Сегодня, как вы уже, наверное, догадались друзья мои, мы поговорим о химическом элементе, который носит красивое, журчащее словно чистый ручеёк, бегущий между камнями, имя. Это бериллий.
Итак, поехали.
Активный бериллий
Элемент, который интересует нас сегодня, имеет четыре протона в ядре. И, следовательно, четыре электрона. Если, конечно, он не ионизирован. Из этих четырёх электронов два заполняют первую оболочку и два находятся во второй.
Бериллий не так реактивен, как литий, поскольку в ходе химической реакции ему нужно избавиться от двух электронов, а не от одного. Кстати, это означает, что степень окисления бериллия равна +2. То есть у него два «лишних» электрона. Такую же конфигурацию внешней электронной оболочки имеет и рассматриваемый нами недавно стронций.
Это означает, что бериллий всё же очень активен. Поэтому вы, друзья мои, вероятно никогда не видели бериллий в чистом виде. Да что там. Я искренне надеюсь, что вы никогда его не видели. Потому что это весьма опасно. Просто поверьте на слово: бериллий является металлом. И внешне он выглядит как обыкновенный металл. Серый и блестящий.
Единственный стабильный изотоп бериллия имеет в ядре пять нейтронов. То есть состоит оно всего из девяти нуклонов. Сравните эту цифру с количеством нуклонов в других типичных металлах. Например, ядро атома железа имеет 56 нуклонов. Это означает, что бериллий очень лёгкий металл. И, к тому же, достаточно мягкий. Кроме того, на воздухе его поверхность довольно быстро окисляется, хотя после образования тонкого слоя оксида внутренняя часть металла оказывается защищена от воздуха.
Бериллий был обнаружен относительно давно, потому что на Земле его очень много во многих соединениях. В основном они содержатся в горных породах. В 17 и 18 веках химики изо всех сил пытались выделить различные химические элементы из всех соединений, которые попадали им в руки. И горные породы были самым удобным для этих работ материалом.
И вот свершилось очередное открытие: в 1798 году французский химик Луи Воклен открыл новый элемент в минерале берилле. И назвал его бериллий.
Изумруды и аквамарины
Да, название, не очень оригинальное. И оно такое «серое» просто потому, что первым минералом, в котором его обнаружил Воклен, был, как мы уже сказали, берилл, хорошо известный с древности. Кстати, название берилл происходит от греческого beryllos, что означает что-то вроде «сине-зелёный».
На самом деле вы довольно часто видели бериллий. Но не в чистом виде, конечно. Минерал, о котором мы упоминали выше, берилл, представляет собой соединение бериллия Al2[Be3(Si6O18)], которое имеет много разновидностей, которые вы наверняка знаете. Две самые известные из них – изумруд и аквамарин. Это очень красивые камни.
Но конечно же бериллий, который мы используем сегодня, добывается не из изумрудов. А из более дешёвых источников. Наиболее важным из них является фторид бериллия. Это не очень распространённая соль, которая вступает в реакцию с магнием. После чего этот элемент занимает место бериллия в соли, а бериллий высвобождается.
Чистый бериллий стоит довольно дорого: на мировом рынке его цена составляет около 1000 североамериканских долларов за килограмм.
На территории России есть месторождения с большим содержанием бериллиевых минералов. Например – Ермаковское флюорито-бериллиевое месторождение, расположенное в республике Бурятия в 160 километрах от Улан-Удэ. Оно активно разрабатывалось до 1989 года, и содержит к настоящему моменту не менее 40 % неизвлечённой руды. К сожалению, добыча бериллиевых минералов и добыча из них бериллия в промышленных масштабах в настоящее время в нашей стране не происходит.
Месторождения бериллиевых руд есть так же в Мурманской и Свердловской областях.
Но для чего нужен этот хрупкий металл?
Я нужен всем!
Бериллий имеет широкое применение в различных отраслях промышленности и науки, включая:
1 Атомная энергетика: бериллий используется в качестве замедлителя нейтронов в ядерных реакторах, а также как защитный материал в урановых стержнях.
