химический каталог




БЕРИЛЛИЙ

Автор Химическая энциклопедия г.р. И.Л.Кнунянц

БЕРИЛЛИЙ (от греческого beryllion - уменьшит. от beryllos - берилл; лат. Beryllium) Be, химический элемент II гр. периодической системы, ат. н. 4, ат. м. 9,01218. В природе встречается только один стабильный изотоп 9Ве. Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов 0,90*10-30 м2, поперечное сечение рассеяния нейтронов 7,54*10-28 м2. Конфигурация внешний электронной оболочки 2s2; степени окисления +2, + 1 (крайне неустойчива); энергия ионизации Ве° -> Be1+ ->Ве2+ соответственно 9,3227 и 18,2112 эВ; электроотрицательность по Полингу 1,5; атомный радиус 0,113 нм; ионный радиус Be2+ 0,030 нм (координац. число 3).

Содержание БЕРИЛЛИЙ в земной коре 6*10-4% по массе, в воде морей и океанов 6*10-7 мг/л. Известно 54 собственно бериллисвых минерала, важнейшие из них - берилл (и его разновидности - изумруд, аквамарин, гелиодор, воробьевит, ростерит, бандит) 3ВеО*Al2О3*6SiO2 (14,0% ВеО), фенакит 2BeO*SiO2 (45,5% ВеО), бертрандит 4ВеО*2SiO22О (36,5% ВеО), гельвин (Mn,Fe,Zn)4[BeSiO4]3S (11,0-14,2% ВеО). Общие запасы БЕРИЛЛИЙ в рудах (в виде берилла и бертрандита) - 380 тыс. т (1980).

Свойства. БЕРИЛЛИЙ - хрупкий твердый металл светло-серого цвета с металлич. блеском. Имеет две кристаллич. модификации:Be - решетка гексагональная типа Mg(a = 0,22866 нм, с = 0,35833 нм, z = 2, пространств. группа Р63/mmc); Be - решетка кубическая типаFe (a = 0,25515 нм, пространств. группа /mЗm); температура перехода 1277°С, перехода 2,1 кДж/моль. Температура плавления 1287°С, температура кипения 2471 °С; плотность 1,816 г/см3, жидкого 1,690 г/см3 (1287°С); дляBe СР° 16,44 Дж/(моль*К), дляBe 30,0 Дж/(моль*К) (1555 К); 12,6 кДж/моль, 324 кДж/моль (298,15 К), 309,9 кДж/моль (2744 К); S°298 9,50 Дж/(моль*К). Уравнения температурных зависимостей давления пара соответственно над твердым и жидким БЕРИЛЛИЙ: lg p(Па) = 7,22364 - 16498,359/Т - 0,00047200T + 1,52356 lg T; lg pПа) = 16,68444 - 17051,58/T+ 0,00002400T - 1,60643 lg Т Температурный коэффициент линейного расширения для БЕРИЛЛИЙ 99,9%-ной чистоты при 300-500 К 12*10-6 К-1 (параллельно оси с кристаллич. решетки), 9*10-6 К-1 (перпендикулярно оси с), для БЕРИЛЛИЙ с примесями [1,264% (Al + Ме)1 13,9*10-6 - 19,6*10-6 К-1 (293-1373 К); температурный коэффициент объемного расширения 33,24*10-6 К-1 (273-323 К); теплопроводность для БЕРИЛЛИЙ 99,9%-ной чистоты 2930-1464 Вт/(м*К) (20-95 К), для БЕРИЛЛИЙ с примесями [1,264% (Al + Mg)] 194-81 Вт/(м*К) (273-1273 К); (в Ом*м] 4,0*10-8 (30К), 6,6*10-8 (293 К), 16*10-8 (600 К), 32*10-8 (1000 К); температурный коэфф. 6,6*10-3 К-1 (273-373 К); температура перехода в сверхпроводящее состояние для компактного металла 0,026 К, для тонких пленок, полученных осаждением из газовой фазы, 5,0-8,2 К; диамагнитен, магн. восприимчивость -1*10-9 (293 К); стандартный электродный потенциал (Be/Be2+ ) —1,7 В; жидкого 1,444 Дж/м2 (1560 К).

Мех. свойства БЕРИЛЛИЙ в значительной степени зависят от его чистоты и способа термодинамически обработки; 229-573 МПа, предел текучести при растяжении 213-277 МПа, относительное удлинение 0,36-15,8%, модуль упругости 0,290-0,311 МПа, твердость по Бринеллю 1060-1320 МПа. Для получения заготовок и изделий из БЕРИЛЛИЙ в основные используют методы порошковой металлургии. БЕРИЛЛИЙ в жидком состоянии растворим во многие металлах, например в Al, Си, Fe, Co, Ni, Zn, не растворим в Mg. Твердые растворы образует лишь с нек-рыми металлами; наиб, растворим БЕРИЛЛИЙ в сплавах с Си (2,75% по массе), N1 (2,7%), Сг (1,7%), растворимость сильно уменьшается с понижением температуры, в результате чего сплавы, содержащие БЕРИЛЛИЙ, способны к дисперсионному твердению.

