Kaip sužinoti, kiek žmogus turi berilio. Berilis

Aplinkos tarša beriliu taip pat siejama su pramonės plėtra. Berilis tarnauja kaip neutronų šaltinis branduoliniuose reaktoriuose. Kai šio elemento koncentracija siekia 0,01 mg 1 m3 oro, gali atsirasti apsinuodijimo požymių:

• liejyklų darbuotojų karščiavimas, kuris praeina per 24-48 valandas;
• toksinė pneumonija, kuri gali pasireikšti net kelerius metus po apsinuodijimo beriliu;
• lėtinis apsinuodijimas beriliu – beriliozė, arba pramoninė plaučių sarkoidozė.

Statistika rodo, kad 100 tokių apsinuodijimų paprastai miršta po 10.

Berilis priklauso neradioaktyviems elementams. Tačiau pastaruoju metu jo sunaudojimas išaugo apie 500% (o boro – 78%, chromo – 50%, vario – 30%, mangano – 45%, nikelio – 70%, cinko – 44%).

Berilis yra retas elementas mūsų planetoje. Jis turi daug vertingų savybių: yra labai lengvas (4,5 karto lengvesnis už geležį) ir tam tikromis sąlygomis tampa turtingu neutronų šaltiniu. Taigi Enrico Fermi eksperimentuose panaudojo radžio ir berilio preparatus, kurie pasauliui padovanojo pirmąjį reaktorių. Berilis nerūdija!

Daugelį metų berilis kartu su cinku buvo užpildytas spalvotais gatvių žibintais, kurių šviesa, kaip vėliau paaiškėjo, buvo kenksminga.

Ir dar viena berilio savybė: jo milteliai, nuolat naudojami raketų kuro mišiniuose, degdami išskiria daug energijos. Tačiau visus jo pranašumus nusveria vienas trūkumas: berilis yra nuodingas net ir labiausiai minimalūs kiekiai. Tai neigiamai veikia seksualines funkcijas.

Intensyvus berilio naudojimas pramonėje, įskaitant gynybą, kelia rimtą nerimą gydytojams, mitybos specialistams ir šalies gyventojams.

Berilis organizme

Berilis yra toksiškas cheminis elementas. Berilis į žmogaus organizmą gali patekti tiek su maistu, tiek per plaučius. Vidutinė berilio paros norma yra 10-20 mcg. Tirpioje formoje patekęs į virškinamąjį traktą, berilis sąveikauja su fosfatais ir sudaro blogai tirpų junginį Be3(PO4)2 arba su epitelio ląstelių baltymais susijungia į stiprius baltymus. Todėl berilio absorbcija virškinimo trakte žarnyno traktas yra mažas ir svyruoja nuo 4 iki 10% gaunamos sumos. Šis rodiklis taip pat priklauso nuo rūgštingumo skrandžio sulčių. Bendras kiekis berilio kiekis suaugusio žmogaus organizme svyruoja nuo 0,4 iki 40 mcg. Berilio nuolat yra kraujyje, kaulų ir raumenų audiniuose (0,001-0,003 μg/g) ir kituose organuose. Nustatyta, kad berilis gali nusėsti plaučiuose, kepenyse, limfmazgiuose, kauluose ir miokarde. Berilis iš organizmo išsiskiria daugiausia su šlapimu (daugiau nei 90%).

Berilis gali dalyvauti reguliuojant fosforo-kalcio apykaitą ir palaikant organizmo imuninę būklę. Nustatyta, kad berilio junginių aktyvumas aiškiai pasireiškia įvairiais biocheminiais virsmais, susijusiais su neorganinių fosfatų dalyvavimu.

Padidėjęs berilio kiekis maiste skatina berilio fosfato susidarymą. Sistemingai „imdamas“ fosfatus iš svarbiausios kaulų dalies, kalcio fosfatas, berilis taip silpnina kaulinį audinį ir prisideda prie jo naikinimo. Eksperimentiškai žinoma, kad šio elemento patekimas į gyvūnus sukelia „berilio“ rachitą.

Įrodyta, kad net nedidelis berilio kiekis kauluose sukelia jų minkštėjimą (beriliozę). Vietomis parenterinis vartojimas berilis ardo aplinkinius audinius, iš čia berilis išsiskiria labai lėtai. Galiausiai berilis nusėda į skeletą ir kepenis.

Autorius šiuolaikinės idėjos Berilis yra toksiškas, kancerogeninis ir mutageninis elementas. Patogeninis berilio poveikis pastebimas, kai jo įkvepiama koncentracijomis, kurios 2 ar daugiau kartų viršija MPC. Berilio druskos, kurių koncentracija yra 1 µmol/l, specifiškai slopina šarminės fosfatazės aktyvumą ir slopina kitus fermentus. Imunotoksinės berilio savybės buvo gana gerai ištirtos. Patologijoje išskiriamas ūminis ir lėtinis apsinuodijimas beriliu. Pavyzdžiui, žinoma, kad berilio junginių pašalinimas iš organizmo (ypač iš limfoidinės sistemos organų, kur jie kaupiasi) vyksta itin lėtai, daugiau nei 10 metų. Padidėjęs lygis berilio randama darbuotojų, kurie darbe susiduria su šiuo elementu, šeimose.

Berilio pertekliaus organizme požymiai

• plaučių audinio pažeidimas (fibrozė, sarkoidozė);
• odos pažeidimai - egzema, eritema, dermatozė (dėl berilio junginių sąlyčio su oda);

• beriliozė;
• liejyklų karštligė (akių ir kvėpavimo takų gleivinės sudirginimas);
• virškinamojo trakto gleivinės erozija;
• miokardo, kepenų funkcijos sutrikimas;
• autoimuninių procesų, navikų vystymasis.

Norint išvengti patologijos, kurią sukelia sąlytis su berilio junginiais pramoninėmis sąlygomis, išsivystymo, būtina griežtai laikytis saugos taisyklių (respiratoriaus naudojimas, drabužių keitimas ir kt.) ir pašalinti galimų dirgiklių poveikį kūnui ( nikotinas, šaltas sausas oras, purškalai). Tam tikrame patologijos vystymosi etape gali tekti keisti darbą.

Buvo atvira prancūzų chemikas Louis Nicolas Vauquelin 1798. Taip pat šį elementą, jo junginius ir mineralus tyrė rusų chemikas I.V.Avdejevas.

Berilio pavadinimas kilęs iš senovės graikų mineralinio berilio pavadinimo, kuris savo ruožtu kilęs iš Beluro miesto Indijoje pavadinimo. Iš pradžių šis elementas buvo vadinamas „gliuciniu“, kuris iš senovės graikų kalbos išverstas kaip saldus. Tai lėmė saldus vandenyje tirpių berilio junginių skonis.

Berilis žmogaus organizme

Berilis laikomas gana retu elementu. Jis turi toksišką, kancerogeninį ir mutageninį poveikį gyvūnų ir žmonių organizmui. Jis patenka į žmogaus organizmą su oru ir maistu. Vidutiniškai per dieną į mūsų organizmą patenka 10-20 mcg berilio. Tirpioje formoje patekęs į virškinimo traktą, berilis sąveikauja su fosfatais. Dėl to susidaro blogai tirpus junginys Be3(PO4)2. Berilis taip pat gali prisijungti prie epitelio ląstelių baltymų, sudarydamas stiprius baltymus. IN virškinimo trakto traktas sugeria šiek tiek berilio – nuo ​​4 iki 10 proc. Absorbcijos procentas priklauso ir nuo skrandžio sulčių rūgštingumo.

Vidutiniškai žmogaus organizme yra 0,4–40 mcg berilio. Jis daugiausia koncentruojasi kauluose ir raumenų audinys, kraujas ir kiti organai.

Berilis nusėda kepenyse, plaučiuose, kauluose, limfmazgiuose ir miokarde. Iš organizmo daugiausia išsiskiria su šlapimu (apie 90%). Berilis dalyvauja reguliuojant fosforo ir kalcio metabolizmą ir palaiko organizmo imuninę būklę. Vartojant per daug berilio, susidaro berilio fosfatas. Jis gali susilpninti ir sunaikinti kaulinį audinį, neigiamai paveikti kalcio kiekį. Berilis kai kuriuose fermentuose gali pakeisti magnį, sutrikdydamas jų funkciją.

