Proprietà
- Simbolo atomico: essere
- Numero atomico: 4
- Elemento Categoria: metallo alcalino terroso
- Densità: 1,85 g / cm³
- Punto di fusione: 2349 ° F (1287 ° C)
- Punto di ebollizione: 4476 ° F (2469 ° C)
- Durezza Mohs: 5.5
caratteristiche
Il berillio puro è un metallo estremamente leggero, forte e fragile.
Con una densità di 1,85 g / cm 3 , il berillio è il secondo metallo elementare più leggero, dietro solo al litio.
Il metallo di colore grigio è considerato un elemento di lega a causa del suo alto punto di fusione, resistenza allo scorrimento e al taglio, nonché alla sua elevata resistenza alla trazione e alla rigidità alla flessione. Sebbene solo circa un quarto del peso dell'acciaio , il berillio è sei volte più forte.
Come l' alluminio , il berillio metallo forma uno strato di ossido sulla sua superficie che aiuta a resistere alla corrosione . Il metallo è sia non magnetico che non scintilla - proprietà valutate nel campo petrolifero e del gas - e ha un'elevata conduttività termica su un intervallo di temperature e eccellenti proprietà di dissipazione del calore.
La sezione trasversale di assorbimento dei raggi X del berillio e la sezione trasversale di scattering dei neutroni lo rendono ideale per le finestre a raggi X e come un riflettore di neutroni e moderatore di neutroni nelle applicazioni nucleari.
Sebbene l'elemento abbia un sapore dolce, è corrosivo per i tessuti e l'inalazione può portare a una malattia allergica cronica e potenzialmente letale nota come berillio.
Storia
Sebbene fosse stato isolato per la prima volta nel tardo XVIII secolo, una forma di metallo puro di berillio non fu prodotta fino al 1828. Sarebbe stato un altro secolo prima che venissero sviluppate applicazioni commerciali per il berillio.
Il chimico francese Louis-Nicholas Vauquelin chiamò inizialmente il suo elemento appena scoperto "glucinio" (dal greco glykys per "dolce") per via del suo gusto.
Friedrich Wohler, che stava collaborando contemporaneamente per isolare l'elemento in Germania, preferì il termine berillio e fu, in definitiva, l'Unione internazionale di chimica pura e applicata che decise di usare il termine berillio.
Mentre la ricerca sulle proprietà del metallo continuò fino al XX secolo, non fu fino alla realizzazione delle utili proprietà del berillio come agente legante all'inizio del XX secolo che iniziò lo sviluppo commerciale del metallo.
Produzione
Il berillio è estratto da due tipi di minerali; beryl (Be 3 Al 2 (SiO 3 ) 6 ) e bertrandite (Be 4 Si 2 O 7 (OH) 2 ). Mentre il berillio ha generalmente un contenuto di berillio più alto (dal 3 al 5% in peso), è più difficile da raffinare rispetto al bertrandite, che in media contiene meno dell'1,5% di berillio. I processi di raffinazione di entrambi i minerali, tuttavia, sono simili e possono essere eseguiti in un'unica struttura.
A causa della sua durezza aggiunta, il minerale di berillio deve essere prima pretrattato fondendosi in un forno elettrico ad arco. Il materiale fuso viene quindi immerso in acqua, producendo una polvere fine denominata "fritta".
Il minerale e la fritta di bertrandite frantumati vengono prima trattati con acido solforico, che scioglie il berillio e altri metalli presenti, risultando in un solfato idrosolubile.
La soluzione di solfato contenente berillio viene diluita con acqua e alimentata in serbatoi che contengono sostanze chimiche organiche idrofobiche.
Mentre il berillio si attacca al materiale organico, la soluzione a base d'acqua trattiene ferro , alluminio e altre impurità. Questo processo di estrazione del solvente può essere ripetuto fino a quando il contenuto di berillio desiderato è concentrato nella soluzione.
Il concentrato di berillio viene successivamente trattato con carbonato di ammonio e riscaldato, facendo precipitare l'idrossido di berillio (BeOH 2 ). L'idrossido di berillio di elevata purezza è il materiale di input per le principali applicazioni dell'elemento, comprese le leghe di rame al berillio, le ceramiche di berillio e la produzione di metallo di berillio puro.
Allo scopo di produrre metallo di berillio di elevata purezza, la forma di idrossido viene disciolta in bifluoruro di ammonio e riscaldata a più di 1652 ° F (900 ° C), creando un fluoruro di berillio fuso.
Dopo essere stato fuso in stampi, il fluoruro di berillio è mescolato con il magnesio fuso in crogioli e riscaldato. Ciò consente al puro berillio di separarsi dalle scorie (materiale di scarto). Dopo essere stati separati dalle scorie di magnesio, rimangono sfere di berillio che misurano circa il 97% di puro.
L'eccesso di magnesio viene bruciato dall'ulteriore trattamento in un forno sotto vuoto, lasciando il berillio fino al 99,99% puro.
Le sfere di berillio vengono normalmente convertite in polvere tramite pressatura isostatica, creando una polvere che può essere utilizzata nella produzione di leghe di alluminio al berillio o scudi di metallo al berillio puro.
Il berillio può anche essere facilmente riciclato dalle leghe di scarto. Tuttavia, la quantità di materiali riciclati è variabile e limitata a causa del suo utilizzo in tecnologie dispersive, come l'elettronica. Il berillio presente nelle leghe di rame-berillio utilizzate nell'elettronica è difficile da raccogliere e quando viene raccolto per la prima volta per il riciclaggio del rame, il quale diluisce il contenuto di berillio a un livello antieconomico.
A causa della natura strategica del metallo, è difficile ottenere dati di produzione accurati per il berillio. Tuttavia, la produzione mondiale di materiali raffinati di berillio è stimata in circa 500 tonnellate metriche.
L'estrazione e il raffinamento del berillio negli Stati Uniti, che rappresenta il 90% della produzione globale, è dominata dalla Materion Corp. Precedentemente nota come Brush Wellman Inc., la società gestisce la miniera di spore di Spor Mountain nello Utah ed è la più grande al mondo produttore e affinatore di metallo al berillio.
Mentre il berillio viene raffinato solo negli Stati Uniti, in Kazakistan e in Cina, il berillo viene estratto in un certo numero di paesi, tra cui Cina, Mozambico, Nigeria e Brasile.
applicazioni:
Gli usi del berillio possono essere suddivisi in cinque aree:
- Elettronica di consumo e telecomunicazioni
- Componenti industriali e aerospaziale commerciale
- Difesa e militare
- Medico
- Altro
fonti:
Walsh, Kenneth A. Berillio Chimica ed elaborazione . ASM Intl (2009).
US Geological Survey. Annuario dei minerali 2011 . Berillio. Brian W. Jaskula.
URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/beryllium/myb1-2011-beryl.pdf
Associazione di scienza e tecnologia del berillio. A proposito di berillio.
URL: http://beryllium.eu/
Vulcan, Tom. HardAssetInvestor.com. Nozioni di base sul berillio: costruire sulla forza come un metallo critico e strategico
URL: http://www.hardassetsinvestor.com
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