BERYLLIUM: SEJARAH, STRUKTUR, SIFAT, KEGUNAAN - KIMIA - 2025

The berilium adalah unsur logam yang dipunyai oleh kumpulan 2 atau IIA dalam jadual berkala. Ini adalah logam tanah alkali paling ringan dari kumpulan itu, dan dilambangkan dengan simbol Be. Atom dan kationnya juga lebih kecil daripada kongenernya (Mg, Ca, Sr …).

Oleh kerana ketumpatan cas yang tidak biasa, logam ini biasanya tidak berlaku secara terpisah. Kira-kira 30 mineral diketahui mengandunginya, antaranya ialah: beryl (3BeO · Al ₂ O ₃ · 6SiO ₂ · 2H ₂ O), bertrandite (4BeO.2SiO ₂ .2H ₂ O), chrysoberyl (BeAl ₂ O ₄ ), dan phenakite (Jadilah ₂ Si ₄ ).

Nugget berilium logam. Sumber: W. Oelen

Emerald, batu permata, adalah varian beryl. Walau bagaimanapun, berilium tulen tidak begitu ketara; ia memiliki kilauan keabu-abuan pucat (gambar atas), dan telah dicapai dalam bentuk biji atau lozenges.

Beryllium mempunyai satu set sifat fizikal yang khas. Ia mempunyai ketumpatan rendah; kekonduksian terma dan elektrik yang tinggi, serta keupayaan haba dan pelesapan haba; ia bukan logam magnet; dan ia juga mempunyai gabungan kekakuan dan keanjalan yang sesuai.

Semua sifat ini menyebabkan berilium menjadi logam dengan banyak aplikasi, mulai dari penggunaannya dalam aloi dengan tembaga untuk pembuatan alat, hingga penggunaannya dalam roket, pesawat terbang, kereta, reaktor nuklear, peralatan sinar-X, resonans magnet nuklear, dll.

Beryllium mempunyai 10 isotop yang diketahui, mulai dari ⁵ Be hingga ¹⁴ Be, dengan ⁹ Be menjadi satu-satunya stabil. Begitu juga, ia adalah logam yang sangat toksik, yang mempengaruhi sistem pernafasan, jadi ada batasan penggunaannya.

Sejarah penemuannya

Beryllium ditemui oleh Louis-Nicolas Vauguelin pada tahun 1798 sebagai unsur komposisi mineral berili, dan silikat dari aluminium dan berilium.

Kemudian, ahli kimia Jerman Frederic Wöhler, pada tahun 1828, berjaya mengasingkan berilium dengan bertindak balas kalium dengan berilium klorida dalam wadah platinum.

Pada masa yang sama, dan secara bebas, ahli kimia Perancis Antoine Bussy juga mencapai pengasingan berilium. Wöhler adalah orang pertama yang mencadangkan nama berilium untuk logam tersebut.

Ia menerima namanya pada tahun 1957, sejak sebelumnya dikenal sebagai glukinium, kerana rasa manis dari beberapa garamnya. Tetapi, untuk mengelakkan kekeliruan dengan sebatian rasa manis yang lain, dan dengan tanaman yang disebut glukin, diputuskan untuk menamakannya berilium.

Struktur berilium

Struktur kristal berilium. Sumber: Pengguna: Dornelf

Beryllium menjadi logam logam alkali yang paling ringan, isipadu atomnya semestinya terkecil dari semua. Atom-atom Beryllium saling berinteraksi melalui ikatan logam, sedemikian rupa sehingga "lautan elektron" mereka dan tolakan antara inti membentuk struktur kristal yang dihasilkan.

Kristal berilium hitam kemudian terbentuk. Kristal ini mempunyai struktur heksagon (gambar atas), di mana setiap atom Be mempunyai enam tetangga sisi, dan tiga lagi di satah di atas dan di bawah.

Oleh kerana kristal berwarna hitam, berguna untuk membayangkan bahawa titik hitam struktur heksagon digantikan oleh atom berilium. Ini adalah salah satu struktur yang paling padat yang boleh diterima pakai oleh logam; dan masuk akal bahawa atom Be yang sangat kecil "terhimpit" begitu banyak untuk mengelakkan jumlah kekosongan atau bilangan lubang paling sedikit di antara keduanya.