Remiantis tyrimais, berilio patekimas į gyvūnus išprovokuoja „berilio“ rachito vystymąsi. Net nedidelis šio elemento kiekis kauluose sukelia jų minkštėjimą (beriliozę). Berilis iš organizmo išsiskiria labai lėtai, per 10 metų. Pramonės darbuotojams gresia apsinuodijimas beriliu.

Perdozavimo simptomaiberilio perteklius organizme:

1. plaučių pažeidimas (sarkoidozė, fibrozė);
2. širdies ir kepenų funkcijos sutrikimas;
3. odos pažeidimai - dermatozė, egzema, eritema;
4. beriliozė;
5. kvėpavimo takų ir akių gleivinės dirginimas);
6. skrandžio ir žarnyno gleivinės erozija;
7. autoimuninių procesų ir navikų atsiradimas.

Norint išvengti apsinuodijimo beriliu darbe, būtina imtis atsargumo priemonių, būtent naudoti respiratorių, dėvėti persirengimo drabužius ir kt. Taip pat reikėtų vengti neigiamas poveikis nuo dirgiklių, tokių kaip purškalai, šaltas sausas oras ir nikotinas. IN kaip paskutinė priemonė Esant apsvaigimui, būtina keisti darbą.

Kaulų laužytojas

Berilis reiškia toksiškus ultramikroelementus. Fiziologinis vaidmuo berilio žmogaus organizme nėra pakankamai ištirtas, tačiau žinoma, kad berilis gali dalyvauti reguliuojant fosforo-kalcio apykaitą ir palaikyti organizmo imuninę būklę.

Kasdienis žmogaus kūno poreikis nėra tiksliai nustatyta, tačiau yra įrodymų, kad optimalus vidutinis berilio paros kiekis yra 10–20 mcg.

Berilis į žmogaus organizmą gali patekti tiek su maistu, tiek per plaučius. Tirpioje formoje patekęs į virškinimo traktą, berilis sąveikauja su fosfatais ir sudaro blogai tirpų Be 3 (PO 4) 2 arba jungiasi su epitelio ląstelių baltymais į stiprius baltymus. Todėl berilio absorbcija virškinimo trakte yra nedidelė ir svyruoja nuo 4 iki 10% suvartoto kiekio. Reikia pažymėti, kad šis rodiklis priklauso ir nuo skrandžio sulčių rūgštingumo.

Bendras berilio kiekis suaugusio žmogaus organizme svyruoja (pagal įvairius šaltinius) nuo 0,4 iki 40 mcg. Berilio nuolat yra kraujyje, kaulų ir raumenų audiniuose (0,001–0,003 μg/g) ir kituose organuose. Nustatyta, kad berilis gali nusėsti plaučiuose, kepenyse, limfmazgiuose, kauluose ir miokarde.

Berilis iš organizmo išsiskiria daugiausia su šlapimu (daugiau nei 90%).

Biologinis vaidmuo žmogaus organizme. Berilis daugiausia dalyvauja magnio ir fosforo mainuose audiniuose. Nustatyta, kad berilio junginių aktyvumas aiškiai pasireiškia įvairiais biocheminiais virsmais, susijusiais su neorganinių fosfatų dalyvavimu.

Berilio poveikis organizmui yra daugialypis. Šiandien įrodytas jo toksinis (įskaitant citotoksinį), jautrinantis, embriotoksinis ir kancerogeninis poveikis. Pastarasis buvo nustatytas atliekant eksperimentą su gyvūnais tam tikrų tipų ir aptariamas žmogaus atžvilgiu. Berilis ir jo junginiai turi galimybę prasiskverbti į visus organus, ląsteles ir jų branduolius, į ląstelių organelius, ypač į mitochondrijas. Jis žalos atlyginimo ląstelių membranos , įskaitant - ir jų lipidiniai komponentai , sutrikdantis mikroklampumą. Berilis slopina sarkoplazminio tinklo ATPazės aktyvumą, slopindamas magnio ir kalcio transportavimą.

Berilis, prasiskverbęs į ląstelių branduolius, sumažina DNR sintezės fermentų, ypač DNR polimerazės, aktyvumą.

Tirtas citotoksinis berilio junginių poveikis fagocitams. Visų pirma, berilio sulfato ir citrato įvedimas blokuoja mononuklearinės fagocitų sistemos ląsteles ir sumažina fagocitozės indeksą 65–75%. Berilio fosfato skyrimas slopina uždegiminį atsaką .

Įvedus berilio junginius į trachėją, padidėja makrofagų ir polinuklearinių ląstelių išsiskyrimas į alveolių spindį. Tačiau mažėja makrofagų mobilumas, pažeidžiamos jų organelės, mažėja DNR sintezė.

Įrodyta, kad tirpių berilio druskų įkvėpimo metu jungiamasis audinys daugiausia auga perivaskulinėje ir peribronchinėje zonose. Fibrozė išsivysto reaguojant į berilio prasiskverbimą į plaučius, ir šis procesas maksimalus greitis per pirmąjį mėnesį po intratrachėjos berilio hidroksido vartojimo. Plaučių audinio sklerozė, kaip taisyklė, derinama su savotiškų granulomų atsiradimu. Elektronų mikroskopiniai ir histocheminiai tyrimai pastaraisiais metais parodė jų panašumą į alerginio pobūdžio granulomas. Įrodyta, kad granulomos limfocituose padidėja organelių skaičius. Šis faktas ir daugybės laisvų ribosomų buvimas rodo jų aktyvi būsena. Epitelioidinės granulomos ląstelės atsiranda iš mononuklearinių ląstelių ir limfocitų. Jau pirmaisiais mėnesiais įkvėpus tirpių berilio junginių susidaro į granulomą panašūs mazgeliai, susidedantys iš limfoidinių-histiocitinių elementų. Tokių mazgelių centre randami skaidantys makrofagai ir ląstelių nuolaužos. Tai aiškinama kaip berilio išsiskyrimo rezultatas jį sugėrusių makrofagų mirties metu.

Berilio sinergistai ir antagonistai. Berilio antagonistas yra magnis. Magnis organizme daugiausia randamas ląstelių viduje, kur jis sudaro junginius su baltymais ir nukleino rūgštys, kuriame yra Mg-N ir Mg-O jungtys. Panašumai fizines ir chemines savybes Be 2+ ir Mg 2+ jonai lemia jų gebėjimą tarpusavyje pakeisti tokius junginius. Tai visų pirma paaiškina magnio turinčių fermentų slopinimą, kai berilis patenka į organizmą.

Berilio trūkumo požymiai. Nėra mokslinių duomenų.

Padidėjęs berilio kiekis maiste skatina berilio fosfato susidarymą. Sistemingai „pašalindamas“ fosfatus iš svarbiausios kaulų dalies – kalcio fosfato – berilis silpnina ir naikina kaulinį audinį. Yra žinoma, kad šio elemento įvedimas į gyvūnus sukelia "berilio" rachitas . Nustatyta, kad net nedidelis berilio kiekis kauluose sukelia jų minkštėjimą.
Vietose, kur berilis vartojamas parenteraliai, sunaikinamas aplinkiniai audiniai, iš čia berilis išsiskiria labai lėtai. Berilis galiausiai nusėda į skeletą ir kepenis.

Pagal šiuolaikines koncepcijas berilis yra toksiškas, kancerogeninis ir mutageninis elementas . Patogeninis berilio poveikis pastebimas, kai jo įkvepiama 2 ar daugiau kartų viršijančiomis maksimalias leistinas koncentracijas. Berilio druskos, kurių koncentracija yra 1 µmol/l, specifiškai slopina šarminės fosfatazės aktyvumą ir slopina kitus fermentus. Imunotoksinės berilio savybės buvo gana gerai ištirtos.

Patologijoje išskiriamas ūminis ir lėtinis apsinuodijimas beriliu. Pavyzdžiui, žinoma, kad berilio junginių pašalinimas iš organizmo (ypač iš limfoidinės sistemos organų, kur jie kaupiasi) vyksta itin lėtai, daugiau nei 10 metų. Padidėjęs berilio kiekis pasitaiko darbuotojų šeimose, kurios darbe susiduria su šiuo elementu.

Pagrindinės berilio pertekliaus apraiškos: plaučių audinio pažeidimas (fibrozė, sarkoidozė), odos pažeidimas - egzema, eritema, dermatozė (dėl berilio junginių sąlyčio su oda), berilis, liejyklų karštligė (akių ir kvėpavimo takų gleivinės sudirginimas); virškinamojo trakto gleivinės erozija, miokardo, kepenų funkcijos sutrikimas, autoimuninių procesų vystymasis, navikai.

