pokazalo da je oko 5% radnika u fabrici koja je proizvodila fluorescentne svjetiljke 1949. godine u SAD imalo plućne bolesti uzrokovane berilijem.[46] Hronična berilioza ima dosta sličnosti sa sarkoidozom u mnogim aspektima, te je diferencijalna dijagnoza često otežana. Smatra se da je ona bila uzrokom smrti mnogih radnika u početku izrade nuklearnog oružja, kao što je slučaj Herbert L. Andersona.[47]
Berilij se može naći i u ugljenoj šljaki. Kada se šljaka preradi u abrazivno sredstvo za uklanjanje boja i hrđe sa tvrdih površina, berilij se može osloboditi u zrak i tako postati izvor toksičnosti.[48] Rani istraživači su kušali berilij i razne njegove spojeve te su, nakon što su utvrdili da ima sladak okus, na taj način utvrđivali i njegovo prisustvo. Moderna dijagnostička oprema više ne zahtijeva ovu visokorizičnu proceduru pa više nije potrebno pokušavati kušati ovu vrlo otrovnu supstancu.[10] Berilijem i njegovim spojevima se treba vrlo pažljivo rukovati te se u radu s njim moraju preduzeti posebne mjere i nastojati spriječiti otpuštanje praha berilija u zrak. Kao mogući ishod produženom izlaganju prahu berilija moguća je pojava raka pluća. Iako je prestala upotreba berilijevih spojeva u fluorescentnim svjetlećim cijevima od 1949. godine, i dalje postoji potencijalni rizik izlaganju beriliju u nuklearnoj i aeronautičkoj industriji, kao i u industriji rafiniranja metala berilija i topljenja legura koje sadrže berilij, izradi elektronskih uređaja i korištenjem drugih materijala koji sadrže berilij.[49]
Reference
[uredi | uredi izvor]- ^ a b c Harry H. Binder (1999). Lexikon der chemischen Elemente. Stuttgart: S. Hirzel Verlag. ISBN 3-7776-0736-3.
- ^ N. N. Greenwood, A. Earnshaw (1988). Chemie der Elemente (1 izd.). Weinheim: VCH. str. 136. ISBN 3-527-26169-9.
- ^ a b Yiming Zhang, Julian R. G. Evans, Shoufeng Yang (2011). "Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks". Journal of Chemical & Engineering Data. 56: 328–337. doi:10.1021/je1011086.CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
- ^ "Beryllium: enthalpies and thermodynamic properties". webelements.com (jezik: engleski). Pristupljeno 2. 11. 2017.
- ^ Physical and Chemical Properties of Beryllium
- ^ Haynes, William M., ured. (2011). CRC Handbook of Chemistry and Physics (92 izd.). Boca Raton, FL: CRC Press. str. 14.48. ISBN 1439855110.
- ^ "Properties Of Pure Beryllium". Arhivirano s originala, 16. 9. 2016. Pristupljeno 16. 9. 2016.
- ^ "Thermal Conductivity - k". engineeringtoolbox.com (jezik: engleski). Pristupljeno 2. 11. 2017.
- ^ A. Shayesteh, K. Tereszchuk, P. F. Bernath, R. Colin (2003). "Infrared emission spectra of BeH and BeD" (PDF). The Journal of Chemical Physics. 118: 1158. doi:10.1063/1.1528606. Arhivirano s originala 8. 8. 2014. Pristupljeno 2. 11. 2017.CS1 održavanje: više imena: authors list (link) CS1 održavanje: bot: nepoznat status originalnog URL-a (link)
- ^ a b c d e f g h i j k l m n Hans-Dieter Jakubke, Hans Jeschkeit (1994). Concise Encyclopedia Chemistry. Berlin: Walter de Gruyter. ISBN 0-89925-457-8.
- ^ Puchta, Ralph (2011). "A brighter beryllium". Nature Chemistry. 3 (5): 416. doi:10.1038/nchem.1033.
- ^ Martin Hosenfeld; et al. (1930). 26. Gmelins Handbuch der anorganischen Chemie. Beryllium (8 izd.). Berlin: Verlag Chemie. Eksplicitna upotreba et al. u:
|author=
(pomoć) - ^ Year of chemistry., (de)
- ^ a b c d Behrens, V. (2003). "11 Beryllium". u Beiss, P. (ured.). Landolt-Börnstein – Group VIII Advanced Materials and Technologies: Powder Metallurgy Data. Refractory, Hard and Intermetallic Materials. Berlin: Springer. str. 1–11. doi:10.1007/10689123_36. ISBN 978-3-540-42942-5.
- ^ a b c Greenwood Norman N., Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2 izd.). Butterworth-Heinemann. ISBN 0080379419.CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
- ^ Wiberg, Egon; Holleman, Arnold Frederick (2001). Inorganic Chemistry. Elsevier. ISBN 0-12-352651-5.CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
- ^ Okutani, T.; Tsuruta, Y.; Sakuragawa, A. (1993). "Determination of a trace amount of beryllium in water samples by graphite furnace atomic absorption spectrometry after preconcentration and separation as a beryllium-acetylacetonate complex on activated carbon". Anal. Chem. 65 (9): 1273–1276. doi:10.1021/ac00057a026.CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
- ^ Ekspong, G. (1992). Physics: 1981–1990. World Scientific. str. str. 172. ISBN 978-981-02-0729-8.
- ^ a b Emsley 2001, str. 56.
- ^ University of Arizona, Tucson. "Beryllium: Isotopes and Hydrology". Arhivirano s originala, 5. 10. 2018. Pristupljeno 10. 4. 2011.
