Строение атома бериллия (be), схема и примеры

Азот 23

Азот 24

Азот Количество электронов на внешнем уровне — 5 Радиус — 92 пм Валентность – 3, 4 Х. с. : N 2 O 5 + H 2 O = 2 HNO 3 N 2 O 3 + H 2 O = 2 HNO 2 Ф. с. – газ без цвета, вкуса и запаха.

Азот

Степени окисления Степень окисления –условный заряд атома в молекуле, вычисленный в предположении, что все связи имеют ионный характер.

Азот

Кислород

Кислород Количество электронов на внешнем уровне — 6 Радиус — 92 пм Валентность – 2 Х. с. : 2 H 2+ O 2 = 2 H 2 O Ф. с. – газ без цвета, вкуса и запаха.

Какое это соединение?

Фтор 31

Фтор 32

Фтор Количество электронов на внешнем уровне — 7 Радиус — 73 пм Валентность – 1 Х. с. : H 2 + F 2 = 2 HF Xe + F 2 = Xe. F 2 Ф. с. – бесцветный газ 33

Неон 34

Неон 35

Неон Количество электронов на внешнем уровне — 8 Радиус – 38 (? ) пм Валентность – не образует соединений Х. с. — отсутствуют Ф. с. – Инертный газ без цвета, вкуса и запаха 36

Неон 37

Натрий 38

Магний 39

Алюминий 40

Кремний 41

Натрий, магний, кремний, алюминий http: //www. xumuk. ru/esa/fs. html

Урок 8 класса Типы химической связи.

Натрий, магний, кремний, алюминий http: //www. xumuk. ru/esa/fs. html

Химическая связь — это взаимодействие атомов, обусловливающее устойчивость молекулы или кристалла как целого.

Химическая связь Наиболее сильными металлическими свойствами обладают те элементы, атомы которых легко отдают электроны. Наоборот, неметаллические свойства особенно выражены у тех элементов, атомы которых энергично присоединяют электроны.

Виды химической связи Химическая связь Ковалентная Полярная Неполярная Металлическая Ионная

Виды химической связи Химическая связь Ковалентная Металлическая Полярная H 2 Fe, Au Na. Cl Неполярная H 2 O Ионная

Виды химической связи Химическая связь Ковалентная Чем они отличаются? Металлическая Полярная H 2 Fe, Au Na. Cl Неполярная H 2 O Ионная

Электроотрицательность – свойство атомов данного элемента оттягивать на себя электроны от атомов других элементов в соединениях.

Виды химической связи Химическая связь Ковалентная Металлическая Ионная Полярная Неполярная H 2 O H 2 Fe, Au Na. Cl 1. 24 0 0 2. 23

Ковалентная связь Химическая связь Ковалентная Металлическая Ионная Полярная Неполярная H 2 O H 2 Fe, Au Na. Cl 1. 24 0 0 2. 23

Ковалентная связь При образовании ковалентной связи атомы объединяют свои электроны в общую орбиталь, которая формируется из атомных оболочек отдельных атомов. Эта новая оболочка содержит по возможности завершённое число электронов и заменяет атомам их собственные незавершённые атомные оболочки.

Ковалентная связь N N

Ковалентная связь O O

Ковалентная связь H H

Ковалентная связь Химическая связь – это взаимодействие атомов, в результате которого образуются устойчивые молекулы или кристаллы. Ковалентная связь подразумевает образование молекулярной орбитали или обобществлённых электронов. Сущность образования обобществлённых электронных пар объясняется перекрыванием электронных орбиталей. N N

Ковалентная связь Химическая связь – это взаимодействие атомов, в результате которого образуются устойчивые молекулы или кристаллы. Ковалентная связь подразумевает образование молекулярной орбитали или обобществлённых электронов. Сущность образования обобществлённых электронных пар объясняется перекрыванием электронных орбиталей. N N

Ковалентная связь Вспоминаем, что означают буквы s, p, d

Ковалентная связь Но ковалентные связи бывают разные. σ-связь и π-связь Н 2

Потом будет сложнее…

Полярная и неполярная… Ковалентную химическую связь, которая образуется между атомами с одинаковой электроотрицательностью, называют ковалентной неполярной связью. N 2, H 2, Cl 2. Химическую связь, образованную атомами, электроотрицательности которых отличаются, но незначительно, называют ковалентной полярной связью. HCl, H 2 O, CH 4.

