Бериллий
← Литий |Бор →
4 Be ↓ Mg 4Be
Внешний вид простого вещества
Поликристаллический фрагмент бериллия. Чистота >99%.
Свойства атома
Название, символ, номер	Бери́ллий / Beryllium (Be), 4
Группа,период, блок	2 (устар. IIA), 2, s-элемент
Атомная масса (молярная масса)	9,012182(3)[1] а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация	[He ] 2s2 1s22s2
Радиус атома	112пм
Химические свойства
Ковалентный радиус	90 пм
Радиус иона	35 (+2e) пм
Электроотрицательность	1,57 (шкала Полинга)
Электродный потенциал	−1,69 В
Степени окисления	0, +2
Энергия ионизации (первый электрон)	898,8 (9,32) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (прин. у.)	1,848 г/см3
Температура плавления	1551K (1278 °C, 2332 °F)
Температура кипения	3243K (2970 °C, 5378 °F)
Мол. теплота плавления	12,21 кДж/моль
Мол. теплота испарения	309 кДж/моль
Молярная теплоёмкость	16,44[2] Дж/(K·моль)
Молярный объём	5,0 см3/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки	Гексагональная
Параметры решётки	a=2,286 Å;c=3,584 Å
Отношениеc/a	1,567
Температура Дебая	1000 K
Прочие характеристики
Теплопроводность	(300 K) 201 Вт/(м·К)
Номер CAS	7440-41-7

Бери́ллий (химический символ —Be, отлат. Beryllium) —химический элемент2-й группы (поустаревшей классификации — главной подгруппы второй группы, IIA)второго периодапериодической системы химических элементовД. И. Менделеева сатомным номером 4.

Какпростое веществобериллий — это хрупкий относительно твёрдыйметалл светло-серого цвета с характерным металлическим блеском. Чрезвычайнотоксичен. Бериллий и его соединения являютсяканцерогенами^[2],группа 1 по классификацииМАИР^[3].

Открыт в1798 году французским химикомЛуи Николя Вокленом, который назвал его глюцинием. Современное название элемент получил по предложению химиков немцаКлапрота и шведаЭкеберга.

Большую работу по установлению состава соединений бериллия и его минералов провёл русский химикИван Авдеев. Именно он доказал, чтооксид бериллия имеет состав BeO, а не Be₂O₃, как считалось ранее.

В свободном виде бериллий был выделен в 1828 году французским химикомАнтуаном Бюсси и независимо от него немецким химикомФридрихом Вёлером. Чистый металлический бериллий был получен в 1898 году французским физикомПолем Лебо с помощьюэлектролиза расплавов солей^[4].

Название бериллия произошло от названия минералаберилла (др.-греч.βήρυλλος) (силикат бериллия и алюминия, Be₃Al₂Si₆O₁₈), которое восходит к названию городаБелур (Веллуру) вЮжной Индии, недалеко отМадраса; с древних времён вИндии были известны месторожденияизумрудов — разновидности берилла. Из-за сладкого вкуса растворимых в воде соединений бериллия элемент вначале называли «глиций» (др.-греч.γλυκύς — сладкий)^[5].

В процессах какпервичного, так извёздного нуклеосинтеза рождаются лишь лёгкие нестабильные изотопы бериллия. Стабильный изотоп${\displaystyle {}^9\mathrm{B}\mathrm{e}}$ может появиться как в звёздах, так и вмежзвёздной среде в результатераспада более тяжелых ядер, бомбардируемыхкосмическими лучами^[6]. В атмосфере Земли радиоактивный${\displaystyle {}^{10}\mathrm{B}\mathrm{e}}$ непрерывно образуется в результате расщепления ядер кислорода космическими лучами^[7].

Во Вселенной бериллий относительно редкий элемент, потому что он не образуется в результатеядерных реакций в недрах звёзд. В основном бериллий образуется при взрывесверхновых, в результате чего более тяжёлые ядрарасщепляются на более лёгкие потоками быстрых частиц. На Солнце наблюдаемая концентрация бериллия составляет 0,1 части на миллиард^[8]. В земной коре бериллий имеет концентрацию от 2 до 6 частей на миллион^[9]. Среднее содержание бериллия вземной коре 3,8 г/т и увеличивается от ультраосновных (0,2 г/т) к кислым (5 г/т) и щелочным (70 г/т) породам. Основная масса бериллия вмагматических породах связана сплагиоклазами, где бериллий замещаеткремний. Однако наибольшие его концентрации характерны для некоторых минералов тёмного цвета имусковита (десятки, реже сотни г/т). Если в щелочных породах бериллий почти полностью рассеивается, то при формировании кислых горных пород он может накапливаться в постмагматических продуктах постколлизионных и анорогенныхгранитоидов —пегматитах и пневматолито-гидротермальных телах. В кислых пегматитах образование значительных скоплений бериллия связано с процессами альбитизации и мусковитизации. В пегматитах бериллий образует собственные минералы, но часть его (ок. 10 %) находится в изоморфной форме в породообразующих и второстепенных минералах (микроклине,альбите,кварце,слюдах, и др.). В щелочных пегматитах бериллий устанавливается в небольших количествах в составе редких минералов:эвдидимита,чкаловита,анальцима илейкофана, где он входит в анионную группу. Постмагматические растворы выносят бериллий из магмы в виде фторсодержащих эманаций и комплексных соединений в ассоциации свольфрамом,оловом,молибденом илитием.