Компактный БЕРИЛЛИЙ устойчив на воздухе и не взаимодействие с горячей и холодной водой благодаря образованию на его поверхности пленки бериллия оксида ВеО; выше 800°С заметно окисляется. Взаимод. с разбавленый и конц. соляной кислотой и H2SO4, при нагревании-с HNO3. С растворами щелочей (с концентрированными-на холоду, с разбавленными-при нагревании) образует соли - берилла ты М2[Ве(ОН)4], с расплавами щелочей - бериллаты М2ВеО2. При взаимодействие с N2 или NH3 при 500-900°С получается нитрид Be3N2, с С при 1700-2100°С - карбид Ве2С, с галогенами - галогениды ВеНа12, с Р выше 750°С-фосфид Ве3Р2. В вакууме выше 700°С БЕРИЛЛИЙ восстанавливает КОН, при 270°С - ВаО, при 1075°C - MgO, при 1400°С - ТiO2 до соответствующих металлов и при 270°C - SiCl4 до Si. С Н2 до 1300°С не взаимодействует. Ниже приводятся свойства некоторых соединений БЕРИЛЛИЙ

Гидроксид Ве(ОН)2 получают осаждением из водных растворов солей Б. аммиаком или NaOH; в зависимости от условий осаждения гидроксид может существовать в различные формах, отличающихся структурой и растворимостью в воде. Он амфотерен; свежеосажденный реагирует с кислотами, с растворами щелочей образует М2[Ве(ОН)4].

Из галогенидов БЕРИЛЛИЙ наиб, важен бериллия фторид BeF2. Для ВеCl2 температура плавления 416°С, температура кипения 550°С; растворим в воде (42,2% по массе при 20°С), спирте, эфире, CS2; получают действием Cl2 на смесь ВеО и С при 650-1000 °С; компонент расплавов при электролитич. получении БЕРИЛЛИЙ Для ВеВr2 температура плавления 488 °С, для Ве12 510°С.

Сульфат BeSO4 и нитрат Be(NO3)2 при обычных условиях существуют в виде тетрагидратов. Сульфат растворим в воде (29,7% BeSO4 при 25°С); мало гигроскопичен: при 400°С обезвоживается, при 547-600°С разлагается на ВеО и SO3. Нитрат растворим в воде [51,2% Be(NO3)2 при 20 С]; сильно гигроскопичен; при 60-100°С образует гидроксопитрат переменного состава, выше 200°С или при 130-300°С в вакууме разлагается до ВеО; безводную соль получают разложением Be(NO3)2*2N2O4 в вакууме при 50 oС.

Гидроксокарбонат - соединение переменного состава, образуется при взаимодействии водных растворов солей БЕРИЛЛИЙ с Na2CO3 или (NH4)2CO3; с др. карбонатами дает комплексные соединения.

Действием карбоновых кислот на Ве(ОН)2 или гидроксокарбонат Б. получают оксисоли типа Be4O(OOCR)6, представляющие собой молекулярные соединения. Наиб. важен оксиацетат Ве4О(ООССН3)6 - кристаллы; температура плавления 284°С, температура кипения 331°С, т. возг. 200°С (в вакууме), т. различные 600-700°С; не растворим в воде, хорошо растворим в органических растворителях; промежуточные продукт при очистке БЕРИЛЛИЙ от др. элементов перегонкой, а также при получении ВеО высокой чистоты. Для формиата Ве4О(ООСН)6 т. возг. 247-257°С (в вакууме). В водных растворах соли БЕРИЛЛИЙ гидролизуются.

Получение. БЕРИЛЛИЙ извлекают из рудного концентрата (берилла) сульфатным или фторидным способом. В первом случае концентрат сплавляют (750°С) с Na2CO3 или СаСО3, сплав обрабатывают конц. горячей H2SO4. Из образовавшегося раствора сульфатов Be, A1 и др. действием (NH4)2SO4 отделяют Al в виде алюмо-аммониевых квасцов, оставшийся раствор обрабатывают избытком NaOH; при этом образуется раствор Na2[Be(OH)4] и алюминатов Na. При кипячении раствора в результате разложения бериллата осаждается Ве(ОН)2; алюминат остается в растворе; Ве(ОН)2 очищают от примесей экстракцией трибутилфосфатом.

По фторидному способу концентрат спекают с Na2[SiF6] и Na2CO3. Ок. 750°С образуется фторобериллат Na:

Фторобериллат Na2[BeF4] выщелачивают водой и из полученного раствора действием NaOH осаждают Ве(ОН)2, при прокаливании которого образуется ВеО. Иногда Ве(ОН)2 дополнительно очищают, растворяя его в H2SO4 в присутствии комплексонов и затем осаждая аммиаком. К оставшемуся после действия NaOH раствору, содержащему NaF, для утилизации последнего добавляют Fe2(SO4)3, при этом осаждается Na3[FeF6], который также используется для разложения берилла, частично заменяя Na2[SiF6].

