เบริลเลียม (เป็น), ก่อนหน้านี้ (จนถึงปี 1957) กลูโคเนียมองค์ประกอบทางเคมีสมาชิกที่มีน้ำหนักเบาที่สุดของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ ธ ของกลุ่ม 2 (IIa) ของตารางธาตุที่ใช้ในโลหะวิทยาในฐานะตัวแทนชุบแข็ง.
โลหะอัลคาไลน์เอิร์ ธ
องค์ประกอบคือเบริลเลียม (Be), แมกนีเซียม (Mg), แคลเซียม (Ca), สตรอนเทียม (Sr), แบเรียม (Ba) และเรเดียม (Ra)
คุณสมบัติองค์ประกอบ
| เลขอะตอม | 4 |
|---|---|
| น้ำหนักปรมาณู | 9.0122 |
| จุดหลอมเหลว | 1,287 ° C (2,349 ° F) |
| จุดเดือด | 2,471 ° C (4,480 ° F) |
| แรงดึงดูดเฉพาะ | 1.85 ที่ 20 ° C (68 ° F) |
| สถานะออกซิเดชัน | 2 |
| การกำหนดค่าอิเล็กตรอน | 1 วินาที2 2วินาที2 |
การเกิดขึ้นคุณสมบัติและการใช้งาน
เบริลเลียมเป็นโลหะเหล็กสีเทาที่ค่อนข้างเปราะที่อุณหภูมิห้องและคุณสมบัติทางเคมีของมันค่อนข้างคล้ายกับอลูมิเนียม มันไม่ได้เกิดขึ้นฟรีตามธรรมชาติ เบริลเลียมพบได้ในเบริลและมรกตแร่ธาตุที่ชาวอียิปต์โบราณรู้จัก แม้ว่าจะมีการสงสัยกันมานานแล้วว่าแร่ธาตุทั้งสองมีความคล้ายคลึงกันการยืนยันทางเคมีของสิ่งนี้ไม่ได้เกิดขึ้นจนกระทั่งปลายศตวรรษที่ 18 ขณะนี้ Emerald เป็นที่รู้จักกันในชื่อเบริลคอลสีเขียว เบริลเลียมถูกค้นพบ (1798) เป็นออกไซด์โดยนักเคมีชาวฝรั่งเศส Nicolas-Louis Vauquelin ใน beryl และมรกตและถูกแยก (1828) เป็นโลหะอิสระโดยนักเคมีชาวเยอรมัน Friedrich Wöhlerและนักเคมีชาวฝรั่งเศส Antoine AB Bussy โดยการลดคลอไรด์ด้วยโพแทสเซียม. เบริลเลียมมีการกระจายอย่างกว้างขวางในเปลือกโลกและคาดว่าจะเกิดขึ้นในหินอัคนีของโลกในระดับ 0.0002 เปอร์เซ็นต์ ความอุดมสมบูรณ์ของจักรวาลอยู่ที่ 20 ในระดับที่ซิลิคอนมาตรฐานคือ 1,000,000 สหรัฐอเมริกามีเบริลเลียมประมาณร้อยละ 60 ของโลกและเป็นผู้ผลิตเบริลเลียมรายใหญ่ที่สุด ประเทศผู้ผลิตรายใหญ่อื่น ๆ ได้แก่ จีนโมซัมบิกและบราซิล
มีแร่ธาตุที่ได้รับการยอมรับประมาณ 30 ชนิดที่มีเบริลเลียมรวมถึงเบริลเลียม (Al 2 Be 3 Si 6 O 18, เบริลเลียมอลูมิเนียมซิลิเกต), bertrandite (Be 4 Si 2 O 7 (OH) 2, เบริลเลียมซิลิเกต), phenakite (Be 2 SiO) 4) และ chrysoberyl (BeAl 2 O 4) (รูปแบบที่มีค่าของเบริลล์, มรกตและอะความารีนมีองค์ประกอบใกล้เคียงกับที่ให้ไว้ข้างต้น แต่แร่อุตสาหกรรมที่มีเบริลเลียมน้อยกว่าเบริลเลียมส่วนใหญ่จะได้รับเป็นผลพลอยได้จากการดำเนินงานการทำเหมืองอื่น