Бериллий
Бери́ллий (лат. Beryllium; обозначается символом Be) — элемент второй группы, второго периода периодической системы с атомным номером 4. Как простое вещество представляет собой относительно твёрдый щёлочноземельный металл светло-серого цвета, имеет очень высокую стоимость. Высокотоксичен как сам металл, так и его соединения.
| 4 | Бериллий
|
| 2s2 | |
Современное название элемент получил по предложению химиков немца Клапрота и шведа Экеберга. Название бериллия произошло от названия минерала (драгоценного камня) берилла (др.-греч. βήρυλλος) (смешанный силикат бериллия и алюминия), которое восходит к названию города Белур (Веллуру) в Южной Индии, где с древних времён были известны месторождения изумрудов — разновидности берилла. Из-за сладкого вкуса растворимых в воде соединений бериллия элемент вначале называли «глиций» (др.-греч. γλυκύς — сладкий). Бериллий был открыт в 1798 году французским химиком Луи Никола Вокленом, который назвал его глюцинием.
Бериллий в афоризмах и кратких определениях
править| — Николай Дубов, «На краю земли», 1950 |
| — Николай Дубов, «На краю земли», 1950 |
Тонкие пластинки бериллия хорошо пропускают рентгеновские лучи и служат незаменимым материалом для изготовления окошек рентгеновских трубок...[2] | |
| — Николай Глинка, «Общая химия», 1950-е |
Бериллий — один из лучших замедлителей и отражателей нейтронов в высокотемпературных ядерных реакторах.[2] | |
| — Николай Глинка, «Общая химия», 1950-е |
| — Леонид Максимов, «Частицы, из которых построена Вселенная», 1956 |
Минерал, открытый, молодым учёным Евгением Семеновым и его товарищами, ― новый штрих в геохимической истории титана, ниобия и бериллия...[4] | |
| — Александр Синельников, «Виноградовит», 1956 |
Но не драгоценные камни ― изумруды и аквамарины ― добывают здесь из берилла. Из руды предстоит выделить бериллий ― необычайно легкий серебристо-серый металл, «лекарство» против старения, изнашивания, коррозирования других металлов.[5] | |
| — Борис Ляпунов, «Неоткрытая планета», 1963 |
| — Игорь Васильевич Петрянов-Соколов, «Наш комментарий», 1967 |
Интересными свойствами отличаются и бериллиды ― интерметаллические соединения бериллия <...>. Лучшей технической характеристикой бериллидов служит тот факт, что они могут проработать более 10 часов при температуре 1650°C.[7] | |
| — Клара Капустинская, «Бериллий», 1967 |
| — Борис Горзев, «Вкус и привкус», 1969 |
| — Борис Черток, «Ракеты и люди», 1999 |
| — Юрий Арабов, «Вспоминаю о другой жизни», 2009 |
| — Сэм Кин, «Исчезающая ложка, или Удивительные истории из жизни периодической таблицы Менделеева», 2010 |
| — Сэм Кин, «Исчезающая ложка, или Удивительные истории из жизни периодической таблицы Менделеева», 2010 |
...пока Ферми укрощал ядерную энергию, неприметный бериллий подтачивал его здоровье. По неосторожности еще в молодости великий учёный слишком надышался этим химическим «кондитерским порошком». В возрасте пятидесяти трех лет Ферми умер от пневмонии, проведя последние дни подключенным к аппарату искусственного дыхания. Лёгкие Ферми были изорваны в клочья.[11] | |
| — Сэм Кин, «Исчезающая ложка, или Удивительные истории из жизни периодической таблицы Менделеева», 2010 |
Бериллий в научной и научно-популярной литературе
