Populyarnaya biblioteka himicheskih elementov

---

<< Litii | Oglavlenie | Bor >>

Berillii

Izdatel'stvo "Nauka", 1977
Elektronnaya versiya: "Nauka i Tehnika", 2002

Prezhde vsego neskol'ko (ih mozhet byt' gorazdo bol'she!) otvetov na vopros: "Chto mozhet nam dat' berillii?"... Samolet, ves kotorogo vdvoe men'she obychnogo; ...raketnoe toplivo s naivysshim udel'nym impul'som; ...pruzhiny, sposobnye vyderzhat' do 20 milliardov (!) ciklov nagruzki - pruzhiny, ne znayushie ustalosti, prakticheski vechnye.

A v nachale nashego veka v spravochnikah i enciklopediyah o berillii govorilos': "Prakticheskogo primeneniya ne imeet". Otkrytyi eshe v konce XVIII v. berillii 100 s lishnim let ostavalsya "bezrabotnym" elementom, hotya himikam uzhe byli izvestny ego unikal'nye i ochen' poleznye svoistva. Dlya togo chtoby eti svoistva perestali byt' "vesh'yu v sebe", trebovalsya opredelennyi uroven' razvitiya nauki i tehniki. V 30-h godah akademik A.E. Fersman nazyval berillii metallom budushego. Seichas o berillii mozhno i dolzhno govorit' kak o metalle nastoyashego.

Nedorazumenie s periodicheskoi sistemoi

Istoriya elementa N 4 nachalas' s togo, chto ego dolgo ne mogli otkryt'. Mnogie himiki XVIII v. analizirovali berill (osnovnoi mineral berilliya), no nikto iz nih ne smog obnaruzhit' v etom minerale novogo elementa.

Dazhe sovremennomu himiku, vooruzhennomu fotometricheskim, polyarograficheskim, radiohimicheskim, spektral'nym, radioaktivacionnym i fluorimetricheskim metodami analiza, nelegko vyyavit' etot element, slovno pryachushiisya za spinu alyuminiya i ego soedinenii, - nastol'ko pohozhi ih priznaki. Pervym issledovatelyam berilliya prihodilos', razumeetsya, gorazdo trudnee.

No vot v 1798 g. francuzskii himik Lui Nikola Voklen, zanimayas' sravnitel'nym analizom berilla i izumruda, otkryl v nih neizvestnyi okisel - "zemlyu". Ona byla ochen' pohozha na okis' alyuminiya (glinozem), odnako Voklen zametil i otlichiya. Okisel rastvoryalsya v uglekislom ammonii (a okis' alyuminiya ne rastvoryaetsya); sernokislaya sol' novogo elementa ne obrazovyvala kvascov s sernokislym kaliem (a sernokislaya sol' alyuminiya takie kvascy obrazuet). Imenno etoi raznicei v svoistvah Voklen i vospol'zovalsya dlya razdeleniya okislov alyuminiya i neizvestnogo elementa. Redakciya zhurnala "Annales de chimie", opublikovavshego rabotu Voklena, predlozhila dlya otkrytoi im "zemli" nazvanie "glicina" (ot grecheskogo - sladkii) iz-za sladkogo vkusa ee solei. Odnako izvestnye himiki M. Klaprot i A. Ekeberg sochli eto nazvanie neudachnym, tak kak soli ittriya takzhe imeyut sladkovatyi vkus. V ih rabotah "zemlya", otkrytaya Voklenom, nazyvaetsya berillovoi. Tem ne menee, v nauchnoi literature XIX v., vplot' do 60-h godov, element N 4 splosh' i ryadom nazyvaetsya "gliciem", "gliciniem" ili "glyuciniem". Nyne eto nazvanie sohranilos' tol'ko vo Francii.

Interesno otmetit', chto s predlozheniem nazyvat' element N 4 berilliem eshe v 1814 g. vystupal har'kovskii professor F.I. Gize.

Okisel byl poluchen, no eshe dolgoe vremya nikomu ne udavalos' vydelit' berillii v chistom vide. Tol'ko cherez 30 let F. Veler i A. Byussi poluchili nemnogo poroshkoobraznogo metalla deistviem metallicheskogo kaliya na hloristyi berillii, no metall etot soderzhal mnogo primesei. Proshlo eshe pochti 70 let, prezhde chem P. Lebo smog poluchit' (v 1898 g.) chistyi berillii elektrolizom berillievo-ftoristogo natriya.