ๆ ด้วยคริสตัลขนาดใหญ่.) Beryl และ bertrandite ถูกค้นพบในปริมาณที่เพียงพอเพื่อเป็นแร่ในเชิงพาณิชย์ซึ่งเบริลเลียมไฮดรอกไซด์หรือเบริลเลียมออกไซด์ผลิตในเชิงอุตสาหกรรม การสกัดเบริลเลียมมีความซับซ้อนเนื่องจากข้อเท็จจริงที่ว่าเบริลเลียมเป็นส่วนประกอบเล็กน้อยในแร่ส่วนใหญ่ (5 เปอร์เซ็นต์โดยมวลแม้ในเบริลบริสุทธิ์บริสุทธิ์น้อยกว่า 1 เปอร์เซ็นต์โดยมวลในเบอเทอแรนที) และผูกพันกับออกซิเจนอย่างแน่นหนา การบำบัดด้วยกรดการคั่วด้วยฟลูออไรด์ที่ซับซ้อนและการสกัดของเหลวและของเหลวทั้งหมดได้ถูกนำมาใช้เพื่อเบริลเลียมในรูปแบบของไฮดรอกไซด์ ไฮดรอกไซด์จะถูกแปลงเป็นฟลูออไรด์ผ่านแอมโมเนียมเบริลเลียมฟลูออไรด์จากนั้นให้ความร้อนด้วยแมกนีเซียมเพื่อสร้างธาตุเบริลเลียม หรืออีกวิธีหนึ่งไฮดรอกไซด์สามารถทำให้เกิดความร้อนในรูปแบบออกไซด์ซึ่งสามารถบำบัดด้วยคาร์บอนและคลอรีนในรูปเบริลเลียมคลอไรด์; อิเล็กโทรไลซิสของคลอไรด์หลอมเหลวจะถูกนำมาใช้ในการผลิตโลหะ องค์ประกอบถูกทำให้บริสุทธิ์โดยการละลายสูญญากาศ
เบริลเลียมเป็นโลหะแสงที่เสถียรเพียงตัวเดียวที่มีจุดหลอมเหลวค่อนข้างสูง แม้ว่ามันจะถูกโจมตีอย่างง่ายดายโดยอัลคาไลและกรดที่ไม่ใช่ออกซิไดซ์เบริลเลียมจะก่อตัวเป็นฟิล์มออกไซด์ของพื้นผิวของสานุศิษย์ซึ่งช่วยปกป้องโลหะจากการเกิดออกซิเดชันของอากาศต่อไปภายใต้สภาวะปกติ คุณสมบัติทางเคมีเหล่านี้ประกอบกับการนำไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยมความจุความร้อนสูงและการนำไฟฟ้าคุณสมบัติทางกลที่ดีที่อุณหภูมิสูงและโมดูลัสยืดหยุ่นสูงมาก (หนึ่งในสามของเหล็กกล้า) ทำให้มีค่าสำหรับการใช้งานด้านโครงสร้างและความร้อน ความเสถียรเชิงมิติของเบริลเลียมและความสามารถในการขัดเงาสูงทำให้เป็นประโยชน์สำหรับกระจกและบานประตูหน้าต่างกล้องในอวกาศการทหารและการแพทย์และการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ เนื่องจากมีน้ำหนักอะตอมต่ำเบริลเลียมจึงถ่ายทอดรังสีเอกซ์ 17 เท่ารวมถึงอลูมิเนียมและมีการใช้อย่างกว้างขวางในการทำหน้าต่างสำหรับหลอดเอ็กซ์เรย์ เบริลเลียมถูกประดิษฐ์เป็นลูกข่าง, มาตรวัดความเร็ว, และชิ้นส่วนคอมพิวเตอร์สำหรับเครื่องมือคำแนะนำเฉื่อยและอุปกรณ์อื่น ๆ สำหรับขีปนาวุธ, เครื่องบิน, และยานอวกาศ, และใช้สำหรับถังเบรกขนาดใหญ่สำหรับงานหนักและการใช้งานที่คล้ายคลึงกัน ความสามารถในการชะลอนิวตรอนเร็วนั้นพบว่ามีการใช้งานจำนวนมากในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์