Валентность – способность атомов химических элементов вступать в химические соединения с атомами других элементов. Другими словами, это способность атома образовывать определенное число химических связей с другими атомами.

Ковалентная связь Химическая связь Ковалентная Металлическая Ионная H 2 O H 2 Fe, Au Na. Cl 1. 24 0 0 2. 23

Ионная связь. Ионы – это заряженные частицы, в которые превращаются атомы в результате отдачи или присоединения электронов. e-, p+, H+, (OH)-, Na+, Ca 2+, (NO 3)-

Ионная связь. Химическую связь, возникающую между ионами в результате действия электростатических сил притяжения, называют ионной связью. Na. Cl, KF, Li. Cl. Na+ e- Cl- Na F

Степени окисления Степень окисления –условный заряд атома в молекуле, вычисленный в предположении, что все связи имеют ионный характер. электроотрицательность элементов влияет на распределение электронов между взаимодействующими атомами.

Ковалентная связь Химическая связь Ковалентная Металлическая Ионная H 2 O H 2 Fe, Au Na. Cl 1. 24 0 0 2. 23

Металлическая связь — химическая связь между атомами в металлическом кристалле, возникающая за счёт обобществления их валентных электронов. В узлах кристаллической решётки расположены положительные ионы металла.

Между ними беспорядочно, подобно молекулам газа, движутся электроны проводимости, происходящие из атомов металлов при образовании ионов.

Эти электроны играют роль «цемента» , удерживая вместе положительные ионы; в противном случае решётка распалась бы под действием сил отталкивания между ионами.

Источник: https://present5.com/urok-8-klassa-stroenie-atoma-1-berillij/

Бериллий

Бериллий Свойства атома Химические свойства Термодинамические свойства простого вещества Кристаллическая решётка простого вещества

Атомный номер	4
Внешний вид простого вещества	мягкий 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.

Содержание 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.

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.

Химические свойства

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.

Применение Бериллия

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.

, 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.

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

Бериллий

Бериллий (Be, лат. beryllium) — химический элемент второй группы, второго периода периодической системы с атомным номером 4. Как простое вещество представляет собой относительно твёрдый металл светло-серого цвета, имеет очень высокую стоимость. Высокотоксичен.

Открыт в 1798 году французским химиком Луи Никола Вокленом, который назвал его глюцинием. Современное название элемент получил по предложению химиков немца Клапрота и шведа Экеберга.

Большую работу по установлению состава соединений бериллия и его минералов провёл русский химик Иван Авдеев. Именно он доказал, что оксид бериллия имеет состав BeO, а не Be2O3, как считалось ранее.

В свободном виде бериллий был выделен в 1828 году французским химиком Антуаном Бюсси и независимо от него немецким химиком Фридрихом Вёлером. Чистый металлический бериллий был получен в 1898 году французским физиком Полем Лебо с помощью электролиза расплавленных солей.

Происхождение названия

Название бериллия произошло от названия минерала берилла (др.-греч.

βήρυλλος) (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 «глиций» (др.-греч. γλυκύς — сладкий).

Нахождение в природе

Среднее содержание бериллия в земной коре 3,8 г/т и увеличивается от ультраосновных (0,2 г/т) к кислым (5 г/т) и щелочным (70 г/т) породам. Основная масса бериллия в магматических породах связана с плагиоклазами, где бериллий замещает кремний.

Однако наибольшие его концентрации характерны для некоторых тёмноцветных минералов и мусковита (десятки, реже сотни г/т).

Если в щелочных породах бериллий почти полностью рассеивается, то при формировании кислых горных пород он может накапливаться в постмагматических продуктах постколлизионных и анорогенных гранитоидов — пегматитах и пневматолито-гидротермальных телах.

В кислых пегматитах образование значительных скоплений бериллия связано с процессами альбитизации и мусковитизации. В пегматитах бериллий образует собственные минералы, но часть его (ок. 10 %) находится в изоморфной форме в породообразующих и второстепенных минералах (микроклине, альбите, кварце, слюдах, и др.).