Содержание бериллия в морской воде чрезвычайно низкое — 6⋅10⁻⁷ мг/л^[10].

Известно более 30 собственно бериллиевых минералов, но только 6 из них считаются более-менее распространёнными:берилл,хризоберилл,бертрандит,фенакит,гельвин,даналит. Промышленное значение имеет в основном берилл и бертрандит.

Разновидности берилла считаются драгоценными камнями:аквамарин — голубой, зеленовато-голубой, голубовато-зелёный;изумруд — густо-зелёный, ярко-зелёный;гелиодор — жёлтый; известны ряд других разновидностей берилла, различающихся окраской (тёмно-синие, розовые, красные, бледно-голубые, бесцветные и др.). Цвет бериллу придают примеси различных элементов.

Месторождения минералов бериллия присутствуют на территорииБразилии,Аргентины,Африки,Индии,Казахстана,России (Ермаковское месторождение вБурятии,Малышевское месторождение в Свердловской области, пегматиты восточной и юго-восточной части Мурманской области) и др^[11]. Бертрандит наиболее распространён вСША, особенно в штатеЮта.

Природный бериллий состоит из единственногоизотопа⁹Be. Все остальные изотопы бериллия (их известно 11, кроме стабильного⁹Be) нестабильны. Наиболее долгоживущих из них два:¹⁰Be спериодом полураспада около1,4 млн лет и⁷Be с периодом полураспада53 дня^[12].

Бериллий — металл серебристо-белого цвета, обладающий относительно высокой твёрдостью (5,5 баллов поМоосу), что превосходит по твёрдости другие лёгкие металлы (алюминий,магний). Хрупок. Имеет высокиймодуль упругости — 300 ГПа (усталей — 200—210 ГПа).Скорость звука в бериллии очень высока —12 600 м/с, что в 2—3 раза больше, чем в других металлах. Имеет высокуютеплопроводность и высокую температуру плавления.

Для бериллия характерны двестепени окисления — 0 и +2. Степень окисления +1 у бериллия была получена при исследовании процессов испарения бериллия в вакууме в тиглях из оксида бериллия ВеО с образованием летучего оксида Ве₂O в результате сопропорционирования^[13]

${\displaystyle \text{Be}+\text{BeO}⟶{\text{Be}}_2^{}\text{O}}$.

По многим химическим свойствам бериллий больше похож на алюминий, чем на находящийся непосредственно под ним в таблице Менделеевамагний (проявление «диагонального сходства»).

Металлический бериллий относительно малореакционноспособен при комнатной температуре, т.к. на воздухе активно покрывается стойкой оксидной плёнкойBeO. В компактном виде он не реагирует сводой и водяным паром даже при температурекрасного каления и не окисляется воздухом до 600 °C. Порошок бериллия при поджигании горит ярким пламенем, при этом образуются оксид и нитрид.Галогены реагируют с бериллием при температуре выше 600 °C, ахалькогены требуют ещё более высокой температуры.Аммиак взаимодействует с бериллием при температуре выше 1200 °C с образованиемнитрида Be₃N₂, ауглерод даёткарбид Ве₂С при 1700 °C. Сводородом бериллий непосредственно не реагирует^[2].

Бериллий легко растворяется в разбавленных водных растворах кислот (соляной,серной кислотами, аазотной кислотой при нагревании), при этом холодная концентрированная азотная кислотапассивирует металл^[2].

Реакция бериллия с водными растворами щелочей сопровождается выделением водорода и образованием гидроксобериллатов:

${\displaystyle \text{Be}+2\text{NaOH}+2{\text{H}}_2^{}\text{O}⟶{\text{Na}}_2^{}[\text{Be}{(\text{OH})}_4^{}]+{\text{H}}_2^{}}$.