Būtinas berilis: senovėje berilis (aliuminis ir berilio silikatas) gydė daugybę moterų ligų. Buvo nuomonė, kad berilio miltelių pagalba galima išvengti gimdos prolapso, dantų ir galvos skausmo, o berilio apyrankės apsaugo nuo kiaušidžių ir šlapimo pūslės ligų. Šiuolaikiniai litoterapeutai rekomenduoja nešioti berilį esant nervų sistemos sutrikimams ir lėtinėms kvėpavimo sistemos ligoms.

Berilio maisto šaltiniai: berilio suvartojimas su maistu ir vandeniu yra nežymus, kaupiasi pomidoruose ir salotose.
Pagrindinis berilio patekimo į organizmą kelias – įkvėpimas, t.y. per kvėpavimo takus. Žmonės, dirbantys aplinkoje, kurioje yra pavojus įkvėpti dulkių, kuriose yra berilio, gali susirgti profesine liga. beriliozės (berilio arba cheminės pneumonijos).

Berilis (lot. Beryllium, simbolis Be) yra elementas su atominis skaičius 4 ir atominė masė 9,01218. Yra elementas pagrindinis pogrupis antra grupė, antrasis laikotarpis periodinė lentelė Dmitrijaus Ivanovičiaus Mendelejevo cheminiai elementai. At normaliomis sąlygomis berilis yra trapus, lengvas (jo tankis 1,846 g/cm3), gana kietas šviesiai pilkos spalvos metalas.

Gamtoje yra tik vienas stabilus šio elemento izotopas - 9Be, kiti gamtoje esantys ketvirtojo elemento izotopai yra radioaktyvūs - 7Be (pusėjimo laikas 53 dienos), 10Be (pusėjimo laikas 2,5 106 metai). 8Be izotopas gamtoje nėra, nes jis yra labai nestabilus ir jo pusinės eliminacijos laikas yra 10–18 sekundžių. Įdomu tai, kad berilis yra vienintelis periodinės lentelės elementas, turintis tik vieną stabilų izotopą.

Berilis žmonijai nuo senų senovės buvo žinomas kaip berilio turintys mineralai – tūkstančius metų žmonės ieškojo ir kūrė akvamarinų, smaragdų ir berilių telkinius. Pavyzdžiui, yra nuorodų į tai, kad dar faraonų laikais Arabijos dykumoje buvo kuriamos smaragdo kasyklos. Tačiau už patrauklios berilių išvaizdos naują elementą buvo galima „įžvelgti“ tik XVIII amžiaus pabaigoje. Berilą kaip naują elementą berilo žemės (BeO oksido) pavidalu atrado prancūzų chemikas Louisas Vauquelinas 1798 m. Metalinį berilį (miltelių pavidalu) pirmą kartą 1828 m., nepriklausomai vienas nuo kito, metalinį kalį paveikus berilio chloridą gavo Friedrich Wöhler ir Antoine Bussy, tačiau metale buvo labai daug priemaišų. Grynas berilis buvo išskirtas tik 1898 metais berilio-natrio fluorido elektrolizės būdu, kurį atliko P. Lebo.

Nepaisant to, kad elementas buvo aptiktas XVIII amžiaus pabaigoje, realiai berilis buvo panaudotas tik XX amžiaus ketvirtajame dešimtmetyje. Elementas Nr. 4 naudojamas kaip vario, nikelio, magnio, geležies ir daugelio kitų lydinių legiravimo priedas. Berilio bronzos yra labai patvarios ir naudojamos spyruoklėms bei kitoms svarbioms dalims gaminti. Berilio ir nikelio lydiniai savo atsparumu korozijai, stiprumu ir elastingumu prilygsta aukštos kokybės nerūdijančiam plienui, o kartais net juos pranoksta. Berilio lydiniai plačiai naudojami kosmoso, raketų ir aviacijos technologijose. Berilis yra vienas geriausių neutronų moderatorių ir reflektorių aukštos temperatūros branduoliniuose reaktoriuose. 4 elementas taikomas ir kitoms sritims šiuolaikinės technologijos, įskaitant radijo elektroniką, kasybą ir rentgeno inžineriją. Berilio junginiai taip pat buvo plačiai naudojami. Pavyzdžiui, šio metalo oksidas BeO naudojamas stiklo gamyboje ir indukcinių krosnių apmušaluose. Kai kurie berilio junginiai veikia kaip katalizatoriai daugelyje cheminiai procesai. Ateityje berilis bus laikomas didelės energijos raketų kuru, nes jį deginant išsiskiria milžiniškas šilumos kiekis (15 000 kcal/kg).

Berilis randamas daugelio augalų ir gyvūnų audiniuose. Nors biologinė reikšmė Mokslininkai dar neišsiaiškino šio elemento, tačiau nustatyta, kad jis dalyvauja magnio ir fosforo mainuose kaulinis audinys. Padidėjus berilio druskų kiekiui organizme, pradeda vystytis berilio rachitas, dėl kurio susilpnėja ir sunaikinami kaulai. Dauguma ketvirtojo elemento junginių yra nuodingi. Daugelis jų gali sukelti uždegiminius odos procesus ir berilį – specifinę ligą, kurią sukelia įkvėpus berilio ir jo junginių.

Biologinės savybės

Biologinis berilio vaidmuo buvo menkai ištirtas, tik nustatyta, kad šis elementas dalyvauja magnio (Mg) ir fosforo (P) mainuose kauliniame audinyje ir atlieka tam tikrą vaidmenį palaikant organizmo imuninę būklę. Berilio nuolat yra augalų, gyvūnų ir žmonių audiniuose. Ketvirtojo elemento koncentracija augalų audiniuose tiesiogiai priklauso nuo jo procentinio kiekio dirvožemyje, kuriame berilio kiekis svyruoja nuo 2∙10-4 iki 1∙10-3 %, o augalų pelenais yra apie 2∙10-4 %. šis elementas. Gyvūnų organizme berilis pasiskirsto visuose organuose ir audiniuose. Beveik pusė gyvūnų pasisavinto berilio pasišalina su šlapimu, trečdalis – per kaulus, o apie 8 % koncentruojasi kepenyse ir inkstuose. Dėl berilio pertekliaus gyvūnų racione fosforo rūgšties jonai žarnyne sujungiami į nevirškinamą berilio fosfatą. Dėl to atsiranda fosforo trūkumas ir berilio rachitas, kurio negalima išgydyti vitaminu D, ir jis aptinkamas gyvūnams biogeocheminėse provincijose, kuriose gausu berilio. Tuo pačiu metu berilis yra visiškai nekenksmingas augalams.

Vidutinio žmogaus (kūno svoris 70 kg) organizme berilio kiekis yra 0,036 mg. Skaičiuojama, kad per parą šio elemento žmogaus organizme suvartojama apie 0,01 mg. Berilis į žmogaus organizmą patenka tiek su maistu, tiek per plaučius. Tirpioje formoje patekęs į virškinamąjį traktą, berilis sąveikauja su fosfatais ir sudaro praktiškai netirpią Be3(PO4)2 arba yra surištas su epitelio ląstelių baltymais į stiprius baltymus. Dėl šios priežasties ketvirtojo elemento absorbcija virškinimo trakte yra maža (4-10% gaunamo tūrio). Be to, svarbus veiksnys, turintis įtakos berilio virškinamumui virškinimo trakte, yra skrandžio sulčių rūgštingumas. Ketvirtasis periodinės lentelės elementas nuolat yra kraujyje, kauliniuose ir raumenų audiniuose (0,001-0,003 μg/g) ir daugelyje kitų organų. Buvo nustatyta, kad berilis gali kauptis kepenyse, inkstuose, limfoje, plaučiuose, kauluose ir miokarde. Metalas daugiausia išsiskiria su šlapimu (apie 90%). Nustatyta, kad žmogaus organizme berilio veikimo mechanizmas yra panašus į poveikį gyvūnų organizmui – net nedidelis šio metalo kiekis kaulų sudėtyje lemia jų minkštėjimą. Be to, berilio druskos, kurių koncentracija yra 1 µmol/l, gali slopinti daugelio fermentų (šarminės fosfatazės, adenozino trifosfatazės) aktyvumą. Lakieji ir tirpūs berilio junginiai, taip pat dulkės, kuriose yra berilio ir jo junginių, yra labai toksiški, sukelia alerginį ir kancerogeninį poveikį, dirgina odą ir gleivines, sukelia dermatozes, konjunktyvitą, nazofaringitą ir kitas odos ir gleivinių ligas, ligas. plaučių ir bronchų - tracheobronchitas, pneumonija ir plaučių navikai. Jo buvimas viduje atmosferos oras sukelia sunkią profesinę kvėpavimo takų ligą – beriliozę (cheminį pneumonitą). Trumpalaikis didelių tirpių berilio junginių koncentracijų įkvėpimas sukelia ūminį berilį, kuris yra kvėpavimo takų dirginimas, kartais lydimas plaučių edemos ir uždusimo. Taip pat yra lėtinė beriliozės rūšis. Jai būdingi ne tokie ryškūs simptomai, bet didesni viso organizmo funkcijų sutrikimai. Reikia pažymėti, kad šios ligos gali pasireikšti praėjus 10-15 metų po kontakto su beriliu nutraukimo!