Shodstvo berilliya s alyuminiem prineslo nemalo hlopot i avtoru periodicheskogo zakona D.I. Mendeleevu. Imenno iz-za etogo shodstva v seredine proshlogo veka berillii schitali trehvalentnym elementom s atomnym vesom 13,8. No, buduchi pomeshen v tablice mezhdu uglerodom i azotom, kak togo treboval ego atomnyi ves, berillii vnosil polnuyu putanicu v zakonomernoe izmenenie svoistv elementov. Eto bylo ser'eznoi ugrozoi periodicheskomu zakonu. Odnako Mendeleev byl uveren v pravil'nosti otkrytoi im zakonomernosti i dokazyval, chto atomnyi ves berilliya opredelen neverno, chto berillii dolzhen byt' ne trehvalentnym, a dvuhvalentnym elementom "s magnezial'nymi svoistvami". Ishodya iz etogo, Mendeleev pomestil berillii vo vtoruyu gruppu periodicheskoi sistemy vmeste s dvuhvalentnymi shelochnozemel'nymi metallami, ispraviv ego atomnyi ves na 9.

Pervoe podtverzhdenie svoih vzglyadov Mendeleev nashel v odnoi iz maloizvestnyh rabot russkogo himika I.V. Avdeeva, kotoryi schital, chto okis' berilliya himicheski podobna okisi magniya. A v konce 70-h godov proshlogo veka shvedskie himiki Lare Frederik Nil'son i Otto Peterson (nekogda byvshie samymi yarymi storonnikami mneniya o trehvalentnom berillii), povtorno opredeliv atomnyi ves berilliya, nashli ego ravnym 9,1.

Tak berillii, byvshii pervym kamnem pretknoveniya na puti periodicheskogo zakona, tol'ko podtverdil ego vseobshnost'. Blagodarya periodicheskomu zakonu stalo bolee chetkim ponyatie o fizicheskoi i himicheskoi sushnosti berilliya. Obrazno govorya, berillii poluchil, nakonec, svoi "pasport".

Seichas berilliem interesuyutsya lyudi mnogih professii. V kazhdoi iz nih - svoi podhod k elementu N 4, svoya "berillievaya" problematika.

Berillii s tochki zreniya geologa

Tipichno redkii element. Na tonnu zemnogo veshestva v srednem prihoditsya lish' 4,2 g berilliya. Eto, konechno, ochen' nemnogo, no i ne tak uzh malo, esli vspomnit', naprimer, chto takogo izvestnogo elementa kak svinec, na Zemle vdvoe men'she, chem berilliya. Obychno berillii vstrechaetsya kak neznachitel'naya primes' v razlichnyh mineralah zemnoi kory. I lish' nichtozhnaya chast' zemnogo berilliya skoncentrirovana v sobstvennyh berillievyh mineralah. Ih izvestno bolee 30, no tol'ko shest' iz nih schitayutsya bolee ili menee rasprostranennymi (berill, hrizoberill, bertrandit, fenakit, gel'vin, danalit). A ser'eznoe promyshlennoe znachenie priobrel poka tol'ko odin berill, izvestnyi cheloveku s glubokoi drevnosti.

Berilly vstrechayutsya v granitnyh pegmatitah, imeyushihsya pochti vo vseh stranah zemnogo shara. Eto krasivye zelenovatye kristally, dostigayushie inogda ochen' bol'shih razmerov; izvestny berilly-giganty vesom do tonny i dlinoi do 9 m.

K sozhaleniyu, pegmatitovye mestorozhdeniya ochen' maly, i dobyvat' tam berill v shirokih promyshlennyh masshtabah ne udaetsya. Odnako est' i drugie istochniki berilliya, v kotoryh ego koncentraciya gorazdo vyshe. Eto tak nazyvaemye pnevmato-gidrotermal'nye mestorozhdeniya (t.e. mestorozhdeniya, obrazovavshiesya v rezul'tate vzaimodeistviya vysokotemperaturnyh parov i rastvorov s opredelennymi tipami gornyh porod).

Prirodnyi berillii sostoit iz edinstvennogo ustoichivogo izotopa ⁹Be. Interesno, chto berillii - edinstvennyi element periodicheskoi sistemy, imeyushii pri chetnom nomere vsego odin stabil'nyi izotop. Izvestny eshe neskol'ko nestabil'nyh, radioaktivnyh izotopov berilliya. (O dvuh iz nih - ¹⁰Be i ⁷Be - budet skazano nizhe.)

Berillii s tochki zreniya metallurga

Svoistva berilliya chashe vsego imenuyutsya "udivitel'nymi", "chudesnymi" i t.p. Otchasti eto spravedlivo, prichem glavnaya "udivitel'nost'" zaklyuchaetsya v sochetanii protivopolozhnyh, inogda, kazalos' by, vzaimoisklyuchayushih svoistv. Berillii obladaet odnovremenno i legkost'yu, i prochnost'yu, i teplostoikost'yu. Etot metall serebristo-serogo cveta v poltora raza legche alyuminiya i v to zhe vremya prochnee special'nyh stalei. Osobenno vazhno, chto berillii i mnogie ego splavy ne utrachivayut poleznyh svoistv pri temperature 700...800^oC i mogut rabotat' v takih usloviyah.