правитьУважаемый коллега! Ввиду чрезвычайно большого интереса, какое представляет собой только что оконченное Отто Петерсоном и мною исследование паров хлористого бериллия, как для периодического закона элементов, так и, особенно, для его создателя, я тороплюсь сообщить Вам вкратце полученные результаты… Хлорид дает при температуре 650-810° постоянную плотность пара 2,8; при температуре около 600° плотность пара 3,1 и при температуре около 550° она равна 4,2… Из найденной плотности между 550 и 810° следует, что бериллий должен занять место в системе, как это и было Вами указано. Соответственно Be = 9,1. Сообщая Вам об этом, я не могу не выразить Вам моего сердечного поздравления по поводу того, что и в этом случае, как и во многих других, система оправдала себя. С товарищеским приветом подписываюсь совершенно преданный — Л. Ф. Нильсон.[12] | |
| — Ларс Нильсон, письмо Д. И. Менделееву, 1884 |
Читал новое. Работа Чадвика выдвигает нейтроны и своеобразное новое явление для бериллия. Be (бериллий) переходит в С (углерод)? В то же время ― новый изотоп РЬ-204 (свинца) (Schuler и Jones). Еще тяжелее становится, когда видишь возможности работы и нет ее форм. Всюду опасение войны и ожидание катастрофы. Падение денег ― повышение цен. Начинают всюду говорить о бездарности (другими словами) создателей плана, о неумении работать и ее наладить. Сокращаются катастрофически сроки для строительства (Караганда, Тагильский комбинат).[13] | |
| — Владимир Вернадский, Дневники, 1926 |
Многочисленные исследования показали, что при давлении в 25 тысяч атмосфер многие хрупкие вещества теряют свою хрупкость. Например, металлический бериллий при этом давлении становится пластичным. Точно так же высокую пластичность приобретают сталь и сверхтвердые сплавы на основе карбида вольфрама. Одновременно у этих материалов возрастает и сопротивление разрушению. <...> | |
| — Леонид Верещагин, «Высокие давления», 1952 |
Отличие строения атома бериллия от строения атома магния и щелочноземельных элементов сказывается и на свойствах его соединений. Так, Be(ОН)2 — единственное в подгруппе основание, обладающее амфотерными свойствами. Кроме того, для щелочноземельных металлов и магния характерно образование ионных соединений, тогда как атомы бериллия обычно связаны с атомами других элементов скорее ковалентной связью, чем ионной.[2] | |
| — Николай Глинка, «Общая химия», 1950-е |
Металлический бериллий обладает многими замечательными свойствами. Тонкие пластинки бериллия хорошо пропускают рентгеновские лучи и служат незаменимым материалом для изготовления окошек рентгеновских трубок, через которые лучи выходят наружу. Главной областью применения бериллия являются сплавы, в которые этот металл вводится как легирующая добавка. Кроме бериллиевых бронз, применяются сплавы никеля с 2—4% Be, которые по коррозионной стойкости, прочности и упругости сравнимы с высококачественными нержавеющими сталями, а в некоторых отношениях превосходят их. Они применяются для изготовления пружин и хирургических инструментов.[2] | |
| — Николай Глинка, «Общая химия», 1950-е |
Большое значение имела периодическая система также при установлении валентности и атомных масс некоторых элементов. Так, элемент бериллий долгое время считался аналогом алюминия и его оксиду приписывали формулу Ве203. Исходя из процентного состава и предполагаемой формулы оксида бериллия, его атомную массу считали равной 13,5. Периодическая система показала, что для бериллия в таблице есть только одно место, а именно — над магнием, так что его оксид должен иметь формулу ВеО, откуда атомная масса бериллия получается равной десяти. Этот вывод вскоре был подтвержден определениями атомной массы бериллия по плотности пара его хлорида.[2] | |
| — Николай Глинка, «Общая химия», 1950-е |
Большинство солей бериллия, в том числе и сульфат, хорошо растворимы в воде, тогда как сульфаты щёлочноземельных металлов в воде практически нерастворимы. В водных растворах ионы Ве2+ подвергаются гидролизу, благодаря чему растворы солей бериллия имеют кислую реакцию. | |
| — Николай Глинка, «Общая химия», 1950-е |