Nustatyta, kad berilio junginių pasišalinimas iš organizmo (ypač iš limfoidinės sistemos organų, kur jie kaupiasi) vyksta itin lėtai, daugiau nei 10 metų. Dėl šios priežasties beriliozei gydyti dažniausiai naudojami cheminiai junginiai, kurie suriša berilio jonus ir skatina greitą jų pasišalinimą iš organizmo. Leistinos berilio kiekio ore ribos yra labai mažos – tik 0,001 mg/m3, geriamojo vandens 0,0002 mg/l.

Daugelis mokslininkų mano, kad berilio izotopai 10Be ir 7Be susidaro ne žemės žarnyne, kaip ir kiti elementai, o atmosferoje dėl kosminių spindulių poveikio azoto ir deguonies branduoliams. Šią teoriją galima patvirtinti aptikus šių izotopų priemaišas lietuje, sniege, ore, meteorituose ir jūros nuosėdose. Be to, iš viso visi 10Be randami atmosferoje, vandens baseinuose (įskaitant in dugno nuosėdos) ir grunto apie 800 tonų. Iš atmosferos (25 kilometrų aukštyje) kilę 10Be atomai kartu su krituliais patenka į vandenyną ir nusėda dugne. 10Be koncentruojasi jūros purve ir iškastiniuose kauluose, kurie paima metalą iš natūralių vandenų. Taigi žinant 10Be koncentraciją mėginyje, paimtame iš dugno, ir šio izotopo pusėjimo trukmę, galima apskaičiuoti bet kurio vandenyno dugno sluoksnio amžių. Teoriškai tai turėtų būti taikoma ir nustatant organinių liekanų amžių. Pasaulyje žinomas ir visų priimtas radioaktyviosios anglies pažintys netinka mėginių amžiui nustatyti 105-108 metų intervale (visa esmė yra didelis skirtumas tarp 14C ir ilgaamžių izotopų 40K, 82Rb, 232Th, 235U ir 238U pusėjimo trukmės). 10Be gali užpildyti šią spragą.

Kitas berilio radioizotopas 7Be „gyvena“ daug ilgiau trumpas gyvenimas(jo pusinės eliminacijos laikas yra tik 53 dienos). Dėl šios priežasties jo kiekis Žemėje matuojamas gramais, o taikymo sritis apsiriboja keliais specifiniais tikslais: meteorologijoje, tiriant šio izotopo koncentraciją, nustatomas laiko intervalas nuo oro masių judėjimo pradžios; chemijoje 7Be naudojamas kaip radioaktyvus žymeklis; medicinoje – ištirti galimybes kovoti su paties berilio toksiškumu.

Spyruoklės laikrodžiams gaminamos iš lydinio „elinvar“ (nikelis, berilis, volframas) Šveicarijoje. Beje, su šiais Šveicarijos šaltiniais susijęs kuriozinis epizodas iš Antrojo pasaulinio karo istorijos. Nacistinės Vokietijos pramonė buvo izoliuota nuo visų pagrindinių berilio žaliavų šaltinių, beveik visa pasaulinė šio vertingo strateginio metalo gamyba buvo Jungtinių Valstijų rankose. Vokietijos vadovybė nusprendė panaudoti neutralią Šveicariją berilio bronzos kontrabandai – netrukus amerikiečių kompanijos gavo Šveicarijos „laikrodininkų“ užsakymus tokiam kiekiui, kurio užtektų tiekti laikrodžių spyruokles visam pasauliui penkiems šimtams metų. Natūralu, kad toks plonai uždengtas melas buvo pagautas ir įsakymas nebuvo įvykdytas, bet vis tiek naujausi prekiniai ženklai Greitai šaudantys lėktuvų kulkosvaidžiai, pradėję tarnauti fašistinėje armijoje, turėjo spyruokles iš berilio bronzos.

Nepaisant to, kad berilis yra toksiškas cheminiai elementai ir daugelis jo junginių yra nuodingi, šis metalas buvo aptiktas viename labai garsiame gydomajame agente. 1964 metais sovietų chemikų grupė, vadovaujama Tadžikistano SSR mokslų akademijos viceprezidento, chemijos mokslų daktaro K. T. Porošino, 1964 m. cheminė analizė senovės gydomoji priemonė "mumija". Kaip paaiškėjo, ši medžiaga sudėtinga kompozicija, o tarp daugelio mumiyo esančių elementų yra berilis.

Pasirodo, smaragdus dirbtinai gauti daug sunkiau nei daugumą kitų brangakmenių. Faktas yra tas, kad berilis yra sudėtingas junginys. Ir vis dėlto mokslininkams pavyko imituoti gamtines sąlygas, kuriomis mineralas „atsiranda“: procesas vyksta esant labai aukštam slėgiui (150 tūkst. atmosferų) ir aukštai temperatūrai (1550 °C). Dirbtinai gauti smaragdai gali būti naudojami elektronikoje.

Sankt Peterburgo kalnakasybos muziejuje yra įdomus eksponatas – pusantro metro berilo krištolas. Jis įdomus ne tik įspūdingu dydžiu, bet ir istorija. 1942 m. žiemos blokados metu vokiečių lėktuvo sviedinys pramušė pastato stogą ir sprogo pagrindinėje salėje. Skeveldros mineralą stipriai apgadino ir atrodė, kad muziejaus ekspozicijoje jam niekada neatsiras vietos. Tačiau po daugelio metų kruopštaus restauravimo menininkų darbo akmuo buvo atkurtas į pradinę formą. Dabar tą įvykį primena tik du surūdiję skeveldros, sumontuotos organinio stiklo plokštėje, ir aiškinamoji lenta, pasakojanti apie šį eksponatą.

Berilis turi daug unikalių savybių, iš kurių viena yra nuostabus „garso perdavimo“ gebėjimas. Kaip žinia, ore garso greitis siekia 340 metrų per sekundę, vandenyje – 1490 metrų per sekundę. Berilyje garsas muša visus rekordus, per sekundę įveikdamas 12 500 metrų!

Berilio pavadinimas kilęs iš mineralinio berilo pavadinimo (senovės graikų βήρυλλος, beryllos), savo ruožtu šis pavadinimas kilęs iš miesto Belur (Velluru) pavadinimo Pietų Indijoje, netoli Madraso. Nuo seniausių laikų Indijoje buvo žinomos turtingos smaragdų (berilo rūšies) telkiniai.

Istorikai rašo, kad Romos imperatorius Neronas mėgo stebėti gladiatorių kovas cirke per didelį žalią smaragdinį kristalą. Ir net tada, kai degė Roma, kurią jis padegė, jis grožėjosi siaučiančia ugnimi, žiūrėdamas į ją per savo smaragdą, o ugnies spalvos susiliejo su žalia akmens spalva į tamsius, grėsmingus liežuvius.

