Beryllium ist das chemische Element mit dem Symbol Sein und Atomnummer 4. Weil jedes in Sternen synthetisierte Beryllium kurzlebig ist, ist es ein relativ seltenes Element sowohl im Weltall als auch in der Kruste der Erde. Es ist ein divalent Element, das natürlich nur in der Kombination mit anderen Elementen in Mineralen vorkommt. Bemerkenswerte Edelsteine, die Beryllium enthalten, schließen Beryll (Aquamarin, Smaragd) und chrysoberyl ein. Als ein freies Element ist es ein stahlgraues, starkes, leichtes und sprödes alkalisches Erdmetall.

Beryllium vergrößert Härte und Widerstand gegen die Korrosion, wenn beeinträchtigt, zu Aluminium, Kobalt, Kupfer (namentlich Beryllium-Kupfer), Eisen und Nickel. In Strukturanwendungen machen hohe flexural Starrheit, Thermalstabilität, Thermalleitvermögen und niedrige Dichte (1.85mal mehr als das von Wasser) Beryllium ein Qualitätsraumfahrtmaterial für Hochleistungsflugzeug, Raketen, Raumfahrzeuge und Nachrichtensatelliten. Wegen seiner niedrigen Dichte und Atommasse ist Beryllium zu Röntgenstrahlen und anderen Formen der ionisierenden Strahlung relativ durchsichtig; deshalb ist es das allgemeinste Fenstermaterial für die Röntgenstrahl-Ausrüstung und in Partikel-Physik-Experimenten. Das hohe Thermalleitvermögen von Beryllium- und Beryllium-Oxyd hat zu ihrem Gebrauch im Hitzetransport und den Hitzesinken-Anwendungen geführt.

Der kommerzielle Gebrauch von Beryllium-Metall präsentiert technische Herausforderungen wegen der Giftigkeit (besonders durch die Einatmung) von Beryllium enthaltendem Staub. Beryllium ist zum Gewebe zerfressend, und kann genannten berylliosis einer chronischen lebensbedrohenden allergischen Krankheit in einigen Menschen verursachen. Wie man bekannt, ist das Element nicht notwendig oder entweder für das Werk oder für Tierleben nicht nützlich.

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Beryllium ist ein hartes und graues Stahlmetall, das bei der Raumtemperatur spröde ist und eine Ende-gepackte sechseckige Kristallstruktur hat. Es hat außergewöhnliche flexural Starrheit (Das Modul von Jungem 287 GPa) und ein vernünftig hoher Schmelzpunkt. Das Modul der Elastizität von Beryllium ist etwa um 50 % größer als dieser von Stahl. Die Kombination dieses Moduls und einer relativ niedrigen Dichte läuft auf eine ungewöhnlich schnelle gesunde Leitungsgeschwindigkeit bei Beryllium - ungefähr 12.9 km/s an umgebenden Bedingungen hinaus. Andere bedeutende Eigenschaften sind hohe spezifische Hitze (1925 J · Kg · K) und Thermalleitvermögen (216 W · M · K), die Beryllium das Metall mit den besten Hitzeverschwendungseigenschaften pro Einheitsgewicht machen. In der Kombination mit dem relativ niedrigen Koeffizienten der geradlinigen Thermalvergrößerung (11.4×10 K) laufen diese Eigenschaften auf eine einzigartige Stabilität unter Bedingungen des Thermalladens hinaus.

Kerneigenschaften

Beryllium hat eine große sich zerstreuende böse Abteilung für energiereiche Neutronen, ungefähr 6 Scheunen für Energien über ~0.01 eV. Deshalb verlangsamt es effektiv die Neutronen zur Thermalenergiereihe unter 0.03 eV, wo die böse Gesamtabteilung mindestens eine Größenordnung tiefer ist - hängt genauer Wert stark von der Reinheit und Größe des crystallites im Material ab. Das vorherrschende Beryllium-Isotop, auch Sein, erlebt (n, 2n) Neutronreaktion Zu sein, der dann sofort in zwei Alphateilchen einbricht; d. h. Beryllium ist ein Neutronvermehrer, Ausgabe von mehr Neutronen, als es absorbiert. Diese Kernreaktion ist:

: + n  2 + 2n

Als ein Metall ist Beryllium zu den meisten Wellenlängen von Röntgenstrahlen und Gammastrahlung durchsichtig, es nützlich für die Produktionsfenster von Röntgenstrahl-Tuben und anderem solchem Apparat machend. Es ist auch eine gute Quelle für die relativ-kleinen-Anzahlen von freien Neutronen im Laboratorium, die befreit werden, wenn Beryllium-Kerne durch energische Alphateilchen geschlagen werden, die die Kernreaktion erzeugen

: +  + n, wo ein Alphateilchen ist und ein Kohlenstoff 12 Kern ist.

Isotope und nucleosynthesis

Sowohl stabile als auch nicht stabile Isotope von Beryllium werden in Sternen geschaffen, aber diese dauern lange nicht. Es wird geglaubt, dass der grösste Teil des stabilen Berylliums im Weltall geschaffen wurde, als kosmische Strahlen Spaltung in schwereren Elementen veranlasst haben, die in interstellarem Benzin und Staub gefunden sind.