- ^ Whitehead, N; Endo, S; Tanaka, K; Takatsuji, T; Hoshi, M; Fukutani, S; Ditchburn, Rg; Zondervan, A (1. 2. 2008). "A preliminary study on the use of (10)Be in forensic radioecology of nuclear explosion sites". Journal of environmental radioactivity. 99 (2): 260–70. doi:10.1016/j.jenvrad.2007.07.016.CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
- ^ Mark Winter, The University of Sheffield i WebElements Ltd, UK. "Abundance in the sun". WebElements. Arhivirano s originala, 21. 11. 2017. Pristupljeno 6. 8. 2011.CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
- ^ Merck contributors (2006). Marydale J. O'Neil, Heckelman Patricia E., Roman Cherie B. (ured.). The Merck Index: An Encyclopedia of Chemicals, Drugs, and Biologicals (14 izd.). Whitehouse Station, NJ, SAD: Merck Research Laboratories, Merck & Co., Inc. ISBN 0-911910-00-X.CS1 održavanje: više imena: editors list (link)
- ^ a b Emsley 2001, str. 59.
- ^ Mark Winter, The University of Sheffield i WebElements Ltd, UK. "Abundance in oceans". WebElements. Arhivirano s originala, 5. 8. 2011. Pristupljeno 6. 8. 2011.CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
- ^ Mark Winter, The University of Sheffield i WebElements Ltd, UK. "Abundance in stream water". WebElements. Arhivirano s originala, 4. 8. 2011. Pristupljeno 6. 8. 2011.CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
- ^ Stranica o Be, na sajtu mindat.org
- ^ Walsh, Kenneth A (2009). "Sources of Beryllium". Beryllium chemistry and processing. str. 20–26. ISBN 978-0-87170-721-5.
- ^ Mining, Society for Metallurgy, Exploration (U.S) (5. 3. 2006). "Distribution of major deposits". Industrial minerals & rocks: commodities, markets, and uses. str. 265–269. ISBN 978-0-87335-233-8.CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
- ^ a b c d e f g Emsley 2001, str. 58.
- ^ Petzow, Günter; et al. (2005). "Beryllium and Beryllium Compounds". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a04_011.pub2. Eksplicitna upotreba et al. u:
|author=
(pomoć) - ^ Joseph R. Davis (1998). "Beryllium". Metals handbook. ASM International. str. 690–691. ISBN 978-0-87170-654-6.
- ^ Schwartz, Mel M. (2002). Encyclopedia of materials, parts, and finishes. CRC Press. str. 62. ISBN 1-56676-661-3.
- ^ "Museum of Mountain Bike Art & Technology: American Bicycle Manufacturing". Arhivirano s originala 25. 10. 2014. Pristupljeno 2. 11. 2017.CS1 održavanje: bot: nepoznat status originalnog URL-a (link)
- ^ Ward Wayne. "Aluminium-Beryllium". Ret-Monitor. Arhivirano s originala, 1. 8. 2010. Pristupljeno 29. 5. 2014.
- ^ Collantine Keith. "Banned! – Beryllium". Pristupljeno 18. 7. 2012.
- ^ urednici McGraw-Hill (2004). Geller, Elizabeth (ured.). Concise Encyclopedia of Chemistry. New York City: McGraw-Hill. ISBN 0-07-143953-6.
- ^ "Beryllium related details from NASA". NASA. Arhivirano s originala, 29. 5. 2008. Pristupljeno 2. 6. 2014.
- ^ Jonathan P. Gardner (2007). "The James Webb Space Telescope" (PDF). Proceedings of Science: 5.
- ^ Werner M. W.; Roellig T. L.; Low F. J.; Rieke G. H.; et al. (2004). "The Spitzer Space Telescope Mission". Astrophysical Journal Supplement. 154: 1. doi:10.1086/422992. Eksplicitna upotreba et al. u:
|author=
(pomoć)CS1 održavanje: više imena: authors list (link) - ^ Kojola, Kenneth ; Lurie, William (9. 8. 1961). "The selection of low-magnetic alloys for EOD tools". Naval Weapons Plant Washington DC. Arhivirano s originala, 23. 8. 2011. Pristupljeno 4. 6. 2014.CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
- ^ Dorsch, Jerry A.; Dorsch, Susan E. (2007). Understanding anesthesia equipment. Lippincott Williams & Wilkins. str. 891. ISBN 0-7817-7603-1.CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
- ^ Ropp Richard C (31. 12. 2012). Encyclopedia of the Alkaline Earth Compounds. str. 7. ISBN 9780444595539.
- ^ a b c Emsley 2001, str. 57.
- ^ "IARC Monograph, Volume 58". International Agency for Research on Cancer. 1993. Pristupljeno 18. 9. 2008.
- ^ Emsley 2001, str. 5.
- ^ "Photograph of Chicago Pile One Scientists 1946". Office of Public Affairs, Argonne National Laboratory. 19. 6. 2006. Pristupljeno 18. 9. 2008.
- ^ Newport News Shipbuilding Workers Face a Hidden Toxin Arhivirano 13. 1. 2014. na Wayback Machine, Daily Press (Virginia), Michael Welles Shapiro, 31. 8. 2013.
- ^ International Programme On Chemical Safety (1990). "Beryllium: ENVIRONMENTAL HEALTH CRITERIA 106". World Health Organization. Pristupljeno 10. 4. 2011.
Literatura
[uredi | uredi izvor]- Emsley, John (2001). Nature's Building Blocks: An A–Z Guide to the Elements. Oxford, England, UK: Oxford University Press. ISBN 0-19-850340-7.CS1 održavanje: parametar ref identičan predodređenom (link)