Istorija

Berilis pagrįstai vadinamas ateities metalu, tačiau jo istorija siekia šimtmečius. Mineralai, kurių sudėtyje yra elemento numeris keturi, žmonėms kaip brangakmeniai buvo žinomi jau kelis tūkstančius metų – ilgą laiką žmonės ieškojo ir kūrė akvamarinų, smaragdų ir berilių telkinius. Dalis jų išminuota teritorijoje Senovės Egiptas dar XVII amžiuje prieš Kristų. e. Negyvoje Nubijos dykumoje – turtingose ​​karalienės Kleopatros smaragdų kasyklose – vergai savo gyvybės kaina iškasė nuostabius žalius kristalus. Brangakmeniai buvo pristatyti karavanais į Raudonosios jūros pakrantes, iš kur jie atsidūrė Europos, Vidurio ir Tolimųjų Rytų valdovų rūmuose - Bizantijos imperatoriai, persų šachai, kinų vanirai, indų radžai. Pavadinimas berilis randamas tarp graikų ir romėnų (berilo) senovės autorių. Berilo ir smaragdo panašumą pastebėjo Plinijus Vyresnysis savo „Gamtos istorijoje“: „Berilis, jei gerai pagalvoji, turi tokią pat prigimtį kaip smaragdas (smaragdas) arba bent jau labai panašus“. Net Rusijoje, toli nuo Nubijos, šis brangusis akmuo buvo žinomas - Svjatoslavo Izbornike berilis buvo pažymėtas pavadinimu „virulionas“.

Tačiau metalas paslėptas brangakmeniai, ilgą laiką nepavyko atrasti. Šis faktas nestebina – net ir šiuolaikiniam mokslininkui, apsiginklavusiam naujausia įranga, kurios pagalba gali pritaikyti bet kokį tyrimo metodą (nuo radiocheminio iki spektrinė analizė), berilį aptikti gana sunku. Faktas yra tas, kad šis metalas daugeliu savo savybių primena aliuminį ir jo junginius, slepiasi už jų mineraluose. Įsivaizduokite, su kokiais sunkumais susidūrė ankstyvieji tyrinėtojai XVIII amžiuje! Daugelis mokslininkų bandė išanalizuoti berilį, tačiau niekam nepavyko atrasti naujo metalo, kuriame yra jame. Net septyniasdešimčiai metų po atradimo berilio ir aliuminio panašumas sukėlė daug problemų pačiam D.I. Mendelejevui - būtent dėl ​​savo panašumo su tryliktuoju elementu berilis buvo laikomas trivalenčiu metalu, kurio atominė masė yra 13,5, todėl jo vieta yra lentelė turi būti tarp anglies ir azoto. Tačiau ši situacija sukėlė akivaizdžią painiavą dėl natūralių elementų savybių pokyčių ir suabejojo ​​jų teisingumu periodinė teisė. Dmitrijus Ivanovičius, įsitikinęs, kad jis teisus, tvirtino, kad berilio atominis svoris buvo nustatytas neteisingai ir kad elementas yra ne trivalentis, o dvivalentis, turintis magnio savybių. Taip samprotaudamas Mendelejevas priskyrė berilį į antrąją grupę, priskirdamas jam 9 atominį svorį. Taip atsitiko, kad gana greitai visas didžiojo rusų chemiko prielaidas patvirtino buvę jo priešininkai – švedų chemikai Lare Friederik Nilsson ir Otto Peterson. , kuris anksčiau buvo tvirtai įsitikinęs berilio trivalente. Jų kruopštus tyrimas parodė, kad šio elemento atominė masė yra 9,1. Taigi berilio, periodinės lentelės „bėdų kūrėjo“, dėka triumfavo vienas svarbiausių cheminių dėsnių.

Tačiau grįžkime prie šio metalo atradimo fakto. Prancūzų kristalografas ir mineralogas René Juste Haüy, lygindamas žalsvai mėlynų berilo kristalų pavyzdžius iš Limožo ir žalio smaragdo kristalų iš Peru, pastebėjo jų kietumo, tankio ir išvaizdos panašumą. Susidomėjęs tuo, jis pasiūlė prancūzų chemikui Nicolasui Louis Vauquelinui išanalizuoti šių mineralų cheminę tapatybę. Vauquelin eksperimentų rezultatai buvo nuostabūs – chemikas išsiaiškino, kad abiejuose mineraluose yra ne tik aliuminio ir silicio oksidų, kaip buvo žinoma anksčiau, bet ir nauja „žemė“, kuri labai priminė aliuminio oksidą, tačiau, skirtingai nei jis, sureagavo. su karbonatiniu amoniu ir negamino alūno. Pasinaudodamas šiuo skirtumu, Vauquelin atskyrė aliuminio oksidus ir nežinomą elementą. 1798 m. vasario 15 d. Prancūzijos mokslų akademijos posėdyje Vauquelin pateikė sensacingą pranešimą, kad berilyje ir smaragde yra nauja „žemė“, kurios savybės skiriasi nuo aliuminio oksido arba aliuminio oksido. Atidaryti elementą Vauquelinas pasiūlė jį vadinti „wisteria“ dėl saldaus druskų skonio (graikiškai „glikos“ reiškia saldus). garsūs chemikai Martinas Heinrichas Klaprothas ir Andersas Ekebergas šį pavadinimą laikė apgailėtinu, nes itrio druskos taip pat turi saldų skonį. Šių mokslininkų darbuose Vauquelin atrasta „žemė“ vadinama beriliu. Tačiau mokslinėje XIX literatūra amžiuje naujasis elementas vadinamas „gliciu“, „visteriu“ arba „gliuciniu“. Rusijoje iki vidurys - 19 dšimtmečius šio elemento oksidas buvo vadinamas „saldžia žeme“, „saldžia žeme“, „saldžia žeme“, o pats elementas buvo vadinamas wisteriumi, glicinitu, gliciu, saldžiąja žeme. Dabar šis vardas išsaugotas tik Prancūzijoje. Įdomu pastebėti, kad dar 1814 metais pasiūlymą pavadinti elementu numeriu beriliu pateikė Charkovo profesorius F.I.

Formoje paprasta medžiaga Vauquelin atrastą elementą pirmasis gavo vokiečių chemikas Friedrichas Wöhleris 1828 m., redukuodamas berilio chloridą kaliu. Nepriklausomai, tais pačiais metais berilio metalą tuo pačiu metodu išskyrė prancūzų chemikas Antoine'as Bussy. Tačiau gautame berilio milteliuose buvo daug priemaišų tik po septynių dešimtmečių prancūzas P. Lebeau sugebėjo gauti gryną metalinį berilį išlydytų druskų elektrolizės būdu.

Buvimas gamtoje

Berilis yra paprastai retas elementas, vidutinis šio metalo kiekis žemės pluta(clark) pagal įvairius vertinimus svyruoja nuo 6∙10-4% iki 2∙10-4%. Mokslininkai šį mažą gausą aiškina berilio gebėjimu sąveikauti su didelės energijos protonais ir neutronais. Šią teoriją patvirtina faktas, kad berilio yra mažai saulės ir žvaigždžių atmosferoje, tačiau tarpžvaigždinėje erdvėje, kur branduolinės reakcijos nepalankus, jo kiekis smarkiai padidėja. Tuo pačiu metu berilis nėra mikroelementas, nes jis yra paviršinių berilio nuosėdų dalis pegmatito uolienose, kurios paskutinės susidarė granito kupoluose. Šį faktą patvirtina granitiniuose pegmatituose (kurių, beje, yra visose šalyse) radiniai milžiniškų berilių – nuo ​​metro iki devynių metrų ilgio ir sveriančių kelias tonas. Dauguma keturių elementų magminėse uolienose yra susiję su plagioklazėmis, kur berilis pakeičia silicį. Tačiau didžiausios jo koncentracijos būdingos kai kuriems tamsios spalvos mineralams ir muskovitui (dešimtys, rečiau šimtai gramų tonoje). Jei šarminėse uolienose berilis beveik visiškai išsisklaido, tada formuojantis rūgštinėms uolienoms akmenys jis gali kauptis pomagminiuose produktuose – pegmatituose ir pneumatolitiniuose-hidroterminiuose kūnuose. Rūgščiose pegmatito uolienose didelės berilio koncentracijos susidarymas yra susijęs su albitizacijos ir muskovitizacijos procesais. Pegmatituose berilis formuoja savo mineralus, tačiau dalis jo (apie 10%) randama izomorfinėje formoje uolieną formuojančiuose ir smulkesniuose mineraluose (kvarcas, žėrutis, mikroklinas, albitas). Šarminiuose pegmatituose berilio yra nedideliais kiekiais retų mineralų sudėtyje: chkalovite, eudidimite, analcime ir leukofane, kur jis yra anijoninės grupės dalis. Postmagminiai tirpalai pašalina berilį iš magmos fluoro turinčių emanacijų ir sudėtingų junginių pavidalu kartu su volframu, alavu, molibdenu ir ličiu.

