Beryllium (Be), tidligere (indtil 1957) glucinium, kemisk element, det letteste medlem af jordalkalimetallerne i gruppe 2 (IIa) i det periodiske system, der blev brugt i metallurgi som hærder og i mange ydre rum og nukleare anvendelser.
jordalkalimetal
Elementerne er beryllium (Be), magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba) og radium (Ra).
Elementegenskaber
| Atom nummer | 4 |
|---|---|
| atomvægt | 9,0122 |
| smeltepunkt | 1.287 ° C (2.349 ° F) |
| kogepunkt | 2.471 ° C (4.480 ° F) |
| specifik tyngdekraft | 1,85 ved 20 ° C (68 ° F) |
| oxidationstilstand | +2 |
| elektronkonfiguration | 1s 2 2s 2 |
Forekomst, egenskaber og anvendelser
Beryllium er et stålgrå metal, der er ret sprødt ved stuetemperatur, og dets kemiske egenskaber ligner noget aluminium. Det forekommer ikke frit i naturen. Beryllium findes i beryl og smaragd, mineraler, der var kendt af de gamle egyptere. Selvom det længe havde været mistanke om, at de to mineraler var ens, forekom kemisk bekræftelse af dette først i slutningen af 1700-tallet. Emerald er nu kendt for at være en grøn sort af beryl. Beryllium blev opdaget (1798) som oxiden af den franske kemiker Nicolas-Louis Vauquelin i beryl og i smaragder og blev isoleret (1828) som metallet uafhængigt af den tyske kemiker Friedrich Wöhler og den franske kemiker Antoine AB Bussy ved reduktion af dets klorid med kalium. Beryllium er vidt distribueret i jordskorpen og skønnes at forekomme i jordens stødende klipper i størrelsesordenen 0,0002 procent. Dens kosmiske overflod er 20 i skalaen, hvor silicium, standarden, er 1.000.000. De Forenede Stater har omkring 60 procent af verdens beryllium og er den klart største producent af beryllium; andre store producerende lande inkluderer Kina, Mozambique og Brasilien.
Der er omkring 30 anerkendte mineraler, der indeholder beryllium, herunder beryl (Al 2 Be 3 Si 6 O 18, et beryllium aluminiumsilicat), bertrandit (Be 4 Si 2 O 7 (OH) 2, et beryllium silicat), fenakit (Be 2 SiO 4), og chrysoberyl (Beal 2 O 4). (De dyrebare former for beryl, smaragd og akvamarin har en sammensætning, der nærmer sig den ovenfor anførte, men industrielle malm indeholder mindre beryllium; det meste beryl fås som et biprodukt fra andre minedrift, hvor de større krystaller vælges for hånd.) Beryl og bertrandit er fundet i tilstrækkelige mængder til at udgøre kommercielle malme, hvorfra berylliumhydroxid eller berylliumoxid fremstilles industrielt. Ekstraktionen af beryllium kompliceres af det faktum, at beryllium er en mindre bestanddel i de fleste malme (5 vægtprocent, selv i ren beryl, mindre end 1 vægtprocent i bertrandit) og er tæt bundet til ilt. Behandling med syrer, ristning med komplekse fluorider og væske-væskeekstraktion er alle blevet anvendt til at koncentrere beryllium i form af dets hydroxid. Hydroxidet omdannes til fluorid via ammonium berylliumfluorid og opvarmes derefter med magnesium til dannelse af elementært beryllium. Alternativt kan hydroxidet opvarmes til dannelse af oxidet, som igen kan behandles med carbon og chlor til dannelse af berylliumchlorid; elektrolyse af det smeltede chlorid bruges derefter til at fremstille metallet. Elementet renses ved vakuumsmeltning.
Beryllium er det eneste stabile lette metal med et relativt højt smeltepunkt. Selvom det let angribes af alkalier og ikke-oxiderende syrer, danner beryllium hurtigt en vedhæftet oxidoverfladefilm, der beskytter metallet mod yderligere luftoxidation under normale forhold. Disse kemiske egenskaber kombineret med dens fremragende elektriske ledningsevne, høje varmekapacitet og konduktivitet, gode mekaniske egenskaber ved forhøjede temperaturer og meget høj elasticitetsmodul (en tredjedel større end stål) gør dem værdifulde til strukturelle og termiske anvendelser. Berylliums dimensionelle stabilitet og dens evne til at tage en høj polering har gjort det nyttigt til spejle og kameralåger i rummet, militær og medicinsk anvendelse og til fremstilling af halvleder. På grund af sin lave atomvægt transmitterer beryllium røntgenstråler 17 gange såvel som aluminium og er blevet udbredt brugt til fremstilling af vinduer til røntgenrør. Beryllium fremstilles i gyroskoper, accelerometre og computerdele til inertielle føringsinstrumenter og andre apparater til missiler, fly og rumkøretøjer, og det bruges til kraftige bremsetromler og lignende applikationer, hvor en god køleplade er vigtig. Dens evne til at bremse hurtige neutroner har fundet betydelig anvendelse i atomreaktorer.
Meget beryllium bruges som en lav procentdel af hårde legeringer, især med kobber som hovedbestanddel, men også med nikkel- og jernbaserede legeringer, til produkter som fjedre. Beryllium-kobber (2 procent beryllium) gøres til værktøjer til brug, når gnister kan være farlige, som i pulverfabrikker. Beryllium i sig selv reducerer ikke gnister, men det styrker kobberet (med en faktor 6), som ikke danner gnister ved anslag. Små mængder beryllium tilsat oxiderbare metaller genererer beskyttende overfladefilm, reducerer antændelighed i magnesium og pletter i sølvlegeringer.
Neutroner blev opdaget (1932) af den britiske fysiker Sir James Chadwick som partikler, der blev sprøjtet ud fra beryllium bombarderet af alfapartikler fra en radiumkilde. Siden da er beryllium blandet med en alfa-emitter såsom radium, plutonium eller americium blevet brugt som en neutronkilde. Alfa-partiklerne frigivet ved radioaktivt henfald af radiumatomer reagerer med atomer af beryllium og giver blandt produkterne neutroner med et bredt spektrum af energier - op til ca. 5 × 106 6 elektron volt (eV). Hvis radium imidlertid er indkapslet, således at ingen af alfapartiklerne når beryllium, produceres neutroner med energi mindre end 600.000 eV af den mere penetrerende gammastråling fra henfaldsprodukterne af radium. Historisk vigtige eksempler på brugen af beryllium / radium neutronkilder inkluderer bombardering af uran af de tyske kemikere Otto Hahn og Fritz Strassmann og den østrigsk-fødte fysiker Lise Meitner, som førte til opdagelsen af nuklear fission (1939) og udløsningen i uran af den første kontrollerede fissionskædereaktion fra den italienske fysiker Enrico Fermi (1942).
Den eneste naturligt forekommende isotop er den stabile beryllium-9, skønt 11 andre syntetiske isotoper er kendt. Deres halveringstid varierer fra 1,5 millioner år (for beryllium-10, der gennemgår beta-forfald) til 6,7 × 10 −17 sekund for beryllium-8 (som henfalder ved to-protonemission). Forfaldet af beryllium-7 (53,2-dages halveringstid) i solen er kilden til observerede solneutrinoer.