В щелочных пегматитах бериллий устанавливается в небольших количествах в составе редких минералов: эвдидимита, чкаловита, анальцима и лейкофана, где он входит в анионную группу. Постмагматические растворы выносят бериллий из магмы в виде фторсодержащих эманаций и комплексных соединений в ассоциации с вольфрамом, оловом, молибденом и литием.

Содержание бериллия в морской воде чрезвычайно низкое — 6⋅10−7 мг/л.

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 России (Республика Бурятия) разрабатывается фенакит-бертрандитовое Ермаковское месторождение.

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

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.

Физические свойства

Бериллий — относительно твёрдый (5,5 баллов по Моосу), но хрупкий металл серебристо-белого цвета. Достаточно твердый металл (5,5 по Моосу), превосходящий по твердости другие легкие металлы (алюминий, магний). Имеет высокий модуль упругости — 300 ГПа (у сталей — 200—210 ГПа). На воздухе активно покрывается стойкой оксидной плёнкой BeO. Скорость звука в бериллии очень высока — 12 600 м/с, что в 2—3 раза больше, чем в других металлах.

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»).

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).

Лазерные материалы

Основная статья: Лазерные материалы

В лазерной технике находит применение алюминат бериллия для изготовления твердотельных излучателей (стержней, пластин).

Аэрокосмическая техника

Основная статья: Аэрокосмическая техника

В производстве 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 раза 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 самолётов, а также в атомной технике.

Ракетное топливо

Основная статья: Ракетное топливо

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

Огнеупорные материалы

Основная статья: Огнеупорные материалы

Оксид бериллия 99,9 % (изделие)

Оксид бериллия является наиболее теплопроводным из всех оксидов, его теплопроводность при комнатной температуре выше, чем у большинства металлов и почти всех неметаллов (кроме алмаза и карбида кремния). Он служит высокотеплопроводным высокотемпературным изолятором и огнеупорным материалом для лабораторных тиглей и в других специальных случаях.

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.

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.

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. Ежедневное поступление бериллия в организм человека с пищей составляет около 0,01 мг.

Летучие (и растворимые) соединения бериллия, в том числе и пыль, содержащая соединения бериллия, высокотоксичны. Для воздуха ПДК 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.

Источник: https://chem.ru/berillij.html

Структура атома бериллия

Напомним, что формула (25) Бора, как и уравнение Шредингера позволяют рассчитать спектр водородоподобного атома бериллия, то есть атома с одним электроном. В совокупности с принципом Паули модель атома бериллия будет такой, как показана на рис. 26 [6].

Рис. 26. Схема атома бериллия, следующая из старой теории атома

В соответствии с принципом Паули на обоих S – орбиталях может быть только по два электрона с разными направлениями спинов. Энергии связи их с ядрами неизвестны.

Новая теория атомов даёт следующую модель атома бериллия (рис. 5) [2], [3].

Бериллий — четвертый элемент в таблице химических элементов. Результаты ядерной экспериментальной спектроскопии показывают, что 100% природных атомов бериллия имеют ядра с четырьмя протонами и пятью нейтронами (рис. 5). Мы не рассматриваем структуру короткоживущих искусственных изотопов этого элемента.

То, что все ядра атомов бериллия имеют 4 протона и 5 нейтронов можно считать удивительным фактом, который помогает нам разобраться с большим количеством неясностей, связанных со структурой самого ядра бериллия, со структурой его атома, со спектрами электронов этого атома [2], [3].

Итак, присутствие в ядре атома бериллия одного лишнего нейтрона сразу проясняет его структуру. Она плоская и предельно симметричная. Из этой структуры следует, что у центрального нейтрона четыре магнитных полюса, в одной плоскости.

Как видно, пятый нейтрон необходим для соединения между собой остальных четырех нейтронов так, чтобы с каждым из них мог соединиться протон. Протоны и нейтроны соединяют магнитные силы, которые названы физиками ядерными силами [2], [3].

Поскольку из экспериментальной спектроскопии следует отсутствие орбитального движения электронов, то все четыре электрона этого атома, взаимодействуя каждый со своим протоном, формируют его симметричную структуру (рис. 5).