Nėra aiškios nuomonės apie pačių berilio mineralų skaičių, tačiau tiksliai nustatyta, kad jų yra daugiau nei trisdešimt, tačiau tik šeši iš jų laikomi daugiau ar mažiau paplitusiais. Svarbiausias iš jų – berilis 3BeO Al2O3 6SiO2, turintis daug spalvų atmainų. Pavyzdžiui, smaragde yra apie 2% chromo, kuris jį suteikia žalias, A rožinė Vorobievitą sukelia mangano (II) junginių priemaiša. Akvamarinas savo mėlyną spalvą lemia geležies (II) priemaišos, o aukso geltonumo heliodorą nuspalvina geležies (III) jonai. Taip pat žinomos ir kitos berilio veislės, kurios skiriasi spalva (tamsiai mėlyna, rožinė, raudona, šviesiai mėlyna, bespalvė ir kt.). Be berilio, pramoniniu požiūriu svarbūs berilio mineralai yra fenacitas 2BeO SiO2, bertranditas 4BeO 2SiO2 H2O, helvitas (Mn,Fe,Zn)43S, chrizoberilas ir danalitas.

Berilio kiekis jūros vandens itin mažas – 6∙10-7 mg/l. Berilio oksidai ir hidroksidai beveik netirpsta vandenyje, todėl požeminiame vandenyje jis randamas daugiausia suspensijų pavidalu (dažnai sudėtingi junginiai Su organinių medžiagų) ir tik iš dalies ištirpęs. Dėl šių priežasčių berilio kiekis natūralūs vandenys mažas – pėdsakų lygyje (0,01-0,07 µg/l). Rūgščiuose vandenyse berilio kiekis didesnis, šarminiuose – mažesnis. Padidėjęs fluoro ir organinių medžiagų kiekis vandenyje skatina berilio kaupimąsi, o esantis kalcis, priešingai, neleidžia jam kauptis.

Pasaulis gamtos ištekliai berilio skaičiuojama daugiau nei 80 tūkst. tonų (remiantis berilio kiekiu), iš kurių apie 65 % yra sutelkta JAV, kur pagrindinė berilio žaliava yra bertrandito rūda. Iš kitų šalių didžiausių rezervų Kinija, Rusija ir Kazachstanas turi berilio. Be to, sovietmečiu teritorijoje buvo berilio šiuolaikinė Rusija buvo iškasta daugiau - Malyshevskoye ( Sverdlovsko sritis), Zavitinskoye (Čitos sritis), Ermakovskoje (Buriatija), Pogranichnoye (Primorsky sritis) laukai. Tačiau sumažinus karinį-pramoninį kompleksą ir apribojus naujų atominių elektrinių statybos programas, berilio gamyba smarkiai sumažėjo, todėl plėtra Malyshevskoye ir Ermakovskoye telkiniuose buvo sustabdyta ir žymiai sumažinta Zavitimskoye telkinyje. Be to dauguma Kasamas berilis parduodamas į užsienį, pagrindiniai šio metalo vartotojai yra Europa ir Japonija.

Taikymas

Dėl to, kad gryna berilio forma buvo gauta tik daugiausia pabaigos XIX amžiuje, ilgą laiką negalėjo rasti tinkamo pritaikymo. Todėl įvairiose XX amžiaus pradžios žinynuose ir enciklopedijose apie berilį buvo sakoma: „ Praktinis pritaikymas neturi“. Norint, kad unikalios elemento numeris keturi savybės rastų savo pritaikymą, prireikė laiko - laiko sukurti dabartinį technologijų lygį. O jei XX amžiaus trečiajame dešimtmetyje sovietų akademikas A.E. Fersmanas berilį pavadino ateities metalu, tačiau dabar jis teisėtai gali būti vadinamas dabarties metalu.

Didžiulis kiekis berilio sunaudojamas kaip legiruojantis priedas prie įvairių lydinių, kurių pagrindą sudaro aliuminis, nikelis, magnis, varis ir kiti metalai. Šis priedas suteikia didelį kietumą, geras elektros laidumas lydinių šilumos laidumas ir stiprumas, gaminių iš šių lydinių paviršių atsparumas korozijai. Garsiausios ir technologijose naudojamos berilio bronzos (JAV 80-aisiais pagaminta iki 80% berilio) – vario ir berilio lydiniai. Iš jų gaminama daug gaminių, kuriems reikalingas didesnis tvirtumas, geras atsparumas nuovargiui ir korozijai, elastingumo išlaikymas plačiame temperatūrų diapazone, didelis elektros ir šilumos laidumas. Viena iš šio lydinio vartotojų yra aviacijos pramonė – skaičiuojama, kad šiuolaikiniame sunkiajame orlaivyje per tūkstantį dalių yra pagaminta iš berilio bronzos. Ačiū jūsų elastines savybes Berilio bronza yra puiki spyruoklinė medžiaga. Iš šios medžiagos pagamintos spyruoklės praktiškai nepatiria nuovargio: jos gali atlaikyti iki 20 milijonų apkrovos ciklų, o iš paprasto anglinio plieno pagamintos spyruoklės sugenda po 800–850 ciklų. Be to, berilio bronzos nekibirkščiuoja atsitrenkusios į metalą ar akmenį, dėl šios priežasties iš jų gaminami specialūs įrankiai, naudojami sprogstamiesiems darbams – kasyklose, parako gamyklose, naftos saugyklose. Berilio priedai pagerina ir kitus lydinius, pavyzdžiui, pagamintus iš magnio ir aliuminio: labai nedideli berilio kiekiai (pakanka 0,005%) labai sumažina magnio lydinių degimo ir oksidacijos nuostolius lydymosi ir liejimo metu. Ne mažiau įdomių savybių Taip pat turi berilidų - intermetalinių berilio junginių su tantalu, niobiu, cirkoniu ir kitais ugniai atspariais metalais. Tokie junginiai pasižymi išskirtiniu kietumu ir atsparumu oksidacijai, gali veikti daugiau nei dešimt valandų 1650 °C temperatūroje. Manoma, kad perspektyvu gaminti berilio lydinius su ličiu – jie bus lengvesni už vandenį.

Galima padidinti kitų metalų standumą, stiprumą ir atsparumą karščiui, neįterpiant į lydinį berilio. Tokiais atvejais naudojama berilizacija – plieninės detalės paviršiaus prisotinimas beriliu difuzijos būdu. Po to detalės paviršius padengiamas kietu cheminiu berilio junginiu su geležimi ir anglimi. Ši patvari tik 0,15...0,4 mm storio apsauginė danga suteikia detalėms atsparumą karščiui ir atsparumą jūros vandeniui bei azoto rūgščiai.

Mažų derinys atominė masė, mažas skerspjūvis šiluminiam neutronų surinkimui (0,009 barno vienam atomui), didelis skerspjūvis jų sklaidai ir pakankamas atsparumas radiacijos sąlygomis daro berilį vienu iš geriausios medžiagos neutronų moderatorių ir atšvaitų gamybai branduoliniuose reaktoriuose. Moderatorių ir atšvaitų gamyba iš berilio ir jo oksido leidžia ženkliai sumažinti reaktorių aktyvią plotą, padidinti darbo temperatūrą ir efektyviau naudoti branduolinį kurą. Langai pagaminti iš berilio rentgeno vamzdeliai, pasinaudojant dideliu rentgeno pralaidumu (17 kartų didesnis nei aliuminio). Mišiniuose su kai kuriais α-radioaktyviais nuklidais (radžiu, poloniu, aktiniu, plutoniu) berilis naudojamas ampulių neutronų šaltiniuose, nes jis turi intensyvios neutronų emisijos savybę, kai jį bombarduoja α dalelės.