Beryllium enthält nur ein stabiles Isotop, Sein, und ist deshalb ein monoisotopic Element. Cosmogenic Sein wird in der Atmosphäre der Erde durch den kosmischen Strahl spallation Sauerstoffes erzeugt. Seien Sie wächst an der Boden-Oberfläche an, wo seine relativ lange Halbwertzeit (1.36 Millionen Jahre) eine lange Verweilzeit vor dem Verfallen zu Bor 10 erlaubt. Seien Sie so, und seine Tochter-Produkte werden verwendet, um natürliche Boden-Erosion, Boden-Bildung und die Entwicklung von lateritic Böden, und als eine Vertretung für das Maß der Schwankungen in der Sonnentätigkeit und dem Alter von Eiskernen zu untersuchen.

Die Produktion Sein ist zur Sonnentätigkeit umgekehrt proportional, weil der vergrößerte Sonnenwind während Perioden der hohen Sonnentätigkeit den Fluss von galaktischen kosmischen Strahlen vermindert, die die Erde erreichen. Kernexplosionen formen sich auch, durch die Reaktion von schnellen Neutronen mit C im Kohlendioxyd in Luft Sein. Das ist einer der Hinweise der vorigen Tätigkeit an Kernwaffentestseiten.

Das Isotop (Halbwertzeit 53 Tage) Sein, ist auch cosmogenic, und zeigt einen atmosphärischen Überfluss, der mit Sonnenflecken viel verbunden ist wie Sein. Seien Sie hat eine sehr kurze Halbwertzeit von ungefähr 7 s, die zu seiner bedeutenden kosmologischen Rolle als schwerere Elemente beiträgt, als Beryllium durch die Kernfusion im Urknall nicht erzeugt worden sein könnte. Das ist wegen des Mangels der ausreichenden Zeit während der nucleosynthesis Phase des Urknalls, um Kohlenstoff durch die Fusion von Ihm Kerne und die sehr niedrigen Konzentrationen von verfügbarem Beryllium 8 zu erzeugen. Der britische Astronom Herr Fred Hoyle hat zuerst gezeigt, dass die Energieniveaus Sein und C Kohlenstoff-Produktion durch den so genannten Prozess des dreifachen Alphas in Helium-angetriebenen Sternen erlauben, wo mehr nucleosynthesis Zeit verfügbar ist, so Entwicklung des Kohlenstoff-basierten Lebens möglich vom Benzin und durch supernovae vertriebenen Staub machend (sieh auch Urknall nucleosynthesis).

Die innersten Elektronen von Beryllium können zum chemischen Abbinden beitragen. Deshalb, wenn man Zerfall durch die Elektronfestnahme Ist, tut sie so durch die Einnahme von Elektronen von atomarem orbitals, der am Abbinden teilnehmen kann. Das macht seinen Zerfall-Rate-Abhängigen zu einem messbaren Grad auf seine Elektronkonfiguration - ein seltenes Ereignis im Kernzerfall.

Das am kürzesten gelebte bekannte Isotop von Beryllium ist, der Zerfall durch die Neutronemission Sein. Es hat eine Halbwertzeit von 2.7 × 10 s. Seien Sie ist auch mit einer Halbwertzeit von 5.0 × 10 s sehr kurzlebig. Wie man bekannt, stellen die exotischen Isotope, Sein und Zu sein, einen Kernring aus. Dieses Phänomen kann verstanden werden, weil die Kerne, Sein und Zu sein, beziehungsweise, 1 und 4 Neutronen haben, die wesentlich außerhalb des klassischen Modells von Fermi 'waterdrop' des Kerns umkreisen.

Ereignis

Beryllium hat eine Konzentration von 2 bis 6 Teilen pro Million (ppm) in der Kruste der Erde. Die Sonne hat eine Konzentration von 0.1 Teilen pro Milliarde (ppb) Berylliums, das diesem von Rhenium ähnlich ist. Es ist in den Böden, 6 ppm am konzentriertesten, und wird in 0.2 Teilen pro Trillion (ppt) Seewassers gefunden. Spur-Beträge Sein werden in der Atmosphäre der Erde gefunden. In Seewasser ist Beryllium mehr außerordentlich selten als sogar Scandium, nur 0.0006 ppb durch das Gewicht umfassend. In Strom-Wasser, jedoch, ist Beryllium mit 0.1 ppb durch das Gewicht reichlicher.

Beryllium wird in mindestens 50 Mineralen gefunden, aber ist nur normalerweise ein Teil 30. Beryllium enthaltende Minerale schließen bertrandite (BeSiO (OH)), Beryll (AlBeSiO), chrysoberyl (AlBeO) und phenakite (BeSiO) ein. Wertvolle Formen des Berylls, sind bixbite und Smaragd aquamarin.

Die grüne Farbe in Formen der Edelstein-Qualität des Berylls kommt aus unterschiedlichen Beträgen von Chrom (ungefähr 2 % für den Smaragd).

Die zwei Haupterze von Beryllium, Beryll und bertrandite, werden in Argentinien, Brasilien, Indien, Madagaskar, Russland und den Vereinigten Staaten gefunden. Gesamtweltreserven von Beryllium-Erz sind größer als 400,000 Tonnen.

Produktion

Die Förderung von Beryllium von seinen Zusammensetzungen ist ein schwieriger Prozess wegen seiner hohen Sympathie für Sauerstoff bei Hochtemperaturen und seiner Fähigkeit, Wasser zu reduzieren, wenn sein Oxydfilm entfernt wird. Die Vereinigten Staaten, China und Kasachstan sind die nur drei an der Industrieskala-Förderung von Beryllium beteiligten Länder.