Так как все четыре протона ядра расположены на его поверхности, и каждый из них имеет по одному свободному магнитному полюсу, то с этими полюсами и взаимодействуют магнитные полюса электронов одноименной полярности, ограничивая, таким образом, сближение электронов с протонами. Уравнения (32) и (33) позволяют рассчитать спектры всех электронов этого атома. Но для нас важнее знать изменение их энергий связи с ядром. Если электроны удалять из атома по одному, то они будут такими (табл. 18) [2], [3].

Когда же электроны все в атоме, то они имеют примерно одинаковые энергии связи с ядром (табл. 19) [2], [3].

Таблица 18. Энергии связи электрона атома водорода и 1-го, 2-го, 3-го и 4-го электронов атома бериллия с ядром

n
	13,6	3,40	1,51	0,85	0,54	0,38	0,28	0,21	0,17
16,17	4,04	1,80	1,01	0,65	0,45	0,33	0,25	0,20
56,26	14,06	6,25	3,52	2,25	1,56	1,15	0,88	0,69
120,89	30,22	13,43	7,56	4,83	3,36	2,47	1,89	1,49
217,71	54,43	24,19	13,6	8,71	6,05	4,44	3,40	2,69
n
	0,14	0,11	0,09	0,08	0,07	0,06	0,05	0,05	0,04
0,16	0,12	0,10	0,08	0,07	0,06	0,05	0,05	0,04
0,56	0,46	0,39	0,33	0,29	0,25	0,22	0,19	0,17
1,21	1,00	0,84	0,72	0,62	0,54	0,47	0,42	0,37
2,18	1,80	1,51	1,29	1,11	0,97	0,85	0,75	0,67

Таблица 19. Энергии связи электрона атома водорода и электронов (1, 2, 3, 4) атома бериллия с ядром в момент, когда все они находятся в атоме

n
	13,6	3,40	1,51	0,85	0,54	0,38	0,28	0,21	0,17
16,17	4,04	1,80	1,01	0,65	0,45	0,33	0,25	0,20
16,17	4,04	1,80	1,01	0,65	0,45	0,33	0,25	0,20
16,17	4,04	1,80	1,01	0,65	0,45	0,33	0,25	0,20
16,17	4,04	1,80	1,01	0,65	0,45	0,33	0,25	0,20
n
0,14	0,11	0,09	0,08	0,07	0,06	0,05	0,05	0,04
0,16	0,12	0,10	0,08	0,07	0,06	0,05	0,05	0,04
0,16	0,12	0,10	0,08	0,07	0,06	0,05	0,05	0,04
0,16	0,12	0,10	0,08	0,07	0,06	0,05	0,05	0,04
0,16	0,12	0,10	0,08	0,07	0,06	0,05	0,05	0,04

Данные табл. 19 показывают, что, начиная с 13 энергетического уровня, энергии связи всех электронов атома бериллия с ядром оказываются такими же, как и у электрона атома водорода. Это значит, что при удалении электронов от ядра атома их взаимное влияние друг на друга почти исчезает, и они начинают вести себя так же, как и электрон атома водорода [2], [3].

Как видно, при анализе моделей атомов лития и бериллия мы не увидели причин, распределяющих их электроны по орбиталям, уровням, подуровням, следующим из принципа Паули. Поэтому создаётся впечатление, что это — надуманный принцип, не имеющий никакого отношения к реальности [2], [3].

Источник: https://megaobuchalka.ru/12/7715.html

Be — Бериллий

БЕРИЛЛИЙ (лат. Beryllium), Ве, химический элемент II группы периодической системы, атомный номер 4, атомная масса 9,01218; относится к щелочноземельным металлам.

Химический символ элемента Be читается «бериллий». В природе встречается только один стабильный нуклид 9Be. Электронная конфигурация атома бериллия 1s22s2. Атомный радиус 0,113 нм, радиус иона Ве2+ — 0,034 нм.

В соединениях проявляет только степень окисления +2 (валентность II). Энергии последовательной ионизации атома Ве равны 9,3227 и 18,211 эВ. Значение электроотрицательности по Полингу 1,57.