Berilis ir kai kurie jo junginiai (tirpalo skystame amoniake pavidalu, berilio hidrido pavidalu, berilio borohidrido tirpalas skystame amoniake) laikomi perspektyviu kietu raketiniu kuru, turinčiu didžiausius specifinius impulsus. Berilio junginiai rado ne ką mažiau pritaikymo nei pats metalas: lazerinėje technologijoje berilio aliuminatas naudojamas kietojo kūno emiterių (stypų, plokščių) gamyboje. Berilio borohidridas ir smulkūs berilio milteliai, įmirkyti skystu deguonimi arba fluoro oksidu, kartais naudojami kaip ypač galingi. sprogmenų(BB). Berilio fluoridas naudojamas branduolinėje technologijoje stiklui lydyti, naudojamas mažiems neutronų srautams reguliuoti. Berilio oksidas turi daug vertingų savybių – dėl didelio atsparumo ugniai (lydymosi temperatūra 2570 °C), reikšmingas cheminis atsparumas ir didelio šilumos laidumo, ši medžiaga naudojama indukcinėms krosnims iškloti ir įvairių metalų bei lydinių lydiniams tigliams gaminti. Berilio oksidas yra pagrindinė branduolinių reaktorių kuro elementų (kuro strypų) apvalkalo medžiaga. Juk būtent šiuose apvalkaluose ypač didelis neutronų srauto tankis ir aukščiausia temperatūra, didžiausi įtempimai ir visos sąlygos korozijai. Kadangi uranas yra nestabilus korozijai ir nėra pakankamai stiprus, jis turi būti apsaugotas specialiais apvalkalais, dažniausiai pagamintais iš berilio oksido.

Gamyba

Berilio išgavimas iš natūralių mineralų (daugiausia berilo) yra sudėtingas ir brangus procesas, susidedantis iš kelių etapų. Be to, pagrindinis sunkumas yra atskirti elementą numeris keturi nuo jo nuolatinio palydovo, aliuminio, kuris yra panašus. Yra keletas tokio atskyrimo būdų. Pavyzdžiui, vienas iš būdų yra tas, kad berilio oksiacetatas Be4O(CH3COO)6, skirtingai nei aliuminio oksiacetatas +CH3COO–, turi molekulinę struktūrą ir lengvai sublimuoja kaitinant. Tačiau pramonėje naudojami kiti berilio valymo iš aliuminio metodai.

Pirmasis, sulfato atskyrimo metodas, susideda iš koncentrato sukepinimo 750 °C temperatūroje su natrio karbonatu Na2CO3 (soda) arba kalcio karbonatu CaCO3 (kreida), o po to pyragas apdorojamas koncentruota karšta sieros rūgštimi H2SO4. Iš gauto berilio, aliuminio ir kitų elementų sulfatų tirpalo, esančio pradiniame rūdos koncentrate, aliuminis atskiriamas aliuminio-amonio alūno pavidalu, veikiant amonio sulfatu (NH4)2SO4, likęs tirpalas apdorojamas pertekliumi. natrio hidroksidas NaOH. Dėl to susidaro tirpalas, kuriame yra Na2 ir natrio aliuminatų. Vėliau, kai šis tirpalas virinamas, dėl hidroksoberiliato irimo nusėda berilio hidroksidas Be(OH)2, o aliuminatai lieka tirpale. Berilio hidroksidas išvalomas nuo priemaišų ekstrahuojant tributilo fosfatu.

Sulfato metodas taip pat naudojamas beriliui išgauti iš kito berilio mineralo – bertrandito. Šiuo atveju sieros rūgšties tirpalas ekstrahuojamas žibalu, kuriame yra dietilheksilo fosforo rūgšties. Organinė frakcija apdorojama vandeniniu (NH4)2CO3 tirpalu, o geležies ir aliuminio hidroksidai ir hidroksikarbonatai nusodinami, o berilis lieka tirpale (NH4)2 pavidalu, kuris tirpalą kaitinant iki 95 °C, kiekybiškai suyra, susidaro nuosėdos 2BeCO3∙Be(OH )2. Pastarąjį kaitinant 165 °C temperatūroje gaunamas berilio hidroksidas.

Antrasis Be ir Al atskyrimo būdas yra fluoridas. Šio metodo technologija tokia: koncentratas (susmulkintas berilas) sukepinamas (apie 750 °C temperatūroje) su natrio heksafluorsilikatu Na2SiF6:

Be3Al2(SiO3)6 + 12Na2SiF6 → 6Na2SiO3 + 2Na3AlF6 + 3Na2 + 12SiF4

Dėl susiliejimo susidaro kriolitas Na3AlF6, blogai vandenyje tirpus junginys, taip pat vandenyje tirpus natrio fluoroberiliatas Na2, kuris vėliau išplaunamas vandeniu. Iš gauto tirpalo veikiant natrio hidroksidui NaOH nusodinama Be(OH)2, o kalcinuojant susidaro BeO. Kartais berilio hidroksidas toliau gryninamas ištirpinant jį sieros rūgštyje esant kompleksonams ir nusodinant amoniaku. Į tirpalą, kuriame yra NaF, likusio veikiant natrio hidroksidui, pastarajam panaudoti įpilama Fe2(SO4)3, nusodinama Na3, kuris taip pat naudojamas berilo skaidymui, dalinai pakeičiant Na2.

Be minėtų atskyrimo būdų, žinomas ir šis berilio apdorojimo būdas. Originalus mineralas pirmiausia sulydomas su kaliu K2CO3. Tokiu atveju susidaro berilatas K2BeO2 ir kalio aliuminatas KAlO2:

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

Išplovus vandeniu, gautas tirpalas parūgštinamas sieros rūgštimi. Dėl to silicio rūgštis nusėda. Tada iš filtrato nusodinamas kalio alūnas, po kurio katijonų tirpale lieka tik Be2+ jonai.

Taip pat žinoma, kad berilis atsidaro chloruojant arba veikiant fosgenui. Tolesnis apdorojimas atliekamas siekiant gauti BeF2 arba BeCl2.

Iš vienokiu ar kitokiu būdu gauto BeO oksido arba berilio hidroksido Be(OH)2 gaunamas BeC12 chloridas arba BeF2 fluoridas. Magnis 925–1325 °C temperatūroje fluoridą redukuoja į metalinį berilį:

BeF2 + Mg → MgF2 + Be

BeC12 ir NaCl mišinio lydalas elektrolizuojamas 350° C temperatūroje. Anksčiau berilis buvo gautas elektrolizės būdu iš bario fluoroberiliato Ba lydalo:

Ba → BaF2 + Be + F2

Vienu ar kitu būdu gautas metalas lydomas vakuume. Berilis išgryninamas iki 99,98 % grynumo vakuuminio distiliavimo būdu, nedidelis kiekis plastikinio berilio, kuriame yra ne daugiau kaip 10-4 % priemaišų, gaunamas zoniniu lydymu. Kartais valymui naudojamas elektrolitinis rafinavimas.

Norint gauti ruošinius ir gaminius iš berilio, daugiausia naudojami miltelinės metalurgijos metodai (dėl to, kad iš šio trapaus metalo sunku pagaminti aukštos kokybės liejinius). Šiuo atveju berilis inertinėje aplinkoje susmulkinamas į miltelius ir karštai spaudžiamas vakuume 1 140–1 180 ° C temperatūroje. Vamzdžiai, strypai ir kiti profiliai iš berilio gaminami ekstruzijos būdu 800-1050 °C (karštas ekstruzija) arba 400-500 °C (šiltas ekstruzijas). Berilio lakštai gaminami valcuojant karšto presavimo ruošinius arba ekstruzijos juostas 760-840 °C temperatūroje. Naudojami ir kiti apdirbimo būdai – kalimas, štampavimas, piešimas.

Fizinės savybės

Berilis yra trapus, bet kartu ir labai kietas metalas, šviesiai pilkos spalvos su metaliniu blizgesiu. Berilis turi dvi kristalines modifikacijas: α-berilis (žemos temperatūros modifikacija) turi šešiakampę glaudžiai supakuotą Mg tipo gardelę (dėl kurios atsiranda savybių anizotropija), kurios parametrai a = 0,22866 nm, c = 0,35833 nm, z = 2; β-berilis (aukštos temperatūros modifikacija) turi Fe tipo kubinę kūno centro gardelę, kurios parametras a = 0,25515 nm. Perėjimo temperatūra iš α modifikacijos į β modifikaciją yra maždaug 1277 °C. Elemento numeris ketvirtas lydymosi temperatūra (tlydymosi temperatūra) yra 1,285 ° C, virimo temperatūra (t virimo temperatūra) yra 2470 ° C. Berilis yra vienas lengviausių elementų, jo tankis kietoje būsenoje yra tik 1,816 g/cm3, net toks lengvas metalas kaip aliuminis (tankis 2 ,7 g/cm3), beveik pusantro karto sunkesnis už berilį. Be to, į skysta būsena Berilio tankis dar mažesnis (1 287 °C temperatūroje tankis 1,690 g/cm3). Iš visų metalų berilio šiluminė talpa yra didžiausia – 1,80 kJ/(kg K) arba 0,43 kcal/(kg °C), didelis šilumos laidumas – 178 W/(m K) arba 0,45 cal/(cm s. °C) 50 °C temperatūra, maža elektrinė varža - 3,6-4,5 μOhm cm kambario temperatūroje; berilio tiesinio plėtimosi koeficientas 10,3-131 (25-100 °C).

