Istoria utilizării
Unii compuși ai beriliului au fost cunoscuți încă din antichitate de egipteni, evrei și romani. Scriitorul roman Pliniu susținea că beriliul era prelucrat în minele de lângă Marea Roșie și în deșertul Nubiei, iar smaraldul era importat din India. Datorită proprietăților sale, el a fost utilizat în calitate de piatră de înfrumusețare. De exemplu unul din împărații romani, Nero, folosea un smarald de dimensiuni mari pentru a putea observa mai bine luptele de gladiatori pe arena amfiteatrului. Pentru prima dată beriliul ca element a fost identificat de către Louis-Nicolas Vauguelin, în 1798, în componența mineralului beril. Inițial, acest element a fost cunoscut sub denumirea de gluciniu, datorită gustului dulce a unor săruri a acestui metal. În 1957 a fost propusă denumirea de beriliu de către chimistul german Frederic Wöhler și acceptată pentru a evita confuzia lui cu alte substanțe, cum ar fi glucoza, fructoza și sorbitolul, care de asemenea au gust dulce.
Ca substanță simplă beriliul a fost extras în 1828 de către chimiștii Frederic Wöhler și Antoine Bussy, în rezultatul interacțiunii caliului cu clorura de beriliu într-un creuzet de platină.
Structura atomică
Beriliul este primul metal alcalino – pământos și are pe ultimul nivel doi electroni, iar configurația electronică a atomului este 1s22s2. Pe lângă aceasta el se evidențiază prin volumul mic al atomului și, respectiv, o valoare mică a densității sale. Ca și oricare alt element, beriliul posedă o serie de izotopi, dintre care cei mai frecvent întâlniți sunt: 7Be – cu perioada de înjumătățire 53,3 zile, 9Be – stabil și 10Be – cu perioada de înjumătățire mai mare de 2 mil de ani. Rețeaua cristalină a substanței simple este hexagonală și atomii sunt legați prin legături metalice.
Mineralele formate
În natură beriliul poate fi întâlnit în compoziția a peste 30 de minerale. Unele din ele sunt cunoscute ca pietre prețioase, așa cum ar fi acvamarinul și smaraldul. De asemenea, mai frecvent întâlnite sunt așa minerale ca: berilul (3BeOAl2SAU36SiO22H2O), bertranditul (4BeO.2SiO2.2H2O), crizoberilul (BeAl2SAU4) și fenaquita (Be2da4).
Preparare în laborator
Prepararea și examinarea metalografică a beriliului în condiții de laborator nu se deosebește esențial de alte metale, doar că toxicitatea lui impune necesitatea utilizării unor măsuri speciale și utilizarea unui echipament, care asigură un nivel mai înalt de securitate. Un pericol înalt îl prezintă praful de beriliu ce se produce în timpul reparării metalografice. Aceste operații sunt efectuate cel mai frecvent pentru determinarea mărimii granulelor, cum se distribuie particulele de oxid în faza secundară, existența golurilor, incluziunilor.
Caracteristicile date sunt foarte importante pentru identificarea componentelor de beriliu. Pentru examinarea metalografică este frecvent utilizată lampa cu lumină polarizată și agenții chimici de etanșare. Primele tehnici utilizate în procesul metalografic sunt cele de secționare și montare. Aceste operațiuni sunt urmate de șlefuirea brută ce îndepărtează praful ce apare în rezultatul operațiilor precedente. Pentru realizarea șlefuirii brute se utilizează hârtie de șlefuit impermeabilă, impregnată cu carbură de calciu la o rotație de 1150 rpm. Sunt folosite diferite dimensiuni de granulație (120, 240, 320, 400 și 600). Durata acestei operațiuni este de 2 minute. După aceasta urmează lustruirea fină a metalului, care durează aproximativ 3 minute și se realizează la turații de 550 rpm, cu utilizarea pânzei rășinoase pe bază de adeziv, cu o concentrație de compus diamantat de la 1 până la 5 μm.
Producere la scară industrială
Pentru obținerea beriliului pe scară industrială se utilizeză pegmatita, care este în amestec cu mica și alte roci, așa ca feldspatul și cuarțul. Pentru separare se utilizează tehnici de flotare în rezultatul cărora se obține un amestec de beril și feldspat. Apoi acest amestec de roci este supus tratărilor consecutive cu hipoclorit de calciu, acid sulfuric și sulfonat de potasiu, urmat de o flotație care duce la separarea berilului de feldspat.
Următoarea etapă constă în tratarea berilului cu fluorosilicat de sodiu și carbonat de sodiu la 770 °C, în rezultatul căreia se obține fluoroberilat de sodiu, Al2O3 și SiO2. Din acest amestec este precipitat hidroxidul de beriliu cu hidroxid de sodiu.
O altă etapă constă în obținerea fluorurii de beriliu din hidroxidul lui, la tratare cu fluorură de amoniac obținându-se tetrafluroberilat de amoniu care, fiind încălzit, se descompune cu formare de fluorură de beriliu, care fiind tratată la cald cu magneziu eliberează beriliul.
Proprietățile fizice
Beriliului ca și majorității metalelor îi este caracteristică culoarea oțel gri. Posedă o densitate destul de scăzută (1,8477 g/cm3), dar temperaturile de topire și fierbere sunt destul de ridicate (1287,0 °C și respectiv 2469,0 °C ). Alte proprietăți fizice care îl evidențiază sunt capacitatea termică și disiparea căldurii înaltă. De asemenea, acest metal este diamagnetic.
Utilizarea
Datorită proprietăților fizice deosebite, beriliul are o utilizare largă în diferite domenii. Mai jos vom descrie câteva din ele.
Fabricarea uneltelor Beriliul în stare pură este folosit foarte rar. Mai frecvent el este folosit în componența aliajelor cu cuprul, nichelul sau aluminiul. Aliajul format din 98% de cupru și 2% beriliu are o duritate și rezistență înaltă. De asemenea, uneltele fabricare din acest aliaj la lovirea fierului nu produc scântei și pot fi utilizate în mediul în care este un conținut sporit de gaze inflamabile. Densitatea redusă îmbinată cu duritatea ridicată face posibilă utilizarea aliajelor cu conținut de beriliu la aeronavele spațiale, rachete și avioane civile și militare. De asemenea, este utilizat la fabricarea pieselor auto și a arcurilor.