В свободном виде — серебристо-серый легкий металл.

Свойства: металлический бериллий характеризуется высокой хрупкостью. Температура плавления 1278°C, температура кипения около 2470°C, плотность 1,816 кг/м3. До температуры 1277°C устойчив a-Ве (гексагональная решетка типа магния (Mg), параметры а = 0,22855 нм, с = 0,35833 нм), при температурах, предшествующих плавлению металла (1277-1288°C) — b-Ве с кубической решеткой.

Химические свойства бериллия во многом похожи на свойства магния (Mg) и, особенно, алюминия (Al). Близость свойств бериллия и алюминия объясняется почти одинаковым отношением заряда катиона к его радиусу для ионов Be2+ и Al3+.

На воздухе бериллий, как и алюминий, покрыт оксидной пленкой, придающей бериллию матовый цвет. Наличие оксидной пленки предохраняет металл от дальнейшего разрушения и обусловливает его невысокую химическую активность при комнатной температуре.

При нагревании бериллий сгорает на воздухе с образованием оксида BeO, реагирует с серой и азотом. С галогенами бериллий реагирует при обычной температуре или при слабом нагревании, например:

Be + Cl2 = ВеСl2

Все эти реакции сопровождаются выделением большого количества теплоты, так как прочность кристаллических решеток возникающих соединений (BeO, BeS, Be3N2, ВеСl2 и др.) довольно велика.

• Благодаря образованию на поверхности прочной пленки оксида бериллий не реагирует с водой, хотя находится в ряду стандартных потенциалов значительно левее водорода. Как и алюминий, бериллий реагирует с кислотами и растворами щелочей:
• Be + 2HCl = BeCl2 + H2,
• Be + 2NaOH + 2H2O = Na2[Be(OH)4] + H2.
• Гидроксид бериллия Be(OH)2 — полимерное соединение, нерастворимое в воде. Оно проявляет амфотерные свойства:
• Be(OH)2 + 2КOH = К2[Be(OH)4],
• Be(OH)2 + 2HСl = BeСl2 + 2H2O.

В большинстве соединений бериллий проявляет координационное число 4. Например, в структуре твердого BeCl2 имеются цепочки с мостиковыми атомами хлора.

За счет образования прочных тетраэдрических анионов многие соединения бериллия вступают в реакции с солями других металлов:

BeF2 + 2KF = K2[BeF4]

С водородом (H) бериллий непосредственно не взаимодействует. Гидрид бериллия BeH2 — полимерное вещество, его получают реакцией.

BeCl2 + 2LiH = BeH2 + 2LiCl,

проводимой в эфирном растворе.

Эти соединения содержат тетраэдрическую группировку Be4O, по шести ребрам этого тетраэдра располагаются ацетатные группы.

Такие соединения играют большую роль в процессах очистки бериллия, так как они не растворяются в воде, но хорошо растворяются в органических растворителях и легко возгоняются в вакууме.

История открытия: бериллий был открыт в 1798 году Л. Вокленом в виде берилловой земли (оксида ВеО), когда этот французский химик выяснял общие особенности химического состава драгоценных камней берилла (от греческого beryllos — берилл) и изумруда. Металлический бериллий был получен в 1828 г. Ф. Велером в Германии и независимо от него А.

Бюсси во Франции. Однако из-за примесей его не удавалось сплавить. Лишь в 1898 г. французский химик П. Лебо, подвергнув электролизу двойной фторид калия и бериллия, получил достаточно чистые металлические кристаллы бериллия.

Интересно, что из-за сладкого вкуса растворимых в воде соединений бериллия элемент вначале называли «глюциний» (от греческого glykys — сладкий).

Нахождение в природе: бериллий относится к редким элементам, его содержание в земной коре 2,6·10–4 % по массе. В морской воде содержится до 6·10–7 мг/л бериллия.

Основные природные минералы, содержащие бериллий: берилл Be3Al2(SiO3)6, фенакит Be2SiO4, бертрандит Be4Si2O8·H2O и гельвин (Mn,Fe,Zn)4[BeSiO4]3S. Окрашенные примесями катионов других металлов прозрачные разновидности берилла — драгоценные камни, например, зеленый изумруд, голубой аквамарин, гелиодер, воробьевит и другие. В настоящее время их научились синтезировать искусственно.