Konfigurasi elektronik

1s ² 2s ²

Yang sama dengan 4 elektron, 2 daripadanya adalah valens. Sekiranya anda mempromosikan elektron ke orbit 2p, anda akan mempunyai dua orbital hibrid sp. Ini berlaku, dalam sebatian berilium mungkin terdapat geometri linier, X-Be-X; sebagai contoh, molekul BeCl _{2 yang} terpencil , Cl-Be-Cl.

Hartanah

Penerangan fizikal

Berkilat, rapuh, berwarna kelabu pekat.

Takat lebur

1287 ° C.

Takat didih

2471 ° C.

Ketumpatan

- 1.848 g / cm ³ pada suhu bilik.

- 1,69 g / cm ³ pada titik lebur (keadaan cair).

Radio atom

112 malam.

Jejari kovalen

90 malam.

Isipadu atom

5 cm ³ / mol.

Haba tentu

1.824 J / g · mol pada suhu 20 ° C.

Panas pelakuran

12.21 kJ / mol.

Haba penyejatan

309 kJ / mol.

Elektronegativiti

1.57 pada skala Pauling.

Potensi standard

1.70 V.

Kelajuan suara

12,890 m / s.

Pengembangan haba

11.3 µm / m · K pada 25 ° C.

Kekonduksian terma

200 w / m K.

Sifat kimia

Beryllium dilapisi dengan lapisan berilium oksida (BeO) yang melindunginya di udara pada suhu bilik. Pengoksidaan berilium berlaku pada suhu di atas 1000 ºC, menghasilkan berilium oksida dan berilium nitrida sebagai produk.

Ia juga tahan terhadap tindakan asid nitrik 15 M. Tetapi, ia larut dalam asid hidroklorik dan alkali, seperti natrium hidroksida.

Permohonan

Pembuatan alat

Beryllium membentuk aloi dengan tembaga, nikel, dan aluminium. Khususnya, aloi dengan tembaga menghasilkan alat yang keras dan tahan, hanya 2% daripada berat aloi.

Alat ini tidak menghasilkan percikan api ketika memukul besi, yang memungkinkannya digunakan di lingkungan dengan kandungan gas mudah terbakar yang tinggi.

Oleh kerana ketumpatannya yang rendah, beratnya ringan, yang, bersama dengan ketegarannya, memungkinkan penggunaannya dalam pesawat ruang angkasa, roket, peluru berpandu dan kapal terbang. Aloi dengan berilium telah digunakan dalam pembuatan bahagian kereta. Ini juga telah digunakan dalam produksi mata air.

Oleh kerana kekuatan keras berilium memberikan paduannya, ia telah digunakan dalam brek pesawat ketenteraan.

Pembuatan cermin

Beryllium telah digunakan dalam pembuatan cermin kerana kestabilan dimensinya dan kemampuannya untuk digilap tinggi. Cermin ini digunakan di satelit dan dalam sistem kawalan kebakaran. Juga, ia digunakan dalam teleskop ruang angkasa.

Dalam sinaran mengion

Beryllium adalah elemen berketumpatan rendah, sehingga dapat dianggap transparan terhadap sinar-X. Ciri ini memungkinkan penggunaannya dalam pembinaan tingkap tiub yang menghasilkan sinar-X, untuk aplikasi industri dan dalam diagnosis perubatan. .

Juga, berilium digunakan di tingkap pengesan pelepasan radioaktif.

Dalam peralatan menjana magnet

Antara ciri berilium, adalah bahawa ia bukan unsur magnet. Ini memungkinkan untuk digunakan dalam pembinaan artikel untuk peralatan pencitraan resonans magnetik, di mana medan magnet intensiti tinggi dihasilkan, meminimumkan gangguan.

