Бериллий

(от греч. beryllion - уменьшит. от beryllos - берилл; лат. Beryllium) Be, хим. элемент II гр. периодич. системы, ат. н. 4, ат. м. 9, 01218. В природе встречается только один стабильный изотоп 9Ве. Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов 0, 90*10-30 м2, поперечное сечение рассеяния нейтронов 7, 54*10-28 м2. Конфигурация внеш. электронной оболочки 2s2; степени окисления +2, + 1 (крайне неустойчива); энергия ионизации Ве° - > Be1+ - >Ве2+ соотв. 9, 3227 и 18, 2112 эВ; электроотрицательность по Полингу 1, 5; атомный радиус 0, 113 нм; ионный радиус Be2+ 0, 030 нм (координац. число 3).

Содержание бериллия в земной коре 6*10-4% по массе, в воде морей и океанов 6*10-7 мг/л. Известно 54 собственно бериллисвых минерала, важнейшие из них - берилл (и его разновидности - изумруд, аквамарин, гелиодор, воробьевит, ростерит, бандит) 3ВеО*А12О3*6SiO2 (14, 0% ВеО), фенакит 2BeO*SiO2 (45, 5% ВеО), бертрандит 4ВеО*2SiO2*Н2О (36, 5% ВеО), гельвин (Mn, Fe, Zn)4[BeSiO4]3S (11, 0-14, 2% ВеО). Общие запасы бериллия в рудах (в виде берилла и бертрандита) - 380 тыс. т (1980).

Свойства. Бериллий - хрупкий твердый металл светло-серого цвета с металлич. блеском. Имеет две кристаллич. модификации:Be - решетка гексагональная типа Mg(a = 0, 22866 нм, с = 0, 35833 нм, z = 2, пространств. группа Р63/mmc);Be - решетка кубическая типаFe (a = 0, 25515 нм, пространств. группа /mЗm); т-ра перехода1277°С, перехода 2, 1 кДж/моль. Т. пл. 1287°С, т. кип. 2471 °С; плотн. 1, 816 г/см3, жидкого 1, 690 г/см3 (1287°С); дляBe СР° 16, 44 Дж/(моль*К), дляBe 30, 0 Дж/(моль*К) (1555 К);12, 6 кДж/моль, 324 кДж/моль (298, 15 К), 309, 9 кДж/моль (2744 К); S°298 9, 50 Дж/(моль*К). Ур-ния температурных зависимостей давления пара соотв. над твердым и жидким бериллием: lg p(Па) = 7, 22364 - 16498, 359/Т - 0, 00047200T + 1, 52356 lg T; lg pПа) = 16, 68444 - 17051, 58/T+ 0, 00002400T - 1, 60643 lg Т Температурный коэф. линейного расширения для бериллия 99, 9%-ной чистоты при 300-500 К 12*10-6 К-1 (параллельно оси с кристаллич. решетки), 9*10-6 К-1 (перпендикулярно оси с), для бериллия с примесями [1, 264% (А1 + Ме)1 13, 9*10-6 - 19, 6*10-6 К-1 (293-1373 К); температурный коэф. объемного расширения 33, 24*10-6 К-1 (273-323 К); теплопроводность для бериллия 99, 9%-ной чистоты 2930-1464 Вт/(м*К) (20-95 К), для бериллия с примесями [1, 264% (Al + Mg)] 194-81 Вт/(м*К) (273-1273 К);(в Ом*м] 4, 0*10-8 (30К), 6, 6*10-8 (293 К), 16*10-8 (600 К), 32*10-8 (1000 К); температурный коэфф.6, 6*10-3 К-1 (273-373 К); т-ра перехода в сверхпроводящее состояние для компактного металла 0, 026 К, для тонких пленок, полученных осаждением из газовой фазы, 5, 0-8, 2 К; диамагнитен, магн. восприимчивость - 1*10-9 (293 К); стандартный электродный потенциал (Be/Be2+ ) —1, 7 В;жидкого 1, 444 Дж/м2 (1560 К).

Мех. св-ва бериллия в значительной степени зависят от его чистоты и способа термич. обработки;229-573 МПа, предел текучести при растяжении 213-277 МПа, относительное удлинение 0, 36-15, 8%, модуль упругости 0, 290-0, 311 МПа, твердость по Бринеллю 1060-1320 МПа. Для получения заготовок и изделий из бериллия в осн. используют методы порошковой металлургии.

Бериллий в жидком состоянии раств. во мн. металлах, напр. в А1, Си, Fe, Co, Ni, Zn, не раств. в Mg. Твердые р-ры образует лишь с нек-рыми металлами; наиб, растворим бериллий в сплавах с Си (2, 75% по массе), N1 (2, 7%), Сг (1, 7%), р-римость сильно уменьшается с понижением т-ры, в результате чего сплавы, содержащие бериллий, способны к дисперсионному твердению.

Компактный бериллий устойчив на воздухе и не взаимод. с горячей и холодной водой благодаря образованию на его пов-сти пленки бериллия оксида ВеО; выше 800°С заметно окисляется. Взаимод. с разб. и конц. соляной к-той и H2SO4, при нагревании-с HNO3. С р-рами щелочей (с концентрированными-на холоду, с разбавленными-при нагревании) образует соли - берилла ты М2[Ве(ОН)4], с расплавами щелочей - бериллаты М2ВеО2. При взаимод. с N2 или NH3 при 500-900°С получается нитрид Be3N2, с С при 1700-2100°С - карбид Ве2С, с галогенами - галогениды ВеНа12, с Р выше 750°С-фосфид Ве3Р2. В вакууме выше 700°С бериллий восстанавливает КОН, при 270°С - ВаО, при 1075°C - MgO, при 1400°С - ТiO2 до соответствующих металлов и при 270°C - SiCl4 до Si. С Н2 до 1300°С не взаимодействует. Ниже приводятся св-ва нек-рых соед. бериллия.

Гидроксид Ве(ОН)2 получают осаждением из водных р-ров солей бериллия аммиаком или NaOH; в зависимости от условий осаждения гидроксид может существовать в разл. формах, отличающихся структурой и р-римостью в воде. Он амфотерен; свежеосажденный реагирует с к-тами, с р-рами щелочей образует М2[Ве(ОН)4].

Из галогенидов бериллия наиб, важен бериллия фторид BeF2. Для ВеС12 т. пл. 416°С, т. кип. 550°С; раств. в воде (42, 2% по массе при 20°С), спирте, эфире, CS2; получают действием С12 на смесь ВеО и С при 650-1000 °С; компонент расплавов при электролитич. получении бериллия. Для ВеВr2 т. пл. 488 °С, для Ве12 510°С.

Сульфат BeSO4 и нитрат Be(NO3)2 при обычных условиях существуют в виде тетрагидратов. Сульфат раств. в воде (29, 7% BeSO4 при 25°С); мало гигроскопичен: при 400°С обезвоживается, при 547-600°С разлагается на ВеО и SO3. Нитрат раств. в воде [51, 2% Be(NO3)2 при 20 С]; сильно гигроскопичен; при 60-100°С образует гидроксопитрат переменного состава, выше 200°С или при 130-300°С в вакууме разлагается до ВеО; безводную соль получают разложением Be(NO3)2*2N2O4 в вакууме при 50 oС.