Сомнений больше не оставалось: открыта новая частица, получившая название «позитрон» ― положительный электрон. В том же году при изучении поведения бериллия под действием излучения радия физик Чадвик натолкнулся на новое удивительное явление: бериллий сам начинал испускать какие-то загадочные лучи! В камере Вильсона эти лучи не видны. Но если поместить бериллий не в самой камере, а рядом, то в ней начинали появляться коротенькие следы. Они возникали внутри самой камеры и имели самые различные направления. После многих опытов ученые установили, что лучи, испускаемые бериллием, представляют собой поток тяжелых незаряженных частиц. Масса каждой из них оказалась чуть больше массы протона. Масса каждой из них оказалась чуть больше массы протона. Новую частицу назвали нейтроном, так как она электрически нейтральна.[3] | |
| — Леонид Максимов, «Частицы, из которых построена Вселенная», 1956 |
Бериллиевое сырье имеется во многих странах мира. Наиболее крупные месторождения его находятся в Бразилии и Аргентине. На их долю приходится примерно 60% запасов берилловых руд в капиталистических странах. Значительные запасы бериллиевых руд имеются также в США, ЮАР, Южной Родезии, Индии, Мальгашской республике и Австралии. Вплоть до последнего времени крупнозернистый берилл добывали вручную. В Бразилии таким кустарным способом и сейчас ежегодно добывается до 3 000 тонн концентрата. Лишь недавно были предложены новые методы флотации, позволяющие использовать нерентабельные ранее месторождения мелкозернистого берилла.[7] | |
| — Клара Капустинская, «Бериллий», 1967 |
Сладкий, несколько вяжущий вкус имеет ряд солей бериллия. Поэтому бериллий назывался раньше глицинием или глицием (от греческого слова «гликос» ― сладкий). Сладковат уксусно-кислый свинец, иначе называемый «свинцовым сахаром». Впрочем, пробовать эти соли на вкус не следует: они сильно ядовиты. Но особенно сильным сладким вкусом обладают некоторые сложные по составу соли серебра. Есть среди них такие, что слаще сахара более чем в полторы тысячи раз![8] | |
| — Борис Горзев, «Вкус и привкус», 1969 |
Бериллий проявляет как металлические (преимущественно), так и неметаллические свойства. Это материал с весьма ценными техническими свойствами, за сочетание которых его называют металлом космической эры. Бериллий отличается малым удельным весом (1,85 г/см куб.), высокой удельной прочностью (сопротивление разрыву 14-21 кг/мм кв.), в 1,5 раза превышающей этот показатель у стали и в 2,5 раза ― у титана. Кроме того, бериллий отличается высокой теплопроводностью и удельной теплоемкостью, в 2,5 раза большей, чем у алюминия, и в 8 раз выше, чем у стали, а также характеризуется хорошей коррозионной стойкостью и способностью сохранять точность и стабильность размеров деталей даже при больших температурах.[15] | |
| — Вадим Шелагуров, «Металл для высоких технологий», 2003 |
Обладая необычайно малым поперечным сечением захвата тепловых нейтронов, сравнительно большой рассеивающей способностью и устойчивостью в условиях облучения, бериллий практически незаменим в атомной технике как замедлитель нейтронов, конструкционный материал и др. Особенно широкое применение в промышленности находят сплавы бериллия. Даже незначительная его добавка к некоторым металлам резко повышает их механические свойства. Так, сплав меди с 2% бериллия имеет твердость 98-100 кг/мм кв. и предел прочности на разрыв около 50 кг/мм кв. Продолжительное нагревание закаленного сплава повышает его твердость до 400 кг/мм кв., а прочность на разрыв ― до 120-130 кг/мм кв. Бериллиево-медные сплавы используются в особо ответственных деталях техники, оружия, приборов, подверженных длительному и интенсивному напряжению (шасси самолетов, бойки скорострельного оружия, контактовые щетки, режущие инструменты, подшипники, работающие в условиях высоких температур, и др.[15] | |