Beryllium wird meistens aus dem Beryll herausgezogen, der entweder sintered das Verwenden eines Förderungsagenten ist oder in eine auflösbare Mischung geschmolzen ist. Der Sintering-Prozess ist mit sich vermischendem Beryll mit Natrium fluorosilicate und Soda an 770°C verbunden, um Natrium fluoroberyllate, Aluminium-Oxyd- und Silikondioxyd zu bilden. Beryllium-Hydroxyd wird von einer Lösung von Natrium fluoroberyllate und Natriumshydroxyd in Wasser hinabgestürzt. Die Förderung von Beryllium mit der schmelzen Methode ist mit Schleifberyll in ein Puder und Heizung davon zu 1650°C verbunden. Das Schmelzen wird mit Wasser schnell abgekühlt und hat dann 250 zu 300°C in konzentrierter Schwefelsäure wiedergeheizt, größtenteils Beryllium-Sulfat und Aluminiumsulfat nachgebend. Wässriges Ammoniak wird dann verwendet, um das Aluminium und den Schwefel zu entfernen, Beryllium-Hydroxyd verlassend.

Beryllium-Hydroxyd hat das Verwenden entweder der sinter geschaffen, oder schmelzen Sie Methode wird dann ins Beryllium-Fluorid oder Beryllium-Chlorid umgewandelt. Um das Fluorid zu bilden, wird wässriges Ammonium-Wasserstofffluorid zu Beryllium-Hydroxyd hinzugefügt, um ein jäh hinabstürzende von Ammonium tetrafluoroberyllate nachzugeben, der zu 1000°C geheizt wird, um Beryllium-Fluorid zu bilden. Wenn sie das Fluorid zu 900°C mit Magnesium-Formen heizen, schaffen fein geteiltes Beryllium und zusätzliche Heizung zu 1300°C das Kompaktmetall. Heizung von Beryllium-Hydroxyd bildet das Oxyd, das Beryllium-Chlorid, wenn gemischt, mit Kohlenstoff und Chlorid wird. Die Elektrolyse des geschmolzenen Beryllium-Chlorids wird dann verwendet, um das Metall zu erhalten.

Chemische Eigenschaften

Das chemische Verhalten von Beryllium ist größtenteils ein Ergebnis seiner kleinen atomaren und ionischen Radien. Es hat so sehr hohe Ionisationspotenziale und starke Polarisation, während verpfändet, zu anderen Atomen, der ist, warum alle seine Zusammensetzungen covalent sind. Es ist Aluminium chemischer ähnlich als seine nahen Nachbarn im Periodensystem wegen, ein ähnliches Verhältnis der Anklage zum Radius zu haben.

Eine Oxydschicht formt sich um Beryllium, das weitere Reaktionen mit Luft, wenn nicht geheizt, oben 1000°C verhindert. Einmal entzündet verbrennt Beryllium hervorragend das Formen einer Mischung von Beryllium-Oxyd- und Beryllium-Nitrid. Beryllium löst sich sogleich im Nichtoxidieren von Säuren, wie HCl und verdünnter HSO, aber nicht in Stickstoffsäure oder Wasser auf, weil das das Oxyd bildet. Dieses Verhalten ist diesem von Aluminiummetall ähnlich. Beryllium löst sich auch in alkalischen Lösungen auf.

Das Beryllium-Atom hat die elektronische Konfiguration [Er] 2s. Die zwei Wertigkeitselektronen geben Beryllium einen +2 Oxydationsstaat und so die Fähigkeit, zwei covalent Obligationen zu bilden; die einzigen Beweise der niedrigeren Wertigkeit von Beryllium sind in der Löslichkeit des Metalls in BeCl. Wegen der Oktett-Regel neigen Atome dazu, eine Wertigkeit 8 zu suchen, um einem edlen Benzin zu ähneln. Beryllium versucht, eine Koordinationszahl 4 zu erreichen, weil seine zwei covalent Obligationen Hälfte dieses Oktettes füllen. Eine Koordination 4 erlaubt Beryllium-Zusammensetzungen, wie das Fluorid oder Chlorid, um Polymer zu bilden.

Diese Eigenschaft wird in analytischen Techniken mit EDTA als ein ligand verwendet. EDTA bildet bevorzugt octahedral Komplexe - so das Aufsaugen anderen cations wie Al, der sich - zum Beispiel in der lösenden Förderung eines Komplexes einmischen könnte, der gebildet ist zwischen Sein und acetylacetone. Beryllium (II) sogleich Form-Komplexe mit dem starken Spenden ligands wie Phosphine-Oxyde und arsine Oxyde. Es hat umfassende Studien dieser Komplexe gegeben, die die Stabilität des O zeigen - Band Sein.

Lösungen von Beryllium-Salzen, z.B Beryllium-Sulfat und Beryllium-Nitrat, sind acidic wegen der Hydrolyse [(HO)] Ion Sein.

: [(HO)] + HO [sein (HO) (OH)] + HO sein

Andere Produkte der Hydrolyse schließen das trimeric Ion [ein (OH) (HO)] Sein. Beryllium-Hydroxyd, (OH) Sein, ist sogar in acidic Lösungen mit dem pH weniger als 6 unlöslich, der am biologischen pH ist. Es ist amphoteric und löst sich in stärk Laugen auf.

Beryllium bildet binäre Zusammensetzungen mit vielen Nichtmetallen. Wasserfreie Halogenide sind für F, Colorado, Br und mich bekannt. BeF hat eine einer Kieselerde ähnliche Struktur mit eckgeteiltem BeF tetrahedra. BeCl und BeBr haben Kettenstrukturen mit Rand-geteiltem tetrahedra. Alle Beryllium-Halogenide haben eine geradlinige monomeric molekulare Struktur in der Gasphase.