При проведении реакции с расплавом щёлочи при 400—500 °C образуются бериллаты:

${\displaystyle \text{Be}+2\text{NaOH}⟶{\text{Na}}_2^{}{\text{BeO}}_2^{}+{\text{H}}_2^{}}$.

Гидроксид бериллия(II) амфотерен, причём как основные (с образованием Be²⁺), так и кислотные (с образованием [Be(OH)₄]²⁻) свойства выражены слабо. Получают осаждением аммиаком из водных солей бериллия.

В виде простого вещества в XIX веке бериллий получали действиемкалия на безводныйхлорид бериллия^[2]:

${\displaystyle {\text{BeCl}}_2^{}+2\text{K}⟶\text{Be}+2\text{KCl}}$

В настоящее время бериллий получают,восстанавливаяфторид бериллиямагнием^[2]:

${\displaystyle {\text{BeF}}_2^{}+\text{Mg}⟶\text{Be}+{\text{MgF}}_2^{}}$

либоэлектролизом расплава смеси хлоридов бериллия инатрия. Исходные соли бериллия выделяют при переработкебериллиевой руды.

По состоянию на 2012 год основными производителями бериллия являлись:США (с большим отрывом) иКитай. Кроме них бериллиевую руду перерабатывает такжеКазахстан^[14]. В 2014 году произвела первый образец бериллия иРоссия^[15]. На долю остальных стран в 2012 году приходилось 4 % мировой добычи. Всего в мире производится 300 тонн бериллия в год (2016 год)^[16].

Бериллий в основном используют каклегирующую добавку к различнымсплавам. Добавка бериллия значительно повышает твёрдость и прочность сплавов,коррозионную устойчивость поверхностей, изготовленных из этих сплавов изделий. В технике довольно широко распространены бериллиевыебронзы типа BeB (пружинные контакты). Добавка 0,5 % бериллия всталь позволяет изготовить пружины, которые остаются упругими до температуры красного каления. Эти пружины способны выдерживать миллиарды циклов значительной по величине нагрузки. Кроме того,бериллиевая бронза не искрится при ударе о камень или металл. Один из сплавов носит собственное названиерандоль. Благодаря его сходству сзолотом рандоль называют «цыганским золотом»^[17].

Бериллий слабо поглощаетрентгеновское излучение, поэтому из него изготавливают окошкирентгеновских трубок (через которые излучение выходит наружу) и окошки рентгеновских и широкодиапазонных гамма-детекторов, через которые излучение проникает в детектор.

Ватомных реакторах из бериллия изготовляютотражатели нейтронов, его используют какзамедлитель нейтронов. В смесях с некоторымиα-радиоактивныминуклидами бериллий используют в ампульныхнейтронных источниках, так как при взаимодействии ядер бериллия-9 иα-частиц возникают нейтроны:

⁹Ве +α → n +¹²C.

Оксид бериллия наряду с металлическим бериллием служит в атомной технике как более эффективный замедлитель и отражатель нейтронов, чем чистый бериллий. По этой причине оксид бериллия в смеси с окисьюурана применяется в качестве очень эффективногоядерного топлива.Фторид бериллия в сплаве сфторидом лития применяется в качестве теплоносителя и растворителя солей урана,плутония,тория в высокотемпературныхжидкосолевых атомных реакторах.

Фторид бериллия используется в атомной технике для варки стекла, применяемого для регулирования небольших потоков нейтронов. Самый технологичный и качественный состав такого стекла − (BeF₂ — 60 %, PuF₄ — 4 %, AlF₃ — 10 %, MgF₂ — 10 %, CaF₂ — 16 %). Этот состав наглядно показывает один из примеров применения соединенийплутония в качестве конструкционного материала (частичное).

В лазерной технике находит применениеалюминат бериллия для изготовления твердотельных излучателей (стержней, пластин).

В производстве тепловых экранов и систем наведения с бериллием не может конкурировать практически ни один конструкционный материал. Конструкционные материалы на основе бериллия обладают одновременно и лёгкостью, и прочностью, и стойкостью к высоким температурам. Будучи в 1,5 раза легче алюминия, эти сплавы в то же время прочнее многих специальных сталей. Налажено производствобериллидов, применяемых как конструкционные материалы для двигателей и обшивки ракет и самолётов, а также в атомной технике.