| — Вадим Шелагуров, «Металл для высоких технологий», 2003 |
Прежде всего напомню, что у бериллия выдающиеся качества: низкий удельный вес и высокий модуль упругости. Американцы разработали двойные алюминий-бериллиевые сплавы. Называются они ― локеллой. Мы ввели в эти сплавы дополнительно магний, то есть наши сплавы ― тройные, алюминий-бериллий-магниевые. Они обладают большим преимуществом перед локеллоями. Не случайно НАСА подписало с нами контракт, в соответствии с которым мы изготовили для НАСА алюминий-бериллий-магниевые сплавы. Они уже отправлены в Америку, где проведены испытания, подтвердившие высокие качества наших сплавов. Сейчас мы ведем переговоры об их использовании на американских космических аппаратах.[16] | |
| — Иосиф Фридляндер, «Алюминиевые сплавы в авиаракетной технике», 2004 |
...нужны два ускорителя. Один из них ― производящий, в нашем варианте это циклотрон У-400М. Он ускоряет стабильные ионы лития и создает их интенсивный пучок. Пучок лития взаимодействует с мишенью из бериллия, вызывая ядерные реакции. Но нас интересует только процесс превращения стабильного лития в радиоактивный изотоп гелий-6, то есть реакция, ведущая к потере литием одного протона.[17] | |
| — Юрий Оганесян, «О ядрах и ускорителях. Что такое «хороший» ускоритель», 2007 |
Бериллий в публицистике, мемуарах и художественной прозе
правитьКалий, натрий, литий, рубидий и цезий входят в состав литиевой слюды, которая выстилает подчас огромные полости шестигранными кристаллами, тогда как бериллий входит в состав зелёных и голубых аквамаринов. Эти образования переплетаются между собою, и всей своей красотой и ценностью обязаны они четырем главнейшим, наиболее важным элементам этих жил: фтору, бору, бериллию и литию. Каждый из этих четырёх благородных элементов играет свою роль в истории образования самоцветов. | |
| — Александр Ферсман, «Занимательная минералогия», 1928 |
― Изумруд был всё время только дорогим камнем, и больше ничего. Потом химики открыли, что в состав изумруда входит металл бериллий. У этого бериллия оказались чудодейственные свойства. Он всего в два раза тяжелее воды. Самолёт, построенный из сплава бериллия с алюминием, будет на одну треть легче современного ― из дюралюминия. Сплав бериллия с железом не поддается действию жара и ржавчине. Сплав бериллия с медью приобретает свойство стали ― его можно закаливать, и бериллиевая закаленная бронза не теряет закала даже при красном калении. Но самое драгоценное его свойство ― то, что «прививка» бериллия или, вернее, сплавы с ним предохраняет металлы от усталости… Только, к сожалению, бериллий не так легко найти и очень трудно добывать. Этот чудотворец очень скрытен… | |
| — Николай Дубов, «На краю земли», 1950 |
И «охотники за кристаллами» снова отправились в глухомань горной тундры и собрали уже около десяти килограммов образцов, содержащих новый минерал. Из них надо было отобрать по крайней мере грамм совершенно чистого кристаллического вещества ― прозрачных льдинок. Теперь отобранное с таким трудом чистое вещество подвергли химическому и кристаллографическому исследованиям. Оказалось, что минерал является водным силикатом титана и натрия и содержит около тридцати пяти процентов двуокиси титана, а также ниобий и бериллий. Минерал, открытый, молодым ученым Евгением Семеновым и его товарищами, ― новый штрих в геохимической истории титана, ниобия и бериллия, которые в последнее время выходят на широкую арену промышленного освоения. Без них немыслимо развитие реактивного самолетостроения и телевидения, автоматики и телемеханики, звукового кино и радиотехники.[4] | |