Beryllium difluoride, BeF, ist verschieden als der andere difluorides. Im Allgemeinen hat Beryllium eine Tendenz, covalently viel mehr zu verpfänden, als die anderen alkalischen Erden und sein Fluorid teilweise covalent (obwohl noch ionischer sind als seine anderen Halogenide). BeF hat viele Ähnlichkeiten zu SiO (Quarz) größtenteils covalently verpfändetes festes Netz. BeF hat Metall vierflächig koordiniert und formt sich Brille (ist schwierig zu kristallisieren). Wenn kristallen, hat Beryllium-Fluorid dieselbe Raumtemperatur Kristallstruktur wie Quarz und teilt viele höhere Temperaturstrukturen auch. Beryllium difluoride ist in Wasser verschieden von den anderen alkalischen Erden sehr auflösbar. (Obwohl sie stark ionisch sind, lösen sie sich wegen der besonders starken Gitter-Energie der fluorite Struktur nicht auf.) Jedoch hat BeF viel niedrigeres elektrisches Leitvermögen, wenn in der Lösung oder wenn geschmolzen, als erwartet würde, wenn es völlig ionisch wäre.

Beryllium-Oxyd, BeO, ist ein weißer widerspenstiger Festkörper, der die wurtzite Kristallstruktur und ein Thermalleitvermögen so hoch hat wie in einigen Metallen. BeO ist amphoteric. Salze von Beryllium können durch das Behandeln erzeugt werden (OH) mit Säure Sein. Beryllium-Sulfid, selenide und telluride, sind alles bekannt, die zincblende Struktur habend.

Beryllium-Nitrid, BeN ist eine Zusammensetzung des hohen Schmelzpunkts, die sogleich hydrolyzed ist. Beryllium azide, BeN ist bekannt und Beryllium-Phosphid, BeP hat eine ähnliche Struktur zu BeN. Grundlegendes Beryllium-Nitrat und grundlegendes Beryllium-Azetat haben ähnliche vierflächige Strukturen mit vier zu einem Hauptoxydion koordinierten Beryllium-Atomen. Mehrere Beryllium sind borides, wie BeB, BeB, BeB, BeB, BeB und BeB bekannt. Beryllium-Karbid, BeC, ist eine widerspenstige ziegelrote Zusammensetzung, die mit Wasser reagiert, um Methan zu geben. Kein Beryllium silicide ist identifiziert worden.

Geschichte

Der Mineralberyll, der Beryllium enthält, ist mindestens seit der Ptolemäischen Dynastie Ägyptens verwendet worden. Im ersten Jahrhundert CE, römischer Naturforscher Pliny der Ältere hat in seiner Enzyklopädie-Naturgeschichte erwähnt, dass Beryll und Smaragd ("smaragdus") ähnlich waren. Der Papyrus-Graecus Holmiensis, der im dritten oder das vierte Jahrhundert CE geschrieben ist, enthält Zeichen darauf, wie man künstlichen Smaragd und Beryll vorbereitet.

Frühe Analysen von Smaragden und Beryllen durch Martin Heinrich Klaproth, Torbern Olof Bergman, Franz Karl Achard und Johann Jakob Bindheim haben immer ähnliche Elemente nachgegeben, zum trügerischen Beschluss führend, dass beide Substanzen Aluminiumsilikat sind. Mineraloge René Just Haüy hat entdeckt, dass beide Kristalle geometrisch identisch sind, und er Chemiker Louis-Nicolas Vauquelin um eine chemische Analyse gebeten hat.

In einer vor dem Annales de chimie et de physique gelesenen 1797-Zeitung hat Vauquelin berichtet, dass er eine neue "Erde" gefunden hat, indem er Aluminiumhydroxyd vom Smaragd und Beryll in einem zusätzlichen Alkali aufgelöst hat. Vauquelin hat die neue Erde "glucina" für den süßen Geschmack von einigen seiner Zusammensetzungen genannt. Klaproth hat den Namen "beryllia" wegen der Tatsache bevorzugt, dass yttria auch süße Salze gebildet hat.

Friedrich Wöhler und Antoine Bussy haben unabhängig Beryllium 1828 durch die chemische Reaktion des metallischen Kaliums mit dem Beryllium-Chlorid wie folgt isoliert:

:BeCl + 2 K  2 KCl +, Sein

Mit einer Alkohol-Lampe hat Wöhler Wechselschichten des Beryllium-Chlorids und Kaliums in einem verdrahtet geschlossenen Platin-Schmelztiegel geheizt. Die obengenannte Reaktion hat sofort stattgefunden und hat den Schmelztiegel veranlasst, weiß heiß zu werden. Nach dem Abkühlen und der Wäsche des resultierenden grau-schwarzen Puders hat er gesehen, dass es aus feinen Partikeln mit einem dunklen metallischen Schimmer gemacht wurde. Diese chemische Methode hat nur kleine Körner von Beryllium nachgegeben, von dem kein Barren von Metall geworfen oder gehämmert werden konnte.