Chistyi berillii ochen' tverd - im mozhno rezat' steklo. K sozhaleniyu, tverdosti soputstvuet hrupkost'.

Berillii ochen' ustoichiv protiv korrozii. Kak i alyuminii, on pokryvaetsya pri vzaimodeistvii s vozduhom tonkoi okisnoi plenkoi, zashishayushei metall ot deistviya kisloroda dazhe pri vysokih temperaturah. Lish' za porogom 800^oC idet okislenie berilliya v masse, a pri temperature 1200^oC metallicheskii berillii sgoraet, prevrashayas' v belyi poroshok BeO.

Berillii legko obrazuet splavy so mnogimi metallami, pridavaya im bol'shuyu tverdost', prochnost', zharostoikost' i korrozionnuyu stoikost'. Odin iz ego splavov - berillievaya bronza - eto material, pozvolivshii reshit' mnogie slozhnye tehnicheskie zadachi.

Berillievymi bronzami nazyvayut splavy medi s 1...3% berilliya. V otlichie ot chistogo berilliya oni horosho poddayutsya mehanicheskoi obrabotke, iz nih mozhno, naprimer, izgotovit' lenty tolshinoi vsego 0,1 mm. Razryvnaya prochnost' etih bronz bol'she, chem u mnogih legirovannyh stalei. Eshe odna primechatel'naya detal': s techeniem vremeni bol'shinstvo materialov, v tom chisle i metally, "ustayut" i teryayut prochnost'. Berillievye bronzy - naoborot. Pri starenii ih prochnost' vozrastaet! Oni nemagnitnye. Krome togo, oni ne iskryat pri udare. Iz nih delayut pruzhiny, ressory, amortizatory, podshipniki, shesterni i mnogie drugie izdeliya, ot kotoryh trebuyutsya bol'shaya prochnost', horoshaya soprotivlyaemost' ustalosti i korrozii, sohranenie uprugosti v shirokom intervale temperatur, vysokie elektro- i teploprovodnye harakteristiki. Odnim iz potrebitelei etogo splava stala aviacionnaya promyshlennost': utverzhdayut, chto v sovremennom tyazhelom samolete naschityvaetsya bol'she tysyachi detalei iz berillievoi bronzy.

Dobavki berilliya oblagorazhivayut splavy na osnove alyuminiya i magniya. Eto ponyatno: plotnost' berilliya vsego 1,82 g/sm³, a temperatura plavleniya - vdvoe vyshe, chem u etih metallov. Samye nebol'shie kolichestva berilliya (dostatochno 0,005%) namnogo umen'shayut poteri magnievyh splavov ot goreniya i okisleniya pri plavke i lit'e. Odnovremenno uluchshaetsya kachestvo otlivok, znachitel'no uproshaetsya tehnologiya.

Vyyasnilos', chto s pomosh'yu berilliya mozhno uvelichivat' prochnost', zhestkost' i zharostoikost' drugih metallov, ne tol'ko vvodya ego v to ili inye splavy. Chtoby predotvratit' bystryi iznos stal'nyh detalei, ih inogda berillizuyut - nasyshayut ih poverhnost' berilliem putem diffuzii. Delaetsya eto tak: stal'nuyu detal' opuskayut v berillievyi poroshok i vyderzhivayut v nem pri 900...1100^oC v techenie 10...15 chasov. Poverhnost' detali pokryvaetsya tverdym himicheskim soedineniem berilliya s zhelezom i uglerodom. Etot prochnyi pancir' tolshinoi vsego 0,15...0,4mm pridaet detalyam zharostoikost' i ustoichivost' k morskoi vode i azotnoi kislote.

Interesnymi svoistvami otlichayutsya i berillidy - intermetallicheskie soedineniya berilliya s tantalom, niobiem, cirkoniem i drugimi tugoplavkimi metallami. Berillidy obladayut isklyuchitel'noi tverdost'yu i stoikost'yu protiv okisleniya. Luchshei tehnicheskoi harakteristikoi berillidov sluzhit tot fakt, chto oni mogut prorabotat' bolee 10 chasov pri temperature 1650^oC.

Berillii s tochki zreniya fizika

V istorii mnogih elementov est' osobye vehi - otkrytiya, posle kotoryh znachenie etih elementov neizmerimo vozrastaet. V istorii berilliya takim sobytiem stalo otkrytie neitrona.

V nachale 30-h godov nemeckie fiziki V. Bote i G. Bekker, bombardiruya berillii al'fa chasticami, zametili tak nazyvaemoe berillievoe izluchenie - ochen' slaboe, no chrezvychaino pronikayushee. Ono, kak bylo dokazano pozzhe, okazalos' potokom neitronov. A eshe pozzhe eto svoistvo berilliya leglo v osnovu "neitronnyh pushek" - istochnikov neitronov, primenyaemyh v raznyh oblastyah nauki i tehniki.