เบริลเลียมส่วนใหญ่ถูกใช้เป็นส่วนประกอบที่มีเปอร์เซ็นต์ต่ำของโลหะผสมหนักโดยเฉพาะอย่างยิ่งทองแดงซึ่งเป็นส่วนประกอบหลัก แต่ยังใช้กับโลหะผสมนิกเกิลและเหล็กสำหรับผลิตภัณฑ์เช่นสปริง เบริลเลียม - ทองแดง (เบริลเลียมร้อยละ 2) ถูกสร้างขึ้นเป็นเครื่องมือสำหรับใช้เมื่อเกิดประกายไฟอาจเป็นอันตรายเช่นเดียวกับในโรงงานผง เบริลเลียมเองไม่ได้ลดประกายไฟ แต่เพิ่มความแข็งแกร่งให้กับทองแดง (จาก 6 เท่า) ซึ่งไม่ก่อให้เกิดประกายไฟเมื่อกระทบ เบริลเลียมจำนวนเล็กน้อยที่เติมลงในโลหะที่สามารถออกซิไดซ์ได้จะสร้างฟิล์มปกป้องพื้นผิวซึ่งช่วยลดการติดไฟในแมกนีเซียมและทำให้หมองในโลหะผสมเงิน
เซอร์เจมส์แชดวิค (1932) ถูกค้นพบนิวตรอน (1932) โดยนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษในขณะที่อนุภาคที่ถูกผลักออกจากเบริลเลียมถูกระเบิดด้วยอนุภาคแอลฟาจากแหล่งเรเดียม ตั้งแต่นั้นเบริลเลียมผสมกับแอลฟ่าอีซีแอลเช่นเรเดียมพลูโทเนียมหรืออเมริเนียมถูกใช้เป็นแหล่งกำเนิดนิวตรอน อนุภาคอัลฟาที่ปล่อยออกมาจากการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีของอะตอมเรเดียมจะทำปฏิกิริยากับอะตอมของเบริลเลียมเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์นิวตรอนที่มีพลังงานหลากหลาย - ถึง 5 × 10 6อิเล็กตรอนโวลต์ (eV) ถ้าเรเดียมถูกห่อหุ้มดังนั้นไม่มีอนุภาคแอลฟาถึงเบริลเลียมพลังงานนิวตรอนน้อยกว่า 600,000 eV ถูกสร้างขึ้นโดยรังสีแกมมาที่ทะลุทะลวงออกมาจากผลิตภัณฑ์สลายตัวของเรเดียม ตัวอย่างที่สำคัญในอดีตของการใช้แหล่งเบริลเลียม / เรเดียมนิวตรอนรวมถึงการทิ้งระเบิดยูเรเนียมโดยนักเคมีชาวเยอรมันอ็อตโตฮาห์นและฟริตซ์สตราสมันน์และนักฟิสิกส์ชาวออสเตรียผู้เกิด Lise Meitner ซึ่งนำไปสู่ ของปฏิกิริยาลูกโซ่ฟิชชันที่ควบคุมครั้งแรกโดย Enrico Fermi (2485) นักฟิสิกส์ชาวอิตาลี
ไอโซโทปที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติเพียงอย่างเดียวคือเบริลเลียม -9 ที่เสถียรแม้ว่าจะมีไอโซโทปสังเคราะห์อีก 11 ชนิดที่รู้จักกัน ครึ่งชีวิตของพวกเขาอยู่ในช่วง 1.5 ล้านปี (สำหรับเบริลเลียม -10 ซึ่งผ่านการสลายตัวของเบต้า) เป็น 6.7 × 10 -1717วินาทีสำหรับเบริลเลียม -8 (ซึ่งสลายตัวโดยการปล่อยสองโปรตอน) การสลายตัวของเบริลเลียม -7 (ครึ่งชีวิต 53.2 วัน) ในดวงอาทิตย์เป็นแหล่งกำเนิดของนิวตริโนแสงอาทิตย์ที่สังเกตได้