Die direkte Elektrolyse einer geschmolzenen Mischung des Beryllium-Fluorids und Natriumsfluorids durch Paul Lebeau 1898 ist auf das erste reine (99.5 zu 99.8 %) Proben von Beryllium hinausgelaufen. Der erste gewerblich erfolgreiche Prozess, um Beryllium zu erzeugen, wurde 1932 von Alfred Stock und Hans Goldschmidt entwickelt. Ihr Prozess ist mit dem electrolysation einer Mischung von Beryllium-Fluoriden und Bariums verbunden, das geschmolzenes Beryllium veranlasst, sich auf einer wasserabgekühlten Eisenkathode zu versammeln.

Eine Probe von Beryllium wurde mit Alpha-Strahlen vom Zerfall von Radium in einem 1932-Experiment von James Chadwick bombardiert, der die Existenz des Neutrons aufgedeckt hat. Diese dieselbe Methode wird das Laboratorium verwendet, um 30 Neutronen für jede Million α Partikeln zu erzeugen.

Es hat eine Eskalation während des Zweiten Weltkriegs, wegen der steigenden Nachfrage nach der harten mit dem Beryllium kupfernen Legierung und Leuchtmassen für Neonlichter gesehen. Frühste Leuchtstofflampen haben Zink orthosilicate mit dem unterschiedlichen Inhalt von Beryllium verwendet, um grünliches Licht auszustrahlen. Kleine Hinzufügungen von Magnesium tungstate haben den blauen Teil des Spektrums verbessert, um ein annehmbares weißes Licht nachzugeben. Mit Sitz in Halophosphate Leuchtmassen haben Beryllium-basierte Leuchtmassen ersetzt, nachdem, wie man fand, Beryllium toxisch war.

Die Elektrolyse einer Mischung des Beryllium-Fluorids und Natriumsfluorids wurde verwendet, um Beryllium während des 19. Jahrhunderts zu isolieren. Der hohe Schmelzpunkt von Metall macht diesen Prozess mehr Energieverbrauchen als entsprechende für die alkalischen Metalle verwendete Prozesse. Am Anfang des 20. Jahrhunderts wurde die Produktion von Beryllium durch die Thermalzergliederung von Beryllium iodide im Anschluss an den Erfolg eines ähnlichen Prozesses für die Produktion des Zirkoniums untersucht, aber dieser Prozess hat sich erwiesen, für die Volumen-Produktion unwirtschaftlich zu sein.

Reines Beryllium-Metall ist sogleich verfügbar bis 1957 nicht geworden, wenn auch es als ein Legierungsmetall verwendet worden war, um Kupfer viel früher zu härten und zu härten. Beryllium konnte durch das Reduzieren von Beryllium-Zusammensetzungen wie Beryllium-Chlorid mit dem metallischen Kalium oder Natrium erzeugt werden. Zurzeit wird der grösste Teil von Beryllium durch das Reduzieren des Beryllium-Fluorids mit gereinigtem Magnesium erzeugt. Der Preis auf dem amerikanischen Markt für Vakuumwurf-Beryllium-Barren war ungefähr 338 $ pro Pfund (745 $ pro Kilogramm) 2001.

Zwischen 1998 und 2008 hatte die Produktion in der Welt von Beryllium von 343 bis ungefähr 200 Tonnen abgenommen, von denen 176 Tonnen (88 %) aus den Vereinigten Staaten gekommen sind.

Etymologie

Der frühe Gebrauch des Wortberylliums kann in viele Sprachen einschließlich lateinischen Beryllus verfolgt werden; französischer Béry; Griechisch , bērullos, Beryll; Prakrit veruliya (); Pāli veuriya (), veiru () oder viar () - "um blass," in der Verweisung auf den Lattenhalbedeledelstein-Beryll zu werden. Die ursprüngliche Quelle ist wahrscheinlich das sanskritische Wort  vaidurya-, der des drawidischen Ursprungs ist und aus dem Namen der modernen Stadt Belur abgeleitet werden konnte. Seit ungefähr 160 Jahren war Beryllium auch bekannt als glucinum oder glucinium (mit dem chemischen Begleitsymbol "Gl",), der Name, der aus dem griechischen Wort für die Süße kommt: , wegen des süßen Geschmacks von Beryllium-Salzen.

Anwendungen

Es wird geschätzt, dass der grösste Teil von Beryllium für militärische Anwendungen verwendet wird, so ist Information nicht sogleich verfügbar.

Strahlenfenster

Wegen seiner niedrigen Atomnummer und sehr niedriger Absorption für Röntgenstrahlen, das älteste und dennoch ist eine der wichtigsten Anwendungen von Beryllium in Strahlenfenstern für Röntgenstrahl-Tuben. Äußerste Anforderungen werden auf der Reinheit und Reinheit von Beryllium gelegt, um Kunsterzeugnisse in den Röntgenstrahl-Images zu vermeiden. Dünne Beryllium-Folien werden als Strahlenfenster für Röntgenstrahl-Entdecker verwendet, und die äußerst niedrige Absorption minimiert die Heizungseffekten, die durch die hohe Intensität, niedrige für die Synchrotron-Radiation typische Energieröntgenstrahlen verursacht sind. Vakuumdichte Fenster und Balken-Tuben für Strahlenexperimente auf Synchrotrons werden exklusiv von Beryllium verfertigt. In wissenschaftlichen Einstellungen für verschiedene Röntgenstrahl-Emissionsstudien (z.B Energie-Dispersive Röntgenstrahl-Spektroskopie) wird der Beispielhalter gewöhnlich aus Beryllium gemacht, weil seine ausgestrahlten Röntgenstrahlen viel niedrigere Energien (~100 eV) haben als Röntgenstrahlen von am meisten studierten Materialien.

