Struktura

Beryllium a jeho sloučeniny

Beryllium a jeho sloučeniny

 

 
Obr. 1 Beryllium

Beryllium je tvrdý, šedý kov vyznačující se vysokou teplotou tání (1 287 °C) a nízkou hmotností. Ze skupiny kovů s2 je kovem nejlehčím. Beryllium i jeho sloučeniny jsou mimořádně toxické.

Chemické vlastnosti beryllia

Se zředěnými neoxidujícími kyselinami ochotně reaguje za vývoje vodíku:

Be + 2 HCl + 4 H2O → [Be(H2O)4]Cl2 + H2

Zjednodušeně: Be + 2 HCl  →  BeCl2  +  H2

Obdobně reaguje se zředěnou kyselinou sírovou za vzniku vodíku a síranu beryllnatého.

Na rozdíl od kovů alkalických zemin (Ca, Sr, Ba, Ra):

  • Beryllium je na suchém vzduchu stálé, chrání ho vrstvička oxidu beryllnatého.

  • V koncentrované kyselině dusičné se pasivuje vrstvou oxidu a dále již nereaguje.

  • Reaguje s roztoky alkalických hydroxidů za vzniku tetrahydroxoberyllnatanů.
    V tomto ohledu se beryllium podobá více hliníku, který s hydroxidy poskytuje tetrahydroxohlinitany [Al(OH)4] :
    Be + 2 NaOH + 2 H2O → Na2[Be(OH)4] + H2

  • S taveninami alkalických hydroxidů při teplotách 400–500 °C reaguje za vzniku alkalických beryllnatanů:
    Be + 2 NaOH → Na2BeO2 + H2
Beryllium  – reaguje jak s kyselinami, tak se zásadami,
  – tvoří jak soli beryllnaté, tak beryllnatany 
je prvek amfoterní na rozdíl od zásadotvorných kovů alkalických zemin.

 

Výroba beryllia

Výroba beryllia se provádí

  • elektrolýzou taveniny směsi fluoridu beryllnatého a sodného v atmosféře argonu

  • dalším způsobem je redukce BeF2 roztaveným hořčíkem v elektrické peci.
    BeF2 + Mg → Be + MgF2
     

Vlastnosti a využití slitin beryllia

Berylliová měď (Cu, Be) neboli berylliový bronz se již dlouho používá pro své unikátní vlastnosti. Berylliová měď je nejtvrdší a nejpevnější ze všech slitin mědi. Jen 2% přídavek beryllia do mědi zvýší její pevnost šestkrát. Mechanickými vlastnostmi se podobá mnoha vysoce pevným ocelovým slitinám, ale ve srovnání s ocelí má lepší odolnost proti korozi, vyšší elektrickou vodivost a vyšší tepelnou vodivost. Je také nejiskřivá a nemagnetická.

  • Pro svou nejiskřivost

    • se užívá k výrobě nářadí pro účely hornictví, plynárenství a petrochemickém průmyslu i pro využití v dalších explozivních prostředích.
  • Vzhledem k vynikající odolnosti vůči únavě materiálu se berylliová měď často používá

    • Obr. 2  Vlnovec
      pro pružiny, tlakově citlivé membrány, pružné vlnovce, konektory, relé a kontakty, které jsou cyklicky zatěžovány.
        
  • Jedinečná kombinace pevnosti s elektrickou a tepelnou vodivostí materiálu

    • předurčuje berylliovou měď k využití při výrobě součástek pro telekomunikační a výpočetní elektroniku.
        
  • Pro velmi nízkou hustotu (2 100 kg/m3 oproti 2 750 kg/m3 u hliníku), vysokou pevnost a nízký koeficient teplotní roztažnosti

    • se využívá při výrobě letadel a satelitů.

  • Vysoká tepelná vodivost slitin spolu s dalšími výše uvedenými vlastnostmi 

    • umožňuje vyrábět lehké, subtilní a přitom velmi pevné, teplotně stálé konstrukce. Tyto materiály jsou využívané např. ve vysoce přesných optických systémech, které pracují za velkého rozsahu teplot.

 

Využití beryllia

  • V radioizotopových neutronových zdrojích

    • radioaktivní látka (nejčastěji americium 241Am nebo polonium 210Po) je smíchána s berylliem, z jehož jader energetické částice vyrážejí neutrony. 
  • Beryllium výborně propouští rentgenové záření

    • vyrábí se z něj okénka do rentgenových trubic.
       
  • Beryllium je nejúčinnějším neutronovým moderátorem mezi kovy (ještě účinnějším moderátorem je však těžká voda)

    • používá se v experimentálních jaderných reaktorech v moderátorových tyčích.

 

Sloučeniny beryllia

Hydroxid beryllnatý Be(OH)2

  je nejvýznamnější sloučeninou beryllia. Je bílý, ve vodě nerozpustný. Slouží jako výchozí látka pro přípravu většiny ostatních sloučenin beryllia.

Chlorid beryllnatý BeCl2

   tvoří polymerní struktury pomocí donorakceptorových vazeb a používá se jako katalyzátor v organické chemii.

Fluorid beryllnatý BeF2

   ve směsi s fluoridem lithným LiF funguje jako chladivo v experimentálních jaderných reaktorech MSRE (Molten Salt Reactor Experiment).

Nitrid beryllnatý Be3N2

   se používá jako součást žáruvzdorné keramiky.

Oxid beryllnatý BeO

   nachází uplatnění jako izolant v polovodičových součástkách a je součástí teplovodivých past.

 

 

 

Víte, že ...

při ostřelování jader beryllia částicemi alfa objevil James Chadwick v roce 1932 neutron?

Zajímavost

Slitina hliníku a beryllia byla testována ve vozech Formule 1. Přes vynikající výsledky byla nakonec zakázána. Více se lze dočíst v článku x-o underground.

Úkol

  1. Napište rovnici reakce beryllia s kyselinou sírovou.
  2. Který nuklid vznikne, jestliže se po zasažení jádra beryllia _{4}^{9}\textrm{Be} částicí alfa uvolní jeden neutron?
    Napište rovnici této jaderné reakce.

 

Úkol

Doplňte oxidační čísla a pojmenujte:

  • Be2C
  • BeC2

 

Logolink