Tak bylo polozheno nachalo izucheniyu atomnoi struktury berilliya. Vyyasnilos', chto ego otlichayut maloe sechenie zahvata neitronov i bol'shoe sechenie ih rasseyaniya. Inymi slovami, berillii (a takzhe ego okis') rasseivaet neitrony, izmenyaet napravlenie ih dvizheniya i zamedlyaet ih skorost' do takih velichin, pri kotoryh cepnaya reakciya mozhet protekat' bolee effektivno. Iz vseh tverdyh materialov berillii schitaetsya luchshim zamedlitelem neitronov.

Krome togo, berillii mozhet vypolnyat' rol' otrazhatelya neitronov: menyat' ih napravlenie, vozvrashat' neitrony v aktivnuyu zonu reaktora, protivodeistvovat' ih utechka. Berilliyu svoistvenna takzhe znachitel'naya radiacionnaya stoikost', sohranyayushayasya i pri ochen' vysokoi temperature.

Na vseh etih svoistvah osnovano primenenie berilliya v atomnoi tehnike - on odin iz samyh neobhodimyh ei elementov.

Zamedliteli i otrazhateli iz berilliya i ego okisi pozvolyayut namnogo umen'shit' razmery aktivnoi zony reaktorov, uvelichit' rabochuyu temperaturu i effektivnee ispol'zovat' yadernoe toplivo. Poetomu, nesmotrya na vysokuyu stoimost' berilliya, ego ispol'zovanie schitayut ekonomicheski opravdannym, osobenno v nebol'shih energeticheskih reaktorah dlya samoletov i morskih sudov.

Okis' berilliya stala vazhnym materialom dlya izgotovleniya obolochek teplovydelyayushih elementov (tvelov) atomnyh reaktorov. V tvelah osobenno velika plotnost' neitronnogo potoka; v nih - samaya vysokaya temperatura, samye bol'shie napryazheniya i vse usloviya dlya korrozii. Poskol'ku uran korrozionno neustoichiv i nedostatochno prochen, ego prihoditsya zashishat' special'nymi obolochkami, kak pravilo, iz BeO.

Bol'shaya teploprovodnost' (v 4 raza vyshe, chem u stali), bol'shaya teploemkost' i zharoprochnost' pozvolyayut ispol'zovat' berillii i ego soedineniya v teplozashitnyh konstrukciyah kosmicheskih korablei. Iz berilliya byla sdelana vneshnyaya teplovaya zashita kapsuly kosmicheskogo korablya "Frendship-7", na kotorom Dzhon Glenn pervym iz amerikanskih kosmonavtov sovershil (posle Yuriya Gagarina i Germana Titova) orbital'nyi polet.

V eshe bol'shei mere kosmicheskuyu tehniku privlekayut v berillii legkost', prochnost', zhestkost', i osobenno - neobyknovenno vysokoe otnoshenie prochnosti k vesu. Poetomu berillii i ego splavy vse shire ispol'zuyutsya v kosmicheskoi, raketnoi i aviacionnoi tehnike.

V chastnosti, blagodarya sposobnosti sohranyat' vysokuyu tochnost' i stabil'nost' razmerov berillievye detali ispol'zuyut v giroskopah - priborah, vhodyashih v sistemu orientacii i stabilizacii raket, kosmicheskih korablei i iskusstvennyh sputnikov Zemli.

Element N 4 primenyaetsya i v drugih oblastyah sovremennoi tehniki, v tom chisle v radioelektronike. V chastnosti, keramika na osnove okisi berilliya stala materialom korpusov tak nazyvaemyh lamp begushei volny - ochen' effektivnyh radiolamp, ne utrativshih svoego znacheniya pod natiskom poluprovodnikov.

Rentgenotehnike metallicheskii berillii dal prekrasnye okna dlya rentgenovskih trubok: blagodarya malomu atomnomu vesu on propuskaet v 17 raz bol'she myagkih rentgenovskih luchei, chem alyuminii takoi zhe tolshiny.

Berillii s tochki zreniya himika

Tipichno amfoteren, t.e. obladaet svoistvami i metalla, i nemetalla. Odnako metallicheskie svoistva vse zhe preobladayut.

S vodorodom berillii ne reagiruet dazhe pri nagrevanii do 1000^oC, zato on legko soedinyaetsya s galogenami, seroi i uglerodom. Iz galogenidov berilliya naibol'shee znachenie imeyut ego ftorid i hlorid, ispol'zuemye v processe pererabotki berillievyh rud.

Berillii horosho rastvoryaetsya vo vseh mineral'nyh kislotah, krome, kak eto ni stranno, azotnoi. Ot nee kak i ot kisloroda, berillii zashishen okisnoi plenkoi.

Okis' berilliya (VeO) obladaet cennymi svoistvami i v nekotoryh sluchayah konkuriruet s samim berilliem.