Сульфатный способ используют также для извлечения БЕРИЛЛИЙ из бертрандита. При этом сернокислый раствор экстрагируют керосином, содержащим ди(2-этилгексил) фосфорную кислоту. Орг. фракцию обрабатывают водным раствором (NH4)2CO3, при этом осаждаются гидроксиды и гидроксокарбонаты Fe и Al, а БЕРИЛЛИЙ остается в растворе в виде (NH4)2[Be(CO3)2], который при нагревании раствора до 95°С количественно разлагается, образуя осадок 2ВеСО3*Ве(ОН)2; при прокаливании последнего при 165°С получают Ве(ОН)2.

Для получения металлич. бериллия ВеО или Ве(ОН)2 переводят в ВеCl2 или BeF2. Фторид восстанавливают Mg при 925-1325°С. Расплав смеси ВеCl2 с NaCl подвергают электролизу. Очищают БЕРИЛЛИЙ до 99,98%-ной чистоты вакуумной дистилляцией. Пластичный БЕРИЛЛИЙ, содержащий не более 10~4% примесей, получают зонной плавкой.

Определение. Для обнаружения БЕРИЛЛИЙ используют эмиссионные дуговой и искровой спектральные методы (особенно широко - при анализе природные и биологических объектов), колориметрич. (с хинализарином, бериллоном II или арсеназо I), флуорометрич. (с морином, 8-гидроксихинолином, 8-гидроксихинальдином) и радиоактивационные методы. Важное значение имеет фотонейтронный метод, не требующий отделения сопутствующих элементов; количество нейтронов, возникающих при реакции Be, пропорционально содержанию БЕРИЛЛИЙ в пробе. Для определения БЕРИЛЛИЙ в биологическое объектах и воде океанов практическое значение имеет метод изотопного разбавления с использованием искусственного радиоактивного изотопа 7Ве(Т1/2 53,01 сут). Гравиметрич. методом БЕРИЛЛИЙ определяют: в виде ВеО, получаемого после осаждения Ве(ОН)2 аммиаком при рН 9,6 в присутствии комплексона III и прокаливания при 1000°С; в виде Ве2Р2О7, образующегося после осаждения и прокаливания при 800°С NH4BePO4; в виде [Co(NH3)6]2[Be4O(CO3)6]*хН2О (х = 10,8 - 11,3), осаждающегося при действии [Co(NH3)6]Cl2 на раствор (NH4)2[Be(CO3)2].

Применение. БЕРИЛЛИЙ-легирующая добавка в медных [бериллиевые бронзы; в США - ок. 80% производимого БЕРИЛЛИЙ (1980)], никелевых, железных, магниевых и др. сплавах, приобретающих благодаря БЕРИЛЛИЙ высокую прочность и твердость, хорошую электрич. проводимость, теплопроводность и коррозионную стойкость. Насыщение поверхности стальных деталей БЕРИЛЛИЙ (бериллизация) повышает их коррозионную стойкость. Ок. 20% производимого БЕРИЛЛИЙ (США, 1980) используется в авиастроении, ракетной (детали сверхзвуковых самолетов. оболочки ракет и др.) и ядерной технике (отражатели, замедлители нейтронов); ок. 40%-в электротехнике, ок. 15%-в электронике (например, приборы акустоэлектроники). Из БЕРИЛЛИЙ изготовляют окошки рентгеновских трубок, т. к. он проницаем для рентгеновских лучей. Изотоп 7Ве - радиоактивный индикатор. БЕРИЛЛИЙ в смеси с препаратами Ra служит источником нейтронов (так как испускает нейтроны при действии частиц,излучения) и дейтронов в результате ядерных реакций: ; 9Be(d, n)10Be.

Летучие и растворимые соединения БЕРИЛЛИЙ, пыль, содержащая БЕРИЛЛИЙ и его соединение, очень токсичны, обладают аллергич. и канцерогенным действием, раздражают кожу и слизистые оболочки, вызывают дерматозы, конъюнктивиты, назофарингит и др. заболевания кожи и слизистых, заболевания легких и бронхов - трахеобронхит, пневмонию и опухоли легких. Заболевания могут возникнуть через 10-15 лет после прекращения контакта с БЕРИЛЛИЙ Для БЕРИЛЛИЙ и его соединение (в пересчете на БЕРИЛЛИЙ) ПДК 0,001 мг/м3, в питьевой воде 0,0002 мг/л.

Мировая добыча бериллиевых руд 1350 т/год (1979), самого БЕРИЛЛИЙ-ок. 350 т/год (1980). БЕРИЛЛИЙ открыт Л. Вокленом в 1798. Металлич. БЕРИЛЛИЙ получен Ф. Вёлером и независимо от него А. Бюсси в 1828.

Химическая энциклопедия. Том 1 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
прием венеролога на краснопресненской
шкафы для сумок в магазине
кровати с подъемным механизмом 180х200 распродажа италия
наклейка охраняется полицией [ ] 10.09.2014, 15:07

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(24.11.2017)