Niedrige Atomnummer macht auch Beryllium relativ durchsichtig zu energischen Partikeln. Deshalb wird es verwendet, um die Balken-Pfeife um das Kollisionsgebiet in Partikel-Physik-Einstellungen, wie alle vier Hauptentdecker-Experimente am Großen Hadron Collider (ALICE, ATLAS, CM, LHCb), Tevatron und der SLAC zu bauen. Die niedrige Dichte von Beryllium erlaubt Kollisionsprodukten, die Umgebungsentdecker ohne bedeutende Wechselwirkung zu erreichen, seine Steifkeit erlaubt einem starken Vakuum, innerhalb der Pfeife erzeugt zu werden, um Wechselwirkung mit Benzin zu minimieren, seine Thermalstabilität erlaubt ihm, richtig bei Temperaturen nur einiger Grade über der absoluten Null zu fungieren, und seine diamagnetic Natur hält sich zurück es davon, die komplizierten Mehrpol-Magnet-Systeme zu stören, hat gepflegt, die Partikel-Balken zu steuern und einzustellen.

Mechanische Anwendungen

Wegen seiner Steifkeit, leichten Gewichts und dimensionaler Stabilität über eine breite Temperaturreihe, wird Beryllium-Metall für Leichtgewichtsstrukturbestandteile in der Verteidigung und Raumfahrtindustrien in Hochleistungsflugzeug, Raketen, Raumfahrzeugen und Nachrichtensatelliten verwendet. Mehrere Flüssig-Kraftstoffraketen verwenden Schnauzen von reinem Beryllium. Beryllium-Puder wurde selbst als ein Rakete-Brennstoff studiert, aber dieser Gebrauch hat sich nie verwirklicht. Eine kleine Zahl von Rad-Rahmen wurde mit Beryllium zu "erstaunlichen" Preisen gebaut.

Das Mischen von 2-%-Beryllium in Kupfer bildet eine Legierung genannt Beryllium-Kupfer, das sechsmal stärker ist als Kupfer allein. Beryllium-Legierung wird in vielen Anwendungen wegen ihrer Kombination von Elastizität, hohem elektrischem und thermischem Leitvermögen, hoher Kraft und Härte, nichtmagnetischen Eigenschaften, zusammen mit der guten Korrosion und dem Erschöpfungswiderstand verwendet. Diese Anwendungen schließen Funken nichtsprühende Werkzeuge ein, die in der Nähe von feuergefährlichem Benzin (Beryllium-Nickel), in den Frühlingen und Membranen (Beryllium-Nickel und Beryllium-Eisen) verwendet in in chirurgischen Instrumenten und hohen Temperaturgeräten verwendet werden. Nur führt 50 ppm mit flüssigem Magnesium beeinträchtigtes Beryllium zu einer bedeutenden Zunahme im Oxydationswiderstand und Abnahme in der Entflammbarkeit.

Die ausgezeichnete elastische Starrheit von Beryllium hat zu seinem umfassenden Gebrauch in der Präzisionsinstrumentierung, z.B im Gyroskop Trägheitsleitungssysteme und in Unterstützungsstrukturen für optische Systeme geführt. Mit dem Beryllium kupferne Legierung wurde auch als ein hart werdender Agent in Pistolen von Jason angewandt, die verwendet wurden, um Farbe von den Rümpfen von Schiffen abzuziehen.

Eine frühere Hauptanwendung von Beryllium war in Bremsen für das militärische Flugzeug wegen seiner Härte, hohen Schmelzpunkts und außergewöhnlicher Hitzeverschwendung. Umweltrücksichten haben zu Ersatz durch andere Materialien geführt.

Um Kosten zu reduzieren, kann Beryllium mit großen Beträgen von Aluminium fabriziert werden, auf AlBeMet (Handelsname) hinauslaufend. Diese Mischung ist preiswerter, während sie noch viele wünschenswerte Eigenschaften behält.

Spiegel

Beryllium-Spiegel sind von besonderem Interesse. Großflächige Spiegel, oft mit einer Waffelunterstützungsstruktur, werden zum Beispiel in meteorologischen Satelliten verwendet, wo niedriges Gewicht und langfristige dimensionale Stabilität kritisch sind. Kleinere Beryllium-Spiegel werden in optischen Leitungssystemen und in Feuerregelsystemen, z.B im Leoparden deutscher Herstellung 1 und Leoparden 2 Hauptkampfzisternen verwendet. In diesen Systemen ist die sehr schnelle Bewegung des Spiegels erforderlich, der wieder niedrige hohe und Massenstarrheit diktiert. Gewöhnlich wird der Beryllium-Spiegel mit dem harten electroless Nickel-Überzug angestrichen, der leichter zu einem feineren optischen Schluss poliert werden kann als Beryllium. In einigen Anwendungen aber wird das Beryllium-Formblatt ohne jeden Überzug poliert. Das ist auf die kälteerzeugende Operation besonders anwendbar, wo Thermalvergrößerungsfehlanpassung den Überzug veranlassen kann sich zu verbiegen.

Das Raumfernrohr von James Webb wird 18 sechseckige Beryllium-Abteilungen für seine Spiegel haben. Weil JWST einer Temperatur von 33 K gegenüberstehen wird, wird der Spiegel aus Beryllium gemacht, daraus fähig, äußerste Kälte besser zu behandeln, als Glas. Beryllium zieht zusammen und deformiert weniger als Glas - und bleibt gleichförmiger - in solchen Temperaturen. Aus demselben Grund wird die Optik des Raumfernrohrs von Spitzer Beryllium-Metalls völlig gebaut.

