Beryllium (Be), trước đây (cho đến năm 1957) glucinium, nguyên tố hóa học, thành phần nhẹ nhất trong các kim loại kiềm thổ thuộc nhóm 2 (IIa) của bảng tuần hoàn, được sử dụng trong luyện kim như một chất làm cứng và trong nhiều ứng dụng ngoài vũ trụ và hạt nhân.
kim loại kiềm thổ
Các nguyên tố là berili (Be), magiê (Mg), canxi (Ca), strontium (Sr), barium (Ba) và radium (Ra).
Thuộc tính nguyên tố
| số nguyên tử | 4 |
|---|---|
| trọng lượng nguyên tử | 9,0122 |
| độ nóng chảy | 1.287 ° C (2.349 ° F) |
| điểm sôi | 2.471 ° C (4.480 ° F) |
| trọng lượng riêng | 1,85 ở 20 ° C (68 ° F) |
| trạng thái oxy hóa | +2 |
| cấu hình electron | 1s 2 2s 2 |
Xuất hiện, tính chất và sử dụng
Beryllium là một kim loại màu xám thép khá giòn ở nhiệt độ phòng, và tính chất hóa học của nó có phần giống với nhôm. Nó không xảy ra trong tự nhiên. Beryllium được tìm thấy trong beryl và ngọc lục bảo, khoáng chất được người Ai Cập cổ đại biết đến. Mặc dù từ lâu người ta đã nghi ngờ rằng hai khoáng chất tương tự nhau, xác nhận hóa học về điều này đã không xảy ra cho đến cuối thế kỷ 18. Emerald hiện được biết đến là một loại beryl xanh. Beryllium được phát hiện (1798) là oxit bởi nhà hóa học người Pháp Nicolas-Louis Vauquelin trong beryl và ngọc lục bảo và được phân lập (1828) là kim loại độc lập bởi nhà hóa học người Đức Friedrich Wöhler và nhà hóa học người Pháp Antoine AB Bussy bằng cách khử clorua của nó bằng kali. Beryllium phân bố rộng rãi trong lớp vỏ Trái đất và được ước tính xảy ra trong các loại đá lửa của Trái đất tới mức 0,0002%. Sự phong phú vũ trụ của nó là 20 trên thang đo trong đó silicon, tiêu chuẩn, là 1.000.000. Hoa Kỳ có khoảng 60 phần trăm beryllium của thế giới và cho đến nay là nhà sản xuất beryllium lớn nhất; các nước sản xuất lớn khác bao gồm Trung Quốc, Mozambique và Brazil.
Có khoảng 30 khoáng chất được công nhận có chứa beryllium, bao gồm beryl (Al 2 Be 3 Si 6 O 18, một silicat nhôm beryllium), bertrandite (Be 4 Si 2 O 7 (OH) 2, beryllium silicate), phenakite (Be 2 SiO 4) và chrysoberyl (BeAl 2 O 4). (Các dạng beryl, ngọc lục bảo và aquamarine quý giá, có thành phần gần giống như đã nêu ở trên, nhưng quặng công nghiệp chứa ít beryllium; hầu hết beryl thu được dưới dạng sản phẩm phụ của các hoạt động khai thác khác, với các tinh thể lớn hơn được lấy ra bằng tay.) Beryl và bertrandite đã được tìm thấy với số lượng đủ để tạo thành quặng thương mại mà từ đó beryllium hydroxide hoặc beryllium oxide được sản xuất công nghiệp. Việc khai thác beryllium rất phức tạp bởi thực tế là beryllium là thành phần thứ yếu trong hầu hết các quặng (5% khối lượng ngay cả trong beryl tinh khiết, ít hơn 1% khối lượng trong bertrandite) và liên kết chặt chẽ với oxy. Điều trị bằng axit, rang bằng fluoride phức tạp và chiết xuất chất lỏng lỏng đều được sử dụng để cô đặc beryllium dưới dạng hydroxit của nó. Các hydroxit được chuyển đổi thành florua thông qua ammonium beryllium fluoride và sau đó được nung nóng với magiê để tạo thành beryllium nguyên tố. Ngoài ra, hydroxit có thể được đun nóng để tạo thành oxit, do đó có thể được xử lý bằng carbon và clo để tạo thành clorua beryllium; điện phân clorua nóng chảy sau đó được sử dụng để sản xuất kim loại. Các yếu tố được tinh chế bằng cách nóng chảy chân không.