Vysokaya tugoplavkost' (temperatura plavleniya 2570^oC), znachitel'naya himicheskaya stoikost' i bol'shaya teploprovodnost' pozvolyayut primenyat' okis' berilliya vo mnogih otraslyah tehniki, v chastnosti dlya futerovki besserdechnikovyh indukcionnyh pechei i tiglei dlya plavki razlichnyh metallov i splavov. Interesno, chto okis' berilliya sovershenno inertna po otnosheniyu k metallicheskomu berilliyu. Eto edinstvennyi material, iz kotorogo izgotovlyayut tigli dlya plavki berilliya v vakuume.

Sravnitel'no davno ispol'zuyut okis' berilliya v proizvodstve stekla. Dobavki ee uvelichivayut plotnost', tverdost', pokazatel' prelomleniya i himicheskuyu stoikost' stekol. S pomosh'yu okisi berilliya sozdayut special'nye stekla, obladayushie bol'shoi prozrachnost'yu dlya ul'trafioletovyh i infrakrasnyh luchei.

Steklovolokno, v sostav kotorogo vhodit okis' berilliya, mozhet naiti primenenie v konstrukciyah raket i podvodnyh lodok.

Pri gorenii berilliya vydelyaetsya mnogo tepla - 15 tys. kkal/kg. Poetomu berillii mozhet byt' komponentom vysokoenergeticheskogo raketnogo goryuchego.

Nekotorye soedineniya berilliya sluzhat katalizatorami himicheskih processov. So shelochami berillii reagiruet, obrazuya soli-berillaty, podobnye alyuminatam. Mnogie iz nih imeyut sladkovatyi vkus, no probovat' na yazyk ih nel'zya - pochti vse berillaty yadovity.

Mnogie uchenye schitayut, chto izotopy berilliya ¹⁰Ve i ⁷Be obrazuyutsya ne v nedrah zemli, a v atmosfere - v rezul'tate vozdeistviya kosmicheskih luchei na yadra azota i kisloroda. Neznachitel'nye primesi etih izotopov obnaruzheny v dozhde, snege, vozduhe, v meteoritah i morskih otlozheniyah.

Odnako esli sobrat' voedino ves' ¹⁰Ve, nahodyashiisya v atmosfere, vodnyh basseinah, pochve i na dne okeana, to poluchitsya dovol'no vnushitel'naya cifra - okolo 800 t.

Izotop ¹⁰Be (period poluraspada 2,5^.10⁶ let) predstavlyaet isklyuchitel'nyi interes dlya geohimii i yadernoi meteorologii. Rozhdayas' v atmosfere, na vysote primerno 25 km, atomy ¹⁰Ve vmeste s osadkami popadayut v okean i osedayut na dne. Znaya koncentraciyu ¹⁰Ve vo vzyatoi so dna probe i period poluraspada etogo izotopa, mozhno vychislit' vozrast lyubogo sloya na dne okeana.

Berillii-10 akkumuliruetsya takzhe v morskih ilah i iskopaemyh kostyah (kosti sorbiruyut berillii iz prirodnyh vod). V svyazi s etim vozniklo predpolozhenie o vozmozhnosti opredeleniya vozrasta organicheskih ostatkov po ¹⁰Be. Delo v tom, chto dovol'no shiroko osvoennyi radiouglerodnyi metod neprigoden dlya opredeleniya vozrasta obrazcov v intervale 10⁵...10⁸ let (iz-za bol'shoi raznicy mezhdu periodami poluraspada ¹⁴S i dolgozhivushih izotopov ⁴⁰K, ⁸²Rb, ²³²Th, ²³⁵U i ²³⁸U). Izotop ¹⁰Be kak raz "zapolnyaet" etot razryv.

Zhizn' drugogo radioizotopa - berilliya-7 - znachitel'no koroche: period ego poluraspada raven vsego 53 dnyam. Poetomu ne udivitel'no, chto kolichestvo ego na Zemle izmeryaetsya grammami. Izotop ⁷Be mozhet byt' poluchen i v ciklotrone, no eto dorogo oboidetsya. Poetomu shirokogo primeneniya etot izotop ne poluchil. Ego ispol'zuyut inogda dlya prognozirovaniya pogody. On vypolnyaet rol' svoeobraznoi "metki" vozdushnyh sloev: nablyudaya izmenenie koncentracii ⁷Ve, mozhno opredelit' promezhutok vremeni ot nachala dvizheniya vozdushnyh mass. Eshe rezhe primenyayut ⁷Be v drugih issledovaniyah: himiki - v kachestve radioaktivnogo indikatora, biologi - dlya izucheniya vozmozhnostei bor'by s toksichnost'yu samogo berilliya.

