Beryl definicja i właściwości

Beryl - informacje podstawowe
 

Odkrycie berylu

Beryl został odkryty w postaci tlenku w 1798 roku przez Louisa N.Vauquelina podczas analizy szmaragdu. Dopiero w 1898 r. Lebeau podczas elektrolizy stopionego fluoroberylanu sodowego (NaBeF₃) otrzymał czysty beryl. Początkowo beryl został zaliczony do pierwiastków trójwartościowych. Zmiana wartościowości na II została dokonana dopiero podczas zestawiania tablicy przez Mendelejewa. Późniejsze badania potwierdziły koncepcję Mendelejewa o przynależności berylu do grupy 2 (IIA).

Występowanie w przyrodzie

Zawartość berylu w górnych warstwach Ziemi wynosi 6 · 10^-4% wag. Beryl tworzy nieliczne, rzadko spotykane minerały z których najważniejsze to: glinokrzemian berylu zwany również berylem (Be₃Al₂Si₆O₁₈), fenakit (Be₂SiO₄), chryzoberyl (Al₂BeO₄) i euklaz. W zależności od koloru, przezroczystości, domieszek rozróżnia się szlachetne odmiany berylu (minerału) np.: akwamaryn (kolor zielonkawoniebieski), heliodor (kolor jasnożółtozielony) i szmaragd (kolor zielony). W Polsce minerały berylu występują w Górach Sowich.

Otrzymywanie berylu

Metaliczny beryl otrzymywany jest przez elektrolizę stopionej mieszaniny chlorku berylu (BeCl₂) i chlorku sodu (NaCl) w temp. ok. 350^oC, metal wydziela się w postaci krystalicznych płatków. Można otrzymać również beryl w wyniku elektrolizy stopionego zasadowego fluorku o składzie 2 BeO · 5 BeF₂ w temp. ok. 1400^oC, w tym przypadku metal wydziela się w postaci cieczy, która krzepnąć daje metal w formie litej.

Właściwości fizyczne berylu

Beryl jest metalem srebrzystym o połysku metalicznym, o małym ciężarze właściwym. W temperaturze pokojowej beryl jest kruchy. Pierwiastek ten wykazuje zalety jako składnik stopów, np. dodatek 2,5% berylu do do miedzi daje stop niemagnetyczny, który jest 6 razy twardszy od miedzi, a stop z niklem przewyższa pod względem wytrzymałości najlepszą stal.

Właściwości chemiczne berylu

Beryl wykazuje się największą odpornością chemiczną spośród wszystkich metali z grupy berylowców. Jest to pierwiastek dwuwartościowy, co odpowiada stopniowi utlenienia +2. Beryl utlenia się na powietrzu, szczególnie w obecności pary wodnej, pokrywając się przy tym cienką warstewką ochronną tlenku berylu (BeO). Z wodą nie reaguje w temperaturze pokojowej ani w temperaturach wyższych. Natomiast łatwo reaguje z kwasami wydzielając wodór. W przypadku kwasu azotowego beryl ulega pasywacji tworząc warstewkę BeO. Beryl i jego związki mają charakter amfoteryczny.

Zastosowanie

Bryl znalazł duże zastosowanie w technice jądrowej, jako generator neutronów. Stosowany jest również do: wyrobu okienek w aparatach rentgenowskich, elektrod do świetlówek i lamp telewizyjnych, do utwardzania i zwiększania odporności stopów z glinem, kobaltem, srebrem, niklem i miedzią. Stopy z miedzią (brązy berylowe) wykorzystywane są do wyrobu: maszyn do liczenia, sprężyn do zegarków oraz narzędzi i sprzętu do fabryk prochu, gazowni, kopalń. Ze stopów berylu z niklem wykonywane są narzędzia chirurgiczne.
Tlenek berylu ze względu na wysoką temperaturę topnienia i wytrzymałość mechaniczną używany jest do wyrobu tygli odpornych na czynniki chemiczne, nowoczesnych składników dentystycznych i izolacji termicznych.
Chlorek berylu stosowany jest jako katalizator niektórych reakcji organicznych. Natomiast fluorek berylu służy do wyrobu szkła o dużej przenikliwości dla promieni nadfioletowych oraz jako topnik emalii dla porcelany.

Izotopy berylu

Beryl ma jeden trwały izotop ⁹Be. Spośród iztopów promieniotwórczych najważniejszy jest ⁷Be, o czasie połowicznego rozpadu T_1/2= 53 dni.

Związki berylu

Beryl reaguje z wodorem tworząc wodorek berylu BeH₂, którego struktura nie jest znana ale prawdopodobnie są to związki o charakterze pośrednim między jonowym a kowalencyjnym.
Berylowce tworzą z fluorowcami związki typu YX₂. Fluorek berylu BeF₂ jest dobrze rozpuszczalny w wodzie, po stopieniu ma tendencję do zastygania w postaci szkliwa.
Beryl łączy się z tlenem tworząc tlenek berylu BeO, który jest ciałem stałym koloru białego, trudno palnym o wysokiej temp. topnienia (2547^oC). Tlenek berylu reaguje z wodą tworząc wodorotlenek berylu Be(OH)₂ o słabych właściwościach zasadowych.
Spośród wszystkich berylowców to beryl wykazuje największą tendencję do tworzenia związków kompleksowych, która wynika z faktu że jon berylu ma małe rozmiary i łatwo przyjmuje pary elektronowe ligandów. Do licznych kompleksów chelatowych berylu zalicza się np. zasadowy octan berylu Be₄O(O₂C · CH₃)₆, który powstaje w trakcie wyparowania Be(OH)₂ w kwasie octowym.