Бериллий и его сплавы применялись при конструировании оборудования используемого астронавтами программы «Аполлон», в частности контейнеровловушек ядер инертных газов и теплозащитных экрановрадиоизотопных энергетических установок SNAP-27.^[18]

Особый интерес представляют для астрономов бериллиевые зеркала^[19]. Зеркала большой площади, часто с сотовой опорной конструкцией, используются, например, в метеорологических спутниках, где малый вес и долговременная стабильность размеров имеют решающее значение. Первичное зеркало космическоготелескопа Джеймса Уэбба состоит из 18 шестиугольных сегментов, изготовленных из позолоченного бериллия^[20][21]. Поскольку телескоп будет работать при температуре 33 К, такое зеркало способно выдерживать экстремальные холода лучше, чем стекло. Бериллий сжимается и деформируется меньше чем стекло и остается более однородным при таких температурах. По той же причине оптикакосмического телескопа Спитцер полностью построена из металлического бериллия^[22].

Стоит отметить высокую токсичность и высокую стоимость металлического бериллия, и в связи с этим приложены значительные усилия для выявления бериллийсодержащих топлив, имеющих значительно меньшую общую токсичность и стоимость. Одним из таких соединений бериллия являетсягидрид бериллия.

Оксид бериллия является наиболее теплопроводным из всех оксидов, еготеплопроводность при комнатной температуре выше, чем у большинства металлов и почти всех неметаллов (кромеалмаза икарбида кремния). Он служит высокотеплопроводным высокотемпературным изолятором и огнеупорным материалом для лабораторныхтиглей и в других специальных случаях.

Ввиду своей лёгкости и высокой твёрдости бериллий успешно применяется в качестве материала дляэлектродинамических громкоговорителей. Однако, его высокая стоимость, сложность обработки (из-за хрупкости) и токсичность (при несоблюдении технологии обработки) ограничивают применение динамиков с бериллием дорогими профессиональными аудиосистемами^[23]. Из-за высокой эффективности бериллия в акустике некоторые производители, с целью улучшения продаж, заявляют, что в их продукции используется бериллий, хотя это не соответствует действительности^[24].

В точках столкновения пучков наБольшом адронном коллайдере (БАК) вакуумная труба сделана из бериллия. Он одновременно практически не взаимодействует с частицами, произведёнными в столкновениях (которые регистрируют детекторы), но при этом достаточно прочен.

Ежедневное поступление бериллия в организм человека с пищей составляет около 0,01 мг. В живых организмах бериллий не несёт какой-либо значимой биологической функции. Однако бериллий может замещатьмагний в некоторыхферментах, что приводит к нарушению их работы.

Бериллийфитотоксичен, что связано с угнетением действияфосфатаз уже при содержании 2–16 мг/л, что проявляется в виде недоразвитых корней и чахлых листьев^[25]. Длягидробионтов ЛД₅₀ находится в диапазоне концентраций 15–32 мг/л^[25].

Токсическое действие бериллия связано с его проникновением в ядра клеток, что вызываетгенные мутации,хромосомные аберрации исестринский хроматидный обмен^[25]. Также ионы бериллия участвуют в конкурентных реакциях с ионами магния,кальция,марганца, что приводит к блокированию активации ими ферментов^[25].

Летучие (и растворимые) соединения бериллия, в том числе и пыль, содержащая соединения бериллия, высокотоксичны для людей. Для воздухаПДК в пересчёте на бериллий составляет0,001 мг/м³. Бериллий обладает ярко выраженным аллергическим и канцерогенным действием. Вдыхание атмосферного воздуха, содержащего бериллий, приводит к тяжёлому заболеванию органов дыхания —бериллиозу^[26][27]. При этом отсутствует влияние бериллия нарепродуктивную функцию и развитие плода^[25].

• Соединения бериллия
• Рандоль
• Сварка бериллия

• Бериллий: Сборник переводных статей из иностранной периодической литературы: Редкие металлы. —М.: Иностранная литература, 1955. — Т. 3.: Геохимия, минералогия и месторождения бериллия. — 188 с.
• Беус А. А. Требования промышленности к качеству минерального сырья: Справочник для геологов. — 2-е изд. —М.: Госгеолтехиздат, 1959. — 38 с.
• Беус А. А. Бериллий, где и как его искать. — 2-е издание. —М.: Госгеолтехиздат, 1962. — 28 с. — (Библиотечка искателя полезных ископаемых).

• Бериллий на Webelements
• Бериллий в Популярной библиотеке химических элементов
• Состояние и перспективы мирового рынка бериллия  (рус.). Дата обращения: 4 января 2014. Архивировано 30 декабря 2007 года.

• Химические элементы
• Соединения бериллия
• Бериллий
• Щёлочноземельные металлы

• Википедия:Cite web (не указан язык)
• Страницы, использующие волшебные ссылки ISBN
• Статьи со ссылками на Викисловарь
• Википедия:Ссылка на Викицитатник непосредственно в статье
• Википедия:Ссылка на Викитеку непосредственно в статье
• Статьи со ссылками на Викисклад