Berillii s tochki zreniya biologa i medika

Berillii obnaruzhen v rasteniyah, proizrastayushih na berilliisoderzhashih pochvah, a takzhe v tkanyah i kostyah zhivotnyh. No esli dlya rasteniya berillii bezvreden, to u zhivotnyh on vyzyvaet tak nazyvaemyi berillievyi rahit. Povyshennoe soderzhanie solei berilliya v pishe sposobstvuet obrazovaniyu v organizme rastvorimogo fosfata berilliya. Postoyanno "pohishaya" fosfaty, berillii tem samym sposobstvuet oslableniyu kostnoi tkani - eto i est' prichina bolezni.

Mnogie soedineniya berilliya yadovity. Oni mogut stat' prichinoi vospalitel'nyh processov na kozhe i berillioza - specificheskogo zabolevaniya, vyzyvaemogo vdyhaniem berilliya i ego soedinenii. Pri kratkovremennom vdyhanii bol'shih koncentracii rastvorimyh soedinenii berilliya voznikaet ostryi berillioz, predstavlyayushii soboi razdrazhenie dyhatel'nyh putei, inogda soprovozhdayusheesya otekom legkih i udush'em. Est' i hronicheskaya raznovidnost' berillioza. Dlya nee harakterny menee rezkie simptomy, no bol'shie narusheniya v funkciyah vsego organizma.

Dopustimye predely soderzhaniya berilliya v vozduhe ochen' maly - vsego 0,001 mg/m³. Eto znachitel'no men'she dopustimyh norm dlya bol'shinstva metallov, dazhe takih toksichnyh, kak svinec.

Dlya lecheniya berillioza primenyayut chashe vsego himicheskie soedineniya, svyazyvayushie iony berilliya i sposobstvuyushie ih vyvedeniyu iz organizma.

Tri "no" berilliya

Eta glava ne oznachaet, chto vse predydushee - tol'ko "teoriya". No, k sozhaleniyu, faktory, ogranichivayushie primenenie berilliya, vpolne real'ny, i ne uchityvat' ih nel'zya.

Eto prezhde vsego hrupkost' metalla. Ona namnogo uslozhnyaet process ego mehanicheskoi obrabotki, zatrudnyaet poluchenie bol'shih listov berilliya i slozhnyh profilei, neobhodimyh v teh ili inyh konstrukciyah. Predprinimayutsya upornye popytki ustranit' etot nedostatok. No, nesmotrya na nekotorye uspehi (izgotovlenie metalla vysokoi chistoty, razlichnye tehnologicheskie usovershenstvovaniya), poluchenie plastichnogo berilliya prodolzhaet ostavat'sya trudnoi problemoi.

Vtoroe - toksichnost' berilliya.

Tshatel'nyi kontrol' za chistotoi vozduha, osobye sistemy ventilyacii, vozmozhno bol'shaya avtomatizaciya proizvodstva - vse eto pozvolyaet uspeshno borot'sya s toksichnost'yu elementa N 4 i ego soedinenii.

I nakonec, tret'e i ochen' vazhnoe "no" berilliya - ego vysokaya stoimost'. Cena 1 kg berilliya v SShA seichas okolo 150 dollarov, t.e. berillii v neskol'ko raz dorozhe titana.

Odnako rost potrebleniya vsegda privodit k tehnologicheskim usovershenstvovaniyam, kotorye v svoyu ochered' sposobstvuyut umen'sheniyu izderzhek proizvodstva i ceny. V budushem spros na berillii vozrastet eshe bol'she: ved' etot metall chelovechestvo nachalo primenyat' chut' bol'she 40 let nazad. I, konechno, dostoinstva elementa N 4 voz'mut verh nad ego nedostatkami.

Iz dokumentov proshlogo

Vos'midesyatye gody proshlogo veka - vremya ozhivlennyh nauchnyh sporov ob atomnom vese berilliya.

D.I. Mendeleev pisal po etomu povodu:

"Nedorazumenie dlilos' neskol'ko let. Ne raz mne prihodilos' slyshat' o tom, chto vopros ob atomnom vese berilliya grozit pokolebat' obshnost' periodicheskogo zakona, mozhet potrebovat' glubokih v nem preobrazovanii. V nauchnom raznorechii, kasayushemsya berilliya, prinyali uchastie mnogie sily, konechno, potomu imenno, chto delo shlo o predmete bolee mnogoznachitel'nom, chem atomnost' sravnitel'no redkogo elementa; periodicheskii zakon raz'yasnyalsya v etih raznorechiyah, i vzaimnaya svyaz' elementov raznyh grupp stala bolee ochevidnoi, chem bylo kogda-libo".

Dolgoe vremya glavnymi protivnikami dvuh valentnosti berilliya byli shvedskie himiki professora L.F. Nil'son i O. Peterson. V 1878 g. oni opublikovali stat'yu "O poluchenii i valentnosti berilliya", v konce kotoroi byli takie slova: "...nashe mnenie ob istinnom atomnom vese i himicheskoi prirode etogo metalla protivorechit tak nazyvaemomu periodicheskomu zakonu, kotoryi Mendeleev prednachertal dlya vseh elementov, a imenno ne tol'ko potomu, chto pri Be = 13,8 metall etot edva li mozhet byt' pomeshen v mendeleevskuyu sistemu, no i potomu, chto togda element s atomnym vesom 9,2, kak eto trebuet periodicheskii zakon, v sisteme otsutstvoval by i, po-vidimomu, eshe dolzhen byt' otkryt".