Kaip ir dauguma kitų elementų, daug fizines savybes berilis priklauso nuo metalo kokybės ir struktūros ir pastebimai keičiasi priklausomai nuo temperatūros. Pavyzdžiui, net nedideli kiekiai pašalinių priemaišų labai sutrupina berilį. Mechaninės berilio savybės priklauso nuo metalo grynumo, grūdelių dydžio ir tekstūros, kurią lemia apdorojimo pobūdis. Berilį sunku pjaustyti, todėl reikia naudoti karbido įrankius. Palyginti su kitais lengvos medžiagos Berilis turi unikalų fizinių ir mechaninių savybių derinį. Jis lenkia visus kitus metalus savo specifiniu stiprumu ir standumu, išlaikydamas šiuos pranašumus iki 500-600 °C temperatūros. Išilginis berilio tamprumo modulis (Youngo modulis) yra 300 N/m2 arba 3,104 kgf/mm2 (4 kartus didesnis nei aliuminio, 2,5 karto didesnis už atitinkamą titano parametrą ir trečdaliu didesnis nei plieno). Berilio atsparumas tempimui 200-550 MN/m2 (20-55 kgf/mm2), pailgėjimas 0,2-2%. Slėgio apdorojimas lemia tam tikrą berilio kristalų perorientavimą, dėl kurio atsiranda anizotropija ir galimas reikšmingas savybių pagerėjimas. Tempimo stipris tempimo kryptimi siekia 400-800 MN/m2 (40-80 kgf/mm2), takumo riba 250-600 MN/m2 (25-60 kgf/mm2), santykinis pailgėjimas iki 4 -12%. Mechaninės savybės statmenai gartraukiui išlieka beveik nepakitusios. Kaip minėta anksčiau, berilis yra trapus metalas – jo atsparumas smūgiams yra 10-50 kJ/m2 (0,1-0,5 kgf∙m/cm2). Berilio pereinamoji temperatūra iš trapios būsenos į plastišką yra 200-400 °C. Berilio Brinelio kietumas yra 1060–1320 MPa. Berilis turi daug branduolinės charakteristikos- mažiausias efektyvumas tarp metalų skerspjūvisšiluminių neutronų gaudymas ir didžiausias jų sklaidos skerspjūvis.

At didžiulis skaičius privalumų, berilis vis dar turi keletą trūkumų. Pirma, tai yra didelė šio metalo kaina, susijusi su žaliavų trūkumu ir jo apdorojimo sudėtingumu, ir, antra, berilio trapumas šaltai yra labai mažas. Techninio berilio smūgio stipris yra mažesnis nei 5 J/cm2. Ir vis dėlto unikalus berilio techninių privalumų rinkinys daro jį nepakeičiama medžiaga įvairiose srityse.

Cheminės savybės

IN cheminiai junginiai berilis yra dvivalentis (išorinio elektronų sluoksnio konfigūracija 2s2). Pagal jų pačių cheminės savybės berilis iš esmės panašus į aliuminį, esantį trečiajame periodinės lentelės ir trečiosios grupės, tai yra, dešinėje ir žemiau berilio. Šis reiškinys, vadinamas įstrižainės panašumu, pastebimas ir kai kuriuose kituose elementuose, pavyzdžiui, boras daugeliu cheminių savybių panašus į silicį. Beveik paaiškinamas berilio ir aliuminio savybių panašumas tas pats požiūris katijono krūvis iki jo spindulio Be2+ ir Al3+ jonams. Ketvirtasis elementas paprastai yra amfoterinis – tačiau turi metalo ir nemetalo savybių metalines savybes vyrauti. Kompaktiškas metalinis berilis kambario temperatūroje chemiškai mažai aktyvus – ore nesioksiduoja (iki 600 °C temperatūros), nesąveikauja su karštomis ir. šaltas vanduo, taip pat vandens garų dėl susidarymo ant jo paviršiaus apsauginė plėvelė berilio oksidas BeO, suteikiantis beriliui matinę spalvą. Tačiau kaitinamas virš 800 °C, jis greitai oksiduojasi. Berilio oksidas BeO gamtoje randamas reto mineralo – bromelito pavidalu. Berilis lengvai tirpsta druskos rūgštyje (HCl), praskiestoje sieros rūgštyje (H2SO4), vandenilio fluorido rūgštys, silpnai reaguoja su koncentruota sieros ir praskiestomis azoto rūgštimis kaitinant (HNO3) ir nereaguoja su koncentruota azoto rūgštimi - in pastarasis atvejis rūgštis pasyvina metalą. Vandeniniuose šarmų tirpaluose berilis taip pat ištirpsta, kai išsiskiria vandenilis ir susidaro hidroksoberilatai:

Be + 2NaOH + 2H2O → Na2 + H2

Vykdant reakciją su šarmo lydalu 400-500 °C temperatūroje, susidaro dioksoberilatai:

Be + 2NaOH → Na2BeO2 + H2

Berilio metalas greitai ištirpsta vandeniniame amonio bifluorido NH4HF2 tirpale. Ši reakcija yra technologiškai svarbi bevandenio BeF2 gamybai ir berilio gryninimui:

Būti + 2NH4HF2 → (NH4)2 + H2

Beriliui reaguojant su azotu ir amoniaku 500-900°C temperatūroje, gaunamas Be3N2 nitridas. Kambario temperatūroje berilis reaguoja su fluoru, o kaitinamas su kitais halogenais (sudaro halogenidus, pvz., BeHal2) ir vandenilio sulfidu. Iš berilio halogenidų svarbiausi yra jo fluoridas (BeF2) ir chloridas (BeCl2), naudojami berilio rūdų apdirbimo procese. Su anglimi 1700–2100 °C temperatūroje berilis sudaro Be2C karbidą, o esant aukštesnei nei 750 °C fosforui – Be3P2 fosfidą. Vakuume virš 700 °C berilis redukuoja KOH, esant 270 °C – BaO, 1075 °C – MgO, 1400 °C – TiO2 iki atitinkamų metalų ir 270 °C – SiCl4 iki Si. Berilis praktiškai nereaguoja su vandeniliu visame temperatūrų diapazone, tačiau berilio hidridas (BeH2) gaunamas netiesiogiai redukuojant berilio chloridą LiAlH4 ši medžiaga yra stabili iki 240 °C, tada kaitinama pradeda išskirti vandenilį. Aukštoje temperatūroje elementas Nr.4 reaguoja su dauguma metalų, sudarydamas berilius. Skystoje būsenoje berilis tirpsta daugelyje metalų (Zn, Al, Fe, Co, Cu, Ni ir kt.), išskyrus magnį. Berilis sudaro eutektinius lydinius su aliuminiu ir siliciu. Ketvirtasis elementas sudaro kietus tirpalus, kuriuose yra tik keli metalai, jis labiausiai tirpsta lydiniuose su vario (2,75% masės), chromo (1,7%) ir nikelio (2,7%). Tirpumas labai mažėja mažėjant temperatūrai, todėl lydiniai, kurių sudėtyje yra berilio, gali sukietėti krituliais. Priemaišų elementų tirpumas berilyje yra itin mažas.

Smulkūs berilio milteliai dega sieros, seleno ir telūro garuose. Užsidegę atmosferos ore, berilio milteliai dega ryškia liepsna, sudarydami oksidą ir nitridą. Išlydytas berilis reaguoja su dauguma oksidų, nitridų, sulfidų ir karbidų. Vienintelė tinkama tiglio medžiaga beriliui lydyti yra berilio oksidas.

Berilio druskos yra labai higroskopiškos ir, išskyrus keletą išimčių (fosfatas, karbonatas), gerai tirpsta vandenyje, dėl hidrolizės jų vandeniniai tirpalai yra rūgštūs. Yra žinoma nemažai sudėtingų organoberilio junginių, kai kurie iš jų hidrolizuojami ir oksiduojasi.