| — Александр Синельников, «Виноградовит», 1956 |
Мы на крупнейшей молодежной новостройке этого года, три месяца назад вступившей в строй. В центре громадного зала ― ствол, ведущий в толщу морского дна. Вдоль длинного коридора движутся ленты транспортеров. По ним к стволу течет размельченный берилл. В свете ламп он играет бриллиантовыми искрами. Но не драгоценные камни ― изумруды и аквамарины ― добывают здесь из берилла. Из руды предстоит выделить бериллий ― необычайно легкий серебристо-серый металл, «лекарство» против старения, изнашивания, коррозирования других металлов. Звонок. Значит, пора возвращаться наверх. Эскалатор выносит нас к шахте. В грузовой лифт погружается последняя партия больших и легких слитков. Сотни килограммов бериллия…[5] | |
| — Борис Ляпунов, «Неоткрытая планета», 1963 |
Более всего Нильсон занимался изучением редких элементов. Крупнейшим его достижением, помимо открытия элемента № 21 ― скандия, было установление в 1884 году правильного атомного веса бериллия (совместно с шведским химиком С. О. Петерсоном). До того времени считалось, что атомный вес этого элемента равен 13,5. Но Менделеев указывал, что он должен быть равен примерно 9. После того, как Нильсон и Петерсон экспериментально подтвердили это предположение, бериллий окончательно занял свое место во II группе таблицы элементов.[12] | |
| — Владимир Станцо, «Скандий», 1965 |
В этой фантастической повести содержится суровое предупреждение ученого: космонавты будущего на вымышленной планете встретились со страшной, но вполне реальной угрозой. Аэрозоли бериллия в ее атмосфере делают эту планету неотвратимо гибельной для каждого, кто ступит на ее поверхность. Это совсем не фантастика. Азимов не преувеличил токсичность бериллиевой пыли. Но бериллий не исключение ― современная промышленность выбрасывает в атмосферу Земли бесчисленное множество загрязнений, подчас не менее страшных, чем аэрозоли бериллия. Уже теперь воздушные бассейны больших промышленных районов часто становятся почти столь же гибельными, как атмосфера на придуманной планете. Известны страшные катастрофы (в Лондоне, Нью-Йорке, Лос-Анджелесе), когда погибали сотни и тысячи людей, отравленные загрязненным промышленными выбросами воздухом. Забота о чистоте воздуха на своем предприятии ― долг каждого химика, технолога и инженера. Люди на прекрасной планете Земля повсюду должны дышать чистым воздухом. В этом смысл фантастической повести «Ловушка для простаков». Это ― предупреждение.[6] | |
| — Игорь Васильевич Петрянов-Соколов, «Наш комментарий», 1967 |
Не был забыт и остров Городомля на озере Селигер. Покинутый немцами лесистый остров приглянулся Кузнецову. Он добился превращения «филиала № 1 НИИ-88» в филиал своего гироскопического института и создал там, мотивируя исключительной чистотой атмосферы, прецизионное производство гироскопических приборов на новейших принципах. Этот новый завод оказался чуть ли не единственным в СССР, где была освоена токсичная технология литья и обработки деталей из сверхлёгких бериллиевых сплавов. Таким образом, с отъездом немцев в 1953 году остров не только не «открылся», но стал еще более секретным.[9] | |
| — Борис Черток, «Ракеты и люди», 1999 |
Еще более странно, что бериллий, элемент №4, на вкус напоминает сахар. Люди нуждаются в сахаре больше, чем в каком-либо другом питательном веществе, поскольку он быстро дает нам энергию, необходимую для жизни. Казалось бы, спустя тысячелетия поисков пищи человек обладает всем необходимым для обнаружения настоящего сахара. Но бериллий – бледный тугоплавкий нерастворимый металл с мелкими атомами, которые ничуть не походят на кольцевые молекулы сахара, тем не менее раздражает те же вкусовые рецепторы, что и сахар.[11] | |