Magnetische Anwendungen

Beryllium ist nichtmagnetisch. Deshalb werden aus Beryllium fabrizierte Werkzeuge von explosiven militärischen oder Marineartillerie-Verfügungsmannschaften für die Arbeit an oder in der Nähe von Marinegruben verwendet, da diese Gruben allgemein magnetische Zünder haben. Sie werden auch in Wartungs- und Baumaterialien in der Nähe von Maschinen der Kernspinresonanz-Bildaufbereitung (MRI) wegen der hohen magnetischen von ihnen erzeugten Felder gefunden. In den Feldern von Radiokommunikationen und stark (gewöhnlich Militär) werden Radare, aus Beryllium gemachte Handwerkzeuge verwendet, um den hoch magnetischen klystrons, magnetrons, die Reisen-Welle-Tuben usw. abzustimmen, die verwendet werden, um hohe Niveaus der Mikrowellenmacht in den Sendern zu erzeugen.

Kernanwendungen

Dünne Teller oder Folien von Beryllium werden manchmal in Kernwaffendesigns als die sehr Außenschicht der Plutonium-Gruben in den primären Stufen von thermonuklearen Bomben, gelegt verwendet, um das spaltbare Material zu umgeben. Diese Schichten von Beryllium sind gute "Rauschgifthändler" für die Implosion des Plutoniums 239, und sie sind auch gute Neutronreflektoren, wie sie in Beryllium-gemäßigten Kernreaktoren sind.

Beryllium wird auch als eine Neutronquelle in Laborexperimenten allgemein verwendet, in denen relativ wenige Neutronen erforderlich sind (anstatt einen Kernreaktoren verwenden zu müssen). Für diesen Zweck wird ein Ziel von Beryllium 9 mit energischen Alphateilchen von einem Radioisotop wie Polonium 210, Radium 226, Plutonium 239, oder Americium 241 bombardiert. In der Kernreaktion, die vorkommt, wird ein Beryllium-Kern in Kohlenstoff 12 umgewandelt, und ein freies Neutron wird ausgestrahlt, in ungefähr derselben Richtung reisend, wie das Alphateilchen ging. Solche Neutronquellen, genannt "Bengel"-Neutroninitiatoren, wurden einige in frühen Atombomben verwendet.

Beryllium wird auch am Gemeinsamen europäischen Ring-Kernfusionsforschungslabor verwendet, und es wird im fortgeschritteneren ITER verwendet, um die Bestandteile zu bedingen, die dem Plasma gegenüberstehen. Beryllium ist auch als ein Hüllmaterial für Kernbrennstoff-Stangen infolge seiner guten Kombination von mechanischen, chemischen und Kerneigenschaften vorgeschlagen worden. Beryllium-Fluorid ist eines der konstituierenden Salze der eutektischen Salz-Mischung FLiBe, der als ein Lösungsmittel, Vorsitzender und Kühlmittel in vielen hypothetischen geschmolzenen Salz-Reaktordesigns verwendet wird.

Akustik

Niedriges Gewicht und hohe Starrheit von Beryllium machen es nützlich als ein Material für Hochfrequenzsprecher-Fahrer. Weil Beryllium (oft mehr teuer ist als Titan), um hart sich wegen seiner Brüchigkeit, und toxisch, wenn misshandelt, zu formen, werden Beryllium-Hochtöner auf das hohe Ende nach Hause, pro öffentliche und Audioadressanwendungen beschränkt. Öfter wird Beryllium mit anderen Metallen beeinträchtigt, der manchmal zu Marktzwecken nicht bekannt gegeben wird.

Elektronisch

Beryllium ist ein P-Typ dopant in III-V zusammengesetzten Halbleitern. Es wird in Materialien wie GaAs, AlGaAs, InGaAs und durch das molekulare Balken-Kristallwachstum (MBE) gewachsener InAlAs weit verwendet. Quer-gerollte Beryllium-Platte ist eine ausgezeichnete Strukturunterstützung für gedruckte Leiterplatten in der Oberflächengestell-Technologie. In kritischen elektronischen Anwendungen ist Beryllium beide ein Strukturunterstützungs- und Hitzebecken. Die Anwendung verlangt auch einen Koeffizienten der Thermalvergrößerung, die zur Tonerde und den Polyimide-Glassubstraten gut verglichen wird. Das Oxyd des Beryllium-Berylliums sind zerlegbare "E-Materialien" besonders für diese elektronischen Anwendungen entworfen worden und haben den zusätzlichen Vorteil, dass der Thermalausdehnungskoeffizient geschneidert werden kann, um verschiedene Substrat-Materialien zu vergleichen.

Beryllium-Oxyd ist für viele Anwendungen nützlich, die die vereinigten Eigenschaften eines elektrischen Isolators und eines ausgezeichneten Hitzeleiters, mit der hohen Kraft und Härte und einem sehr hohen Schmelzpunkt verlangen. Beryllium-Oxyd wird oft als eine Isolator-Auflageplatte in Hochleistungstransistoren in Radiofrequenzsendern für das Fernmeldewesen verwendet. Beryllium-Oxyd wird auch für den Gebrauch in der Erhöhung des Thermalleitvermögens von Uran-Dioxyd-Kernbrennstoff-Kügelchen studiert. Beryllium-Zusammensetzungen wurden in Neonbeleuchtungstuben verwendet, aber dieser Gebrauch wurde wegen der Krankheit berylliosis unterbrochen, der sich in den Arbeitern entwickelt hat, die die Tuben machten.