V zashitu periodicheskogo zakona vystupil cheshskii himik Boguslav Brauner, schitavshii, chto izvestnyi zakon Dyulonga i Pti, kotorym pol'zovalis' shvedskie himiki, imeet nekotorye otstupleniya v oblasti malyh atomnyh vesov, k kotoroi sobstvenno i otnositsya berillii. Krome togo, Brauner sovetoval Nil'sonu i Petersonu opredelit' plotnost' parov hloristogo berilliya, schitaya, chto kolichestvennoe opredelenie etoi harakteristiki pomozhet tochno ustanovit' prinadlezhnost' elementa k toi ili inoi gruppe periodicheskoi sistemy. Kogda shvedskie himiki povtorili svoi opyty i prodelali to, chto sovetoval im Brauner, oni ubedilis' v pravote Mendeleeva. V stat'e, otrazhavshei rezul'taty etoi raboty, Nil'son i Peterson napisali: "...my dolzhny otkazat'sya ot ranee zashishavshegosya nami mneniya o tom, chto berillii trehvalentnyi element... Odnovremenno my priznaem pravil'nost' periodicheskogo zakona i v etom vazhnom sluchae".

V 1884 g. Nil'son pisal Mendeleevu: "...ne mogu ne vyrazit' Vam moego serdechnogo pozdravleniya po povodu togo, chto i v etom sluchae, kak i vo mnogih drugih, sistema opravdala sebya".

Pozdnee v odnom iz izdanii "Osnov himii" D.I. Mendeleev otmetil, chto "Nil'son i Peterson - odni iz glavnyh zashitnikov trehatomnosti berilliya... dostavili opytnye dokazatel'stva v pol'zu dvuhatomnosti berilliya i, gromko vyskazav eto, pokazali, chto v nauke istina, dazhe pri raznorechiyah, odinakovo doroga vsem, hotya by sperva i otricalas' temi, kto ee utverdil".

Dragocennye berilly

Osnovnoi mineral berilliya - berill otnositsya, kak izvestno, k poludragocennym kamnyam. No kogda govoryat o chetyreh ego raznovidnostyah - izumrude, akvamarine, vorob'evite i geliodore, to pristavku "polu" otbrasyvayut. Izumrudy, osobenno vesom bol'she 5 karatov, cenyatsya ne men'she brilliantov.

Chem otlichayutsya eti kamni ot obychnogo berilla? Ved' formula ih ta zhe - Al₂Be₃(Si₆O₁₈). No eta formula ne uchityvaet primesei, kotorye, sobstvenno, i prevrashayut poludragocennye kamni v dragocennye. Akvamarin okrashen ionami dvuhvalentnogo zheleza, v izumrude (on zhe smaragd) krome Fe²⁺ est' neznachitel'naya primes' okisi hroma. Rozovyi cvet vorob'evita ob'yasnyaetsya primes'yu soedinenii ceziya, rubidiya i dvuhvalentnogo marganca, a zolotisto-zheltyi geliodor okrashen ionami trehvalentnogo zheleza.

Dragocennyi metall iz poludragocennogo kamnya

Vysokaya stoimost' berilliya ob'yasnyaetsya ne tol'ko ogranichennost'yu syr'evyh resursov, no i slozhnostyami tehnologii polucheniya chistogo metalla. Osnovnoi metod proizvodstva berilliya - vosstanovlenie ego ftorida metallicheskim magniem. Ftorid poluchayut iz gidrookisi, a gidrookis' iz berillovogo koncentrata. Uzhe pervyi progon etoi tehnologicheskoi lestnicy sostoit iz neskol'kih stupenei: koncentrat podvergayut termoobrabotke, izmel'cheniyu, zatem na nego posledovatel'no deistvuyut sernoi kislotoi, vodoi, rastvorami ammiaka i edkogo natra, special'nymi kompleksoobrazovatelyami.

Poluchivshiisya berillat natriya gidrolizuyut i na centrifuge otdelyayut gidrookis'.

Gidrookis' prevrashaetsya vo ftorid tozhe lish' posle neskol'kih operacii, kazhdaya iz kotoryh dostatochno slozhna i trudoemka. Vosstanovlenie magniem idet pri temperature 900^oC, hod processa tshatel'no kontroliruetsya. Vazhnaya detal': teplo, vydelyayusheesya v reakcii, pogloshaetsya s toi zhe skorost'yu, chto i vydelyaetsya. Poluchennyi zhidkii metall vylivayut v grafitovye izlozhnicy, no on zagryaznen shlakom, i poetomu ego eshe raz pereplavlyayut v vakuume.