| — Сэм Кин, «Исчезающая ложка, или Удивительные истории из жизни периодической таблицы Менделеева», 2010 |
Но бериллий сладок только в микродозах, а в сколь-нибудь заметных количествах очень токсичен. По некоторым оценкам, до десяти процентов представителей человеческого рода обладают гиперчувствительностью к так называемому острому бериллиозу, напоминающему по своим проявлениям аллергию на арахис. Но и оставшиеся девяносто процентов могут серьезно повредить лёгкие, вдыхая бериллиевый порошок. Из-за этого развивается химическая пневмония, как и при вдыхании порошкообразного кремния.[11] | |
| — Сэм Кин, «Исчезающая ложка, или Удивительные истории из жизни периодической таблицы Менделеева», 2010 |
В молодости самоуверенный Ферми использовал бериллиевый порошок в экспериментах с радиоактивным ураном. Бериллий отлично подходил для этих опытов, поскольку при смешивании с радиоактивной породой он замедляет частицы, испускаемые ураном. Более того, бериллий не даёт частицам просто так разлететься в стороны, а отражает их обратно в кристаллическую решетку урана. <...> Но, пока Ферми укрощал ядерную энергию, неприметный бериллий подтачивал его здоровье. По неосторожности еще в молодости великий учёный слишком надышался этим химическим «кондитерским порошком». В возрасте пятидесяти трех лет Ферми умер от пневмонии, проведя последние дни подключенным к аппарату искусственного дыхания. Лёгкие Ферми были изорваны в клочья.[11] | |
| — Сэм Кин, «Исчезающая ложка, или Удивительные истории из жизни периодической таблицы Менделеева», 2010 |
Бериллий в стихах
править| — Николай Федоровский, «Самоцветы», 1930-е |
| — Юрий Арабов, «Вспоминаю о другой жизни», 2009 |
Источники
править- ↑ 1 2 3 Николай Дубов. «На краю земли». — М.: Детская литература, 1950 г.
- ↑ 1 2 3 4 5 6 Н. Л. Глинка. Общая химия: Учебное пособие для вузов (под. ред. В.А.Рабиновича, издание 23-е, исправленное и дополненное). ― Л.: Химия, 1983 г. ― 720 стр. С. 609―611.
- ↑ 1 2 Л. Максимов. Частицы, из которых построена Вселенная. — М.: «Юный Техник», №2, 1956 г.
- ↑ 1 2 А.Синельников, «Виноградовит». — М.: «Огонек» № 34, 1956 год
- ↑ 1 2 Борис Ляпунов. «Неоткрытая планета». — М.: «Детская литература», 1968 г.
- ↑ 1 2 И. В. Петрянов-Соколов «Наш комментарий». — М.: «Химия и жизнь» № 2, 1967 г.
- ↑ 1 2 К. А. Капустинская. «Бериллий». — М.: «Химия и жизнь», № 2, 1967 г.
- ↑ 1 2 Борис Горзев. Клуб «Юный химик» (редакционная колонка). — М.: «Химия и жизнь», № 1, 1969 год
- ↑ 1 2 Б. Е. Черток. Ракеты и люди. — М.: Машиностроение, 1999 г.
- ↑ 1 2 Юрий Арабов. Земля (книга стихов). — М.: РА Арсис-Дизайн, 2012 г. — 208 с.
- ↑ 1 2 3 4 5 6 Сэм Кин. Исчезающая ложка, или Удивительные истории из жизни периодической таблицы Менделеева. — М.: Эксмо, 2015 г. — 464 с.
- ↑ 1 2 В. В. Станцо. «Скандий». — М.: «Химия и жизнь», № 7-8, 1965 г.
- ↑ Вернадский В.И. Дневники: 1926-1934 гг. ― М.: Наука, 2001 г.
- ↑ Л. Ф. Верещагин, «Высокие давления». ― М.: «Наука и жизнь», № 1, 1952 г.
- ↑ 1 2 Вадим Шелагуров. Металл для высоких технологий. — М.: «Металлы Евразии», № 6 от 3 ноября 2003 г.
- ↑ И. Н. Фридляндер. Алюминиевые сплавы в авиаракетной технике (интервью). — М.: «Вестник РАН», том 74, № 12, 2004 г.
- ↑ Ю. Ц. Оганесян, О ядрах и ускорителях. Что такое «хороший» ускоритель. ― М.: «Наука и жизнь», № 7, 2007 г.
- ↑ А. Е. Ферсман. «Занимательная минералогия»: — Свердловск. Свердловское книжное издательство, 1954 г.
- ↑ Галина Шагиева. «Земля Федоровского». — Н.Новгород: «Биржа плюс свой дом», ноябрь 2002 г.