Reaktor nuklear

Kerana titik leburnya yang tinggi, ia telah menemui aplikasi dalam reaktor nuklear dan seramik. Beryllium digunakan sebagai moderator tindak balas nuklear dan sebagai penghasil neutron:

⁹ Be + ⁴ Dia (α) => ¹² C + n (neutron)

Dianggarkan bahawa untuk satu juta atom berilium yang dihujani zarah α, sehingga 30 juta neutron dihasilkan. Tepatnya reaksi nuklear ini memungkinkan penemuan neutron.

James Chadwick mengebom atom berilium dengan zarah α (He). Penyelidik memerhatikan pembebasan zarah subatom, tanpa cas elektrik, yang menyebabkan penemuan neutron.

Pelindung logam

Menambah kuantiti berilium di permukaan logam yang dapat dioksidakan memberikan mereka perlindungan. Sebagai contoh, mudah terbakar magnesium dikurangkan dan kilauan aloi perak berpanjangan.

Di manakah ia berada?

Beryl dijumpai dalam pegmatit, dikaitkan dengan mika, feldspar, dan kuarza. Dengan menggunakan teknik pengapungan, campuran beryl dan feldspar dipisahkan. Selepas itu, feldspar dan beryl dipusatkan dan menjalani rawatan dengan kalsium hipoklorit.

Diikuti dengan rawatan dengan asam sulfat dan kalium sulfonat, dengan pengenceran, pengapungan berili dicapai, memisahkannya dari feldspar.

Beryl dirawat dengan natrium fluorosilikat dan soda pada suhu 770 ° C untuk membentuk natrium fluorobilat, aluminium oksida dan silikon dioksida. Hidroksida berilium kemudian diendapkan dari larutan natrium fluoroberylate dengan natrium hidroksida.

Beryllium fluoride terbentuk dengan bertindak balas berilium hidroksida dengan ammonia hidrogen fluorida, menghasilkan ammonium tetrafluroberylate. Ini dipanaskan untuk membentuk berilium fluorida, yang diolah panas dengan magnesium untuk mengasingkan berilium.

Risiko

Beryllium sebagai logam yang terbahagi halus, dalam bentuk larutan, serbuk kering atau asap, sangat toksik dan boleh menyebabkan dermatitis. Walau bagaimanapun, ketoksikan terbesar dihasilkan melalui penyedutan.

Pada mulanya, berilium boleh menyebabkan hipersensitiviti atau alergi, yang boleh berkembang menjadi berilium atau penyakit berilium kronik (CBD). Ini adalah penyakit serius, yang dicirikan oleh penurunan keupayaan paru-paru.

Penyakit akut jarang berlaku. Dalam penyakit kronik, granuloma terbentuk di seluruh badan, terutama di paru-paru. Beriliosis kronik menyebabkan dyspnea progresif, batuk, dan kelemahan umum (asthenia).

Beriliosis akut boleh membawa maut. Dalam beriliosis, hilangnya fungsi pernafasan secara progresif, kerana terdapat halangan dalam aliran gas di saluran pernafasan dan penurunan oksigenasi darah arteri.

Rujukan

1. Masyarakat Kimia diraja. (2019). Beryllium. Dipulihkan dari: rsc.org
2. Pusat Maklumat Nasional Bioteknologi. (2019). Beryllium. Pangkalan Data PubChem. Dipulihkan dari: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (15 Mac 2019). Fakta Beryllium. Dipulihkan dari: thinkco.com
4. Wikipedia. (2019). Beryllium. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
5. Lenntech BV (2019). Beryllium-Be. Dipulihkan dari: lenntech.com
6. Materio Corporation. (2019). Ketahui mengenai unsur berilium Dipulihkan dari: beryllium.com
7. D. Michaud. (2016, 12 April). Masalah pemprosesan & pengekstrakan buah beri 911 Metalurgi. Dipulihkan dari: 911metallurgist.com
8. Timothy P. Hanusa. (5 Januari 2016). Beryllium. Encyclopædia Britannica. Dipulihkan dari: britannica.com
9. Lee S. Newman. (2014). Penyakit buah pinggang. Manual MSD. Dipulihkan dari: msdmanuals.com