Berillii v bytu

Sfery primeneniya berilliya ne ogranichivayutsya "vysokoi" tehnikoi. S izdeliyami iz nikel'-berillievyh splavov (soderzhanie Be ne prevyshaet 1,5%) mozhno vstretit'sya i v povsednevnoi zhizni. Iz etih splavov izgotavlivayut hirurgicheskie instrumenty, igly dlya podkozhnyh in'ekcii, litye metallicheskie zuby. Iz splava "elinvar" (nikel', berillii, vol'fram) v Shveicarii delayut pruzhiny dlya chasov. Medno-berillievyi splav v SShA ispol'zuyut dlya izgotovleniya vtulok pishushego mehanizma sharikovyh ruchek.

Iskusstvennye izumrudy

Poluchit' izumrudy iskusstvennym putem gorazdo trudnee, chem bol'shinstvo drugih dragocennyh kamnei. Glavnaya prichina v tom, chto berill - slozhnoe kompleksnoe soedinenie. Odnako uchenye smogli imitirovat' prirodnye usloviya, v kotoryh proishodilo obrazovanie minerala: izumrudy "rozhdayutsya" pri ochen' vysokom davlenii (150 tys. atm.) i vysokoi temperature (1550^oC). Iskusstvennye izumrudy mogut ispol'zovat'sya v elektronike.

Berillii i sverhprovodimost'

Seichas izvestno bolee tysyachi materialov, priobretayushih pri temperature, blizkoi k absolyutnomu nulyu, svoistvo sverhprovodimosti. V ih chisle - metallicheskii berillii. Buduchi skondensirovan v vide tonkoi plenki na holodnuyu podlozhku, berillii stanovitsya sverhprovodnikom pri temperature okolo 8 K.

Berillii v celebnom sredstve

V 1964 g. gruppa sovetskih himikov vo glave s vice-prezidentom Akademii nauk Tadzhikskoi SSR, doktorom himicheskih nauk K.T. Poroshinym provela himicheskii analiz drevnego celebnogo sredstva "mumie". Okazalos', chto eto veshestvo slozhnogo sostava, prichem v chisle mnogih elementov, soderzhashihsya v mumie, est' i berillii.

Geografiya mestorozhdenii berilliya

Berillievoe syr'e imeetsya vo mnogih stranah mira. Naibolee krupnye mestorozhdeniya ego nahodyatsya v Brazilii i Argentine. Na ih dolyu prihoditsya primerno 40% dobychi berilla v kapitalisticheskih stranah. Znachitel'nye zapasy berillievyh rud imeyutsya takzhe v stranah Afriki i v Indii.

Vplot' do poslednego vremeni krupnozernistyi berill dobyvali vruchnuyu. V Brazilii takim kustarnym sposobom i seichas ezhegodno dobyvaetsya do 3000 t koncentrata.

Lish' nedavno byli predlozheny novye metody flotacii, pozvolyayushie ispol'zovat' nerentabel'nye ranee mestorozhdeniya melkozernistogo berilla.

Berillii i "atomnaya igla"

Teploizolyacionnye svoistva okisi berilliya mogut prigodit'sya i pri issledovanii zemnyh glubin. Tak, sushestvuet proekt vzyatiya prob iz mantii Zemli s glubin do 32 km s pomosh'yu tak nazyvaemoi atomnoi igly. Eto miniatyurnyi atomnyi reaktor diametrom vsego 60 sm. Reaktor dolzhen byt' zaklyuchen v teploizoliruyushii futlyar iz okisi berilliya s tyazhelym vol'framovym nakonechnikom.

Princip deistviya atomnoi igly zaklyuchaetsya v sleduyushem: vysokie temperatury, sozdavaemye v reaktore (svyshe 1100^oC), vyzovut plavlenie skal'nyh porod i prodvizhenie reaktora k centru Zemli. Na glubine primerno 32 km tyazheloe vol'framovoe ostrie dolzhno otdelit'sya, a reaktor, stav bolee legkim, chem okruzhayushie ego porody, voz'met proby s nedostizhimyh poka glubin i "vsplyvet" na poverhnost'.

---

<< Litii | Oglavlenie | Bor >>

Publikacii s klyuchevymi slovami: himicheskie elementy - atomy - periodicheskaya tablica Mendeleeva Publikacii so slovami: himicheskie elementy - atomy - periodicheskaya tablica Mendeleeva
Sm. takzhe: Proishozhdenie himicheskih elementov Konferenciya v chest' 150-letiya tablicy Mendeleeva Otkuda poyavilis' himicheskie elementy? Otkuda proizoshli himicheskie elementy? Stepeni desyatki Ostatok sverhnovoi Kassiopeya A v rentgenovskih luchah Tumannost' Rozetka v svete atomov vodoroda, kisloroda, sery Vse publikacii na tu zhe temu >>