2 Авиационная и космическая промышленность: бериллиевые сплавы обладают лёгкостью, прочностью и устойчивостью к высокой температуре, поэтому они применяются в конструкции летательных аппаратов и космических кораблей.
3 Электроника: бериллий используется в производстве полупроводниковых элементов и термоэлектрических модулей.
4 Оптика: бериллий является отличным материалом для изготовления линз, зеркал и других оптических элементов благодаря своей высокой прочности и низкой дисперсии света.
5 Медицина: бериллиевые соединения используются в диагностике некоторых заболеваний, таких как туберкулез, а также в производстве имплантатов и протезов.
6 Нанотехнологии: бериллий играет важную роль в исследовании наноматериалов благодаря своим электронным и физическим свойствам.
7 Металлургия: бериллий используется в сплавах с другими металлами для улучшения их механических свойств и стойкости к коррозии.
8 Оборудование для производства полупроводников: за счёт высокой теплопроводности и устойчивости к высоким температурам, бериллий используется в оборудовании для производства полупроводниковых элементов, таких как печи для эпитаксиального роста, манипуляторы и держатели для кристаллов.
9 Зеркала для лазеров: благодаря своей лёгкости и высокой прочности, бериллий используется в изготовлении зеркал для лазеров высокой мощности, которые могут выдерживать высокие температуры и не деформироваться.
10 Использование в качестве катализатора: бериллий и его соединения используются в качестве катализаторов в различных химических процессах, таких как газоочистка, производство полиэфирных смол, синтез органических соединений и др. Бериллиевые катализаторы обладают высокой активностью и селективностью, а также хорошей стойкостью к воздействию высоких температур и кислот.
Интересный факт: сегменты зеркала космического телескопа имени Джеймса Уэбба сделаны из чистого бериллия. И сопла некоторых ракет, таких, например, как «Сатурн-5», тоже.
Но есть нюанс
Да, чистый бериллий (не в виде сплавов или химических соединений) используется в таких вещах, как сопла ракет или зеркала космических телескопов. Однако вы не увидите у себя на кухне ложек из чистого бериллия. Но почему? Да потому, что как это ни удивительно, бериллий очень опасен. Много лет назад он использовался при производстве люминесцентных ламп. Но в 1950-х годах это производство было остановлено. Потому что рабочие начали заражаться болезнью, называемой бериллиозом.
Основная проблема с этим металлом заключается в том, что бериллиевая пыль является невероятно канцерогенной. В чистом виде или в солевой форме (например, упомянутый выше фторид бериллия), её вдыхание чрезвычайно опасно. И может запросто вызвать рак лёгких или, если доза велика, симптомы, очень похожие на пневмонию. В дополнение к раку, который, вероятно, разовьётся чуть позже.
Если человек регулярно подвергается воздействию бериллиевой пыли, у него может развиться хроническая бериллиевая болезнь. При ней организм становится очень чувствительным к бериллию и идентифицирует его как чужеродное вещество.
Лейкоциты начинают слипаться в лёгких, чтобы «атаковать» бериллиевую пыль. Они могут накапливаться, образуя «шарики» вокруг частиц бериллия, и эти скопления лейкоцитов становятся гранулемами, которые нарушают нормальную функцию лёгких, сильно затрудняя дыхание. Это заболевание обычно лечат иммунодепрессантами. Однако чувствительность к бериллию неизлечима.
Поэтому люди, которые работают с фторидом бериллия или в отраслях, где используется чистый бериллий (например, в аэрокосмической), носят защитные средства, чтобы избежать воздействия пыли этого металла.
Бериллий весьма полезен во многих его формах. Но столь же и опасен, если не предпринимать никаких мер защиты.
Интересуетесь металлами? Вы можете найти прекрасную книгу про металлы по этой ссылке.
«Реклама». ООО Яндекс, ИНН 7736207543