извлечение бериллия из его природных минералов (в основном берилла) включает в себя несколько стадий, при этом особенно важно отделить бериллий от сходного по свойствам и сопутствующего бериллию в минералах алюминия (Al). Можно, например, сплавить берилл с гексафторосиликатом натрия Na2SiF6:

Be3Al2(SiO3)6 + 12Na2SiF6 = 6Na2SiO3 + 2Na3AlF6 + 3Na2[BeF4] + 12SiF4.

В результате сплавления образуются криолит Na3AlF6 — плохо растворимое в воде соединение, а также растворимый в воде фторобериллат натрия (Na) Na2[BeF4]. Его далее выщелачивают водой.

Этот комплекс затем разлагают до оксида бериллия ВеО при прокаливании:

(NH4)2[Be(CO3)2] = BeO + 2CO2 + 2NH3 + H2O.

Другой метод очистки бериллия от алюминия основан на том, что оксиацетат бериллия Be4O(CH3COO)6, в отличие от оксиацатата алюминия [Al3O(CH3COO)]+CH3COO–, имеет молекулярное строение и легко возгоняется при нагревании.

Известен также способ переработки берилла, в котором сначала берилл обрабатывают концентрированной серной кислотой при температуре 300°C, а затем спек выщелачивают водой.

Сульфаты алюминия (Al) и бериллия при этом переходят в раствор. После добавления к раствору сульфата калия (K) K2SO4 удается осадить алюминий (Al) из раствора в виде алюмокалиевых квасцов KAl(SO4)2·12H2O.

Дальнейшую очистку бериллия от алюминия проводят так же, как и в предыдущем методе.

Наконец, известен и такой способ переработки берилла. Исходный минерал сначала сплавляют с поташем K2CO3. При этом образуются бериллат K2BeO2 и алюминат калия KAlO2:

Be3Al2(SiO3)6 + 10K2CO3 = 3K2BeO2 + 2KAlO2 + 6K2SiO3 + 10CO2

После выщелачивания водой полученный раствор подкисляют серной кислотой. В результате в осадок выпадает кремниевая кислота. Из фильтрата далее осаждают алюмокалиевые квасцы, после чего в растворе из катионов остаются только ионы Ве2+.

1. Из полученного тем или иным способом оксида бериллия ВеО затем получают фторид, из которого магнийтермическим методом восстанавливают металлический бериллий:
2. BeF2 + Mg = MgF2 + Be.
3. Металлический бериллий можно приготовить также электролизом расплава смеси BeCl2 и NaCl при температурах около 300°C. Раньше бериллий получали электролизом расплава фторобериллата бария Ba[BeF4]:
4. Ba[BeF4] = BaF2 + Be + F2.

Применение: бериллий в основном используют как легирующую добавку к различным сплавам. Добавка бериллия значительно повышает твердость и прочность сплавов, коррозионную устойчивость поверхностей изготовленных из этих сплавов изделий.

Бериллий слабо поглощает рентгеновское излучение, поэтому из него изготавливают окошки рентгеновских трубок (через которые излучение выходит наружу). В атомных реакторах из бериллия изготовляют отражатели нейтронов, его используют как замедлитель нейтронов.

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

Физиологическое действие: в живых организмах бериллий, по-видимому, не несет никакой биологической функции. Его содержание в организме среднего человека (масса тела 70 кг) составляет 0,036 мг, ежедневное поступление с пищей — около 0,01 мг. Летучие и растворимые соединения бериллия, а также пыль, содержащая бериллий и его соединения, очень токсичны.

Бериллий замещает в ферментах магний и обладает ярко выраженным аллергическим и канцерогенным действием. Его присутствие в атмосферном воздухе приводит к тяжелому заболеванию органов дыхания — бериллиозу. Следует отметить, что эти заболевания могут возникнуть через 10-15 лет после прекращения контакта с бериллием.

Для воздуха ПДК в пересчете на бериллий составляет 0,001 мг/м3.

А знаете ли Вы, что…

Источник: http://WebElements.narod.ru/elements/Be.htm