Beryllium là kim loại nhẹ ổn định duy nhất có điểm nóng chảy tương đối cao. Mặc dù nó dễ dàng bị tấn công bởi các chất kiềm và axit không oxy hóa, beryllium nhanh chóng tạo thành một màng bề mặt oxit bám dính để bảo vệ kim loại khỏi quá trình oxy hóa không khí trong điều kiện bình thường. Các tính chất hóa học này, cùng với tính dẫn điện tuyệt vời, khả năng dẫn nhiệt và dẫn nhiệt cao, tính chất cơ học tốt ở nhiệt độ cao và mô đun đàn hồi rất cao (lớn hơn một phần ba so với thép), làm cho nó có giá trị cho các ứng dụng kết cấu và nhiệt. Sự ổn định kích thước của Beryllium và khả năng đánh bóng cao đã giúp nó trở nên hữu ích cho gương và cửa chớp máy ảnh trong các ứng dụng không gian, quân sự và y tế và trong sản xuất chất bán dẫn. Do trọng lượng nguyên tử thấp, beryllium truyền tia X 17 lần cũng như nhôm và đã được sử dụng rộng rãi trong việc chế tạo cửa sổ cho các ống tia X. Beryllium được chế tạo thành con quay hồi chuyển, gia tốc kế và các bộ phận máy tính cho các thiết bị dẫn đường quán tính và các thiết bị khác cho tên lửa, máy bay và phương tiện vũ trụ, và nó được sử dụng cho trống phanh hạng nặng và các ứng dụng tương tự trong đó tản nhiệt tốt là rất quan trọng. Khả năng làm chậm neutron nhanh của nó đã tìm thấy ứng dụng đáng kể trong các lò phản ứng hạt nhân.
Phần lớn berili được sử dụng như một thành phần có tỷ lệ thấp của hợp kim cứng, đặc biệt với đồng là thành phần chính mà còn với hợp kim gốc niken và sắt, cho các sản phẩm như lò xo. Beryllium-đồng (2 phần trăm beryllium) được chế tạo thành các công cụ để sử dụng khi châm ngòi có thể nguy hiểm, như trong các nhà máy bột. Beryllium tự nó không làm giảm sự phát sáng, nhưng nó tăng cường sức mạnh cho đồng (theo hệ số 6), không tạo ra tia lửa khi va chạm. Một lượng nhỏ beryllium được thêm vào các kim loại có thể oxy hóa tạo ra lớp màng bảo vệ bề mặt, làm giảm tính dễ cháy trong magiê và làm xỉn màu trong hợp kim bạc.
Các neutron được phát hiện (1932) bởi nhà vật lý người Anh Sir James Chadwick khi các hạt được đẩy ra từ beryllium bị bắn phá bởi các hạt alpha từ nguồn radium. Kể từ đó, berili trộn với một nguồn phát alpha như radium, plutonium hoặc Americaium đã được sử dụng làm nguồn neutron. Các hạt alpha được giải phóng bởi sự phân rã phóng xạ của các nguyên tử radium phản ứng với các nguyên tử beryllium để cung cấp, trong số các sản phẩm, neutron có dải năng lượng rộng có thể lên tới khoảng 5 × 10 6 volt điện tử (eV). Tuy nhiên, nếu radium được đóng gói, do đó, không có hạt alpha nào chạm tới beryllium, neutron năng lượng dưới 600.000 eV được tạo ra bởi bức xạ gamma xuyên thấu hơn từ các sản phẩm phân rã của radium. Các ví dụ quan trọng trong lịch sử về việc sử dụng các nguồn neutron beryllium / radium bao gồm sự bắn phá uranium của các nhà hóa học người Đức Otto Hahn và Fritz Strassmann và nhà vật lý sinh ra người Áo Lise Meitner, dẫn đến việc phát hiện ra phân hạch hạt nhân (1939), và kích hoạt uranium về phản ứng chuỗi phân hạch có kiểm soát đầu tiên của nhà vật lý người Ý Enrico Fermi (1942).
Đồng vị duy nhất xuất hiện tự nhiên là beryllium-9 ổn định, mặc dù có 11 đồng vị tổng hợp khác được biết đến. Thời gian bán hủy của chúng dao động từ 1,5 triệu năm (đối với beryllium-10, trải qua quá trình phân rã beta) đến 6,7 × 10 −17 giây đối với beryllium-8 (phân rã bởi phát xạ hai proton). Sự phân rã của beryllium-7 (chu kỳ bán rã 53,2 ngày) ở Mặt trời là nguồn gốc của neutrino mặt trời quan sát được.
![Bộ phim Phù thủy xứ Oz của Fleming và Vidor [1939]](https://images.thetopknowledge.com/img/entertainment-pop-culture/7/wizard-oz-film-fleming.jpg "Bộ phim Phù thủy xứ Oz của Fleming và Vidor [1939]")