Vorsichtsmaßnahmen

Etwa 35 Mikrogramme Beryllium werden im menschlichen Körper gefunden, aber dieser Betrag wird schädlich nicht betrachtet. Beryllium ist Magnesium chemisch ähnlich und kann es deshalb von Enzymen versetzen, der sie veranlasst schlecht zu funktionieren. Chronischer berylliosis ist eine granulomatous und Lungenkörperkrankheit, die durch die Einatmung von Staub oder mit Beryllium verseuchten Ausströmungen verursacht ist; entweder große Beträge im Laufe einer kurzen Zeit oder kleine Beträge im Laufe einer langen Zeit können zu diesen Beschwerden führen. Symptome von der Krankheit können bis zu 5 Jahre nehmen, um sich zu entwickeln; ungefähr ein Drittel von Patienten damit stirbt, und die Überlebenden werden arbeitsunfähig verlassen. Die Internationale Agentur für die Forschung über Krebs (IARC) verzeichnet Beryllium- und Beryllium-Zusammensetzungen als Kategorie 1 Karzinogene.

Die akute Beryllium-Krankheit in der Form von chemischem pneumonitis wurde zuerst in Europa 1933 und in den Vereinigten Staaten 1943 berichtet. Ein Überblick hat gefunden, dass ungefähr 5 % von Arbeitern in Werken, die Leuchtstofflampen 1949 in den Vereinigten Staaten verfertigen, Beryllium-zusammenhängende Lungenkrankheiten hatten. Chronischer berylliosis ähnelt sarcoidosis in vieler Hinsicht, und die Differenzialdiagnose ist häufig schwierig. Es hat einige frühe Arbeiter im Kernwaffendesign wie Herbert L. Anderson getötet.

Frühe Forscher haben Beryllium und seine verschiedenen Zusammensetzungen für die Süßigkeit gekostet, um seine Anwesenheit nachzuprüfen. Moderne diagnostische Ausrüstung macht nicht mehr dieses hoch unsichere Verfahren nötig, und kein Versuch sollte gemacht werden, diese hoch toxische Substanz aufzunehmen. Beryllium und seine Zusammensetzungen sollten mit der großen Sorge behandelt werden, und spezielle Vorsichtsmaßnahmen müssen genommen werden, wenn man jede Tätigkeit ausführt, die auf die Ausgabe von Beryllium-Staub hinauslaufen konnte (Lungenkrebs ist ein mögliches Ergebnis der anhaltenden Aussetzung von Beryllium geladeter Staub). Obwohl der Gebrauch von Beryllium-Zusammensetzungen in Neonbeleuchtungstuben 1949 unterbrochen wurde, besteht das Potenzial für die Aussetzung von Beryllium in den Kern- und Raumfahrtindustrien und in der Raffinierung von Beryllium-Metall und dem Schmelzen der Beryllium enthaltenden Legierung, der Herstellung von elektronischen Geräten und dem Berühren anderen Beryllium enthaltenden Materials.

Ein erfolgreicher Test auf Beryllium in Luft und auf Oberflächen ist kürzlich entwickelt und als ein internationaler freiwilliger Einigkeitsstandard ASTM D7202 veröffentlicht worden. Das Verfahren verwendet verdünntes Ammonium bifluoride für die Auflösung und Fluoreszenz-Entdeckung mit Beryllium, das zu sulfonated hydroxybenzoquinoline gebunden ist, bis zu 100mal empfindlichere Entdeckung erlaubend, als die empfohlene Grenze für die Beryllium-Konzentration im Arbeitsplatz. Fluoreszenz nimmt mit der zunehmenden Beryllium-Konzentration zu. Das neue Verfahren ist auf einer Vielfalt von Oberflächen erfolgreich geprüft worden und ist für die Auflösung und Ultraspur-Entdeckung von widerspenstigem Beryllium kieselhaltiges und Oxydberyllium (ASTM D7458) wirksam.

Siehe auch

• Köder des Schösslings, eine Geschichte durch Isaac Asimov, in dem das Gesundheitsrisiko von Beryllium-Staub ein wichtiger Anschlag-Punkt ist

Referenzen

Weiterführende Literatur

• Mroz MM, Balkissoon R, Newman LS. "Beryllium". In: Bingham E, Cohrssen B, Powell C (Hrsg.). Die Toxikologie des Pastetchens, die Fünfte Ausgabe. New York: John Wiley & Sons 2001, 177-220.
• Walsh, Kansas, Beryllium-Chemie und'] In einer Prozession gehend'. Vidal, EE. u. a. Hrsg. 2009, der Materials Park, OH:ASM International.
• Beryllium-Lymphozyt-Proliferation, die (BeLPT) Prüft. HIRSCHKUH-Spezifizierung 1142-2001. Washington, Bezirk: Amerikanisches Energieministerium, 2001.

Links

• ATSDR Fallstudien in der Umweltmedizin: Beryllium-Giftigkeit Abteilung der Vereinigten Staaten von Gesundheitsdiensten
• Es ist - Beryllium elementar
• MSDS: ESPI Metalle
• Nationales Institut für den Arbeitsschutz - Beryllium-Seite
• Ehemaliger Arbeiter medizinisches Abschirmungsprogramm, amerikanisches Energieministerium
• Nationales ergänzendes Abschirmungsprogramm (Eiche-Kamm verbundene Universitäten)
• Historischer Preis von Beryllium in den USA