베릴륨 : 역사, 구조, 속성, 용도 - 화학 - 2025

베릴륨 2 족 또는 주기율표의 IIA에 속하는 금속 원소이다. 그룹 중 가장 가벼운 알칼리 토금속이며 기호 Be로 표시됩니다. 원자와 양이온은 동족체 (Mg, Ca, Sr …)보다 작습니다.

비정상적인 전하 밀도로 인해이 금속은 일반적으로 분리되어 발생하지 않습니다. (30)에 대해 미네랄이있는 중입니다, 그것을 포함하는 것으로 알려져있다 : 녹 (3BeO · 알 ₂ O ₃ · 6SiO ₂ · 2H ₂ O), bertrandite (4BeO.2SiO ₂ · 2H ₂ O), 크리 소 베릴 (BEAL ₂ O ₄ ) 및 페나 카이트 (Be ₂ Si ₄ ).

금속 베릴륨 너겟. 출처 : W. Oelen

보석 인 에메랄드는 베릴의 변형입니다. 그러나 순수한 베릴륨은 그다지 눈에 띄지 않습니다. 옅은 회색 빛이 도는 광택 (상단 이미지)을 가지고 있으며 씨앗이나 마름모꼴 형태로 만들어졌습니다.

베릴륨은 일련의 특징적인 물리적 특성을 가지고 있습니다. 밀도가 낮습니다. 높은 열 및 전기 전도도, 열 용량 및 열 방출; 자성 금속이 아닙니다. 또한 강성과 탄성의 적절한 조합을 가지고 있습니다.

이러한 모든 특성으로 인해 베릴륨은 공구 제작을위한 구리 합금에서 사용부터 로켓, 비행기, 자동차, 원자로, X- 선 장비, 공명에 이르기까지 다양한 응용 분야에서 금속이되었습니다. 핵 자기 등

베릴륨은 ⁵ Be에서 ¹⁴ Be 까지 10 개의 알려진 동위 원소를 가지고 있으며 ⁹ Be는 유일한 안정한 것입니다. 마찬가지로 특히 호흡기에 영향을 미치는 매우 독성이 강한 금속이므로 사용에 제한이 있습니다.

발견의 역사

베릴륨은 1798 년 Louis-Nicolas Vauguelin에 의해 미네랄 베릴의 구성 요소와 알루미늄과 베릴륨의 규산염으로 발견되었습니다.

나중에 독일의 화학자 Frederic Wöhler는 1828 년 백금 도가니에서 칼륨과 염화 베릴륨을 반응시켜 베릴륨을 분리하는 데 성공했습니다.

동시에 독립적으로 프랑스의 화학자 Antoine Bussy는 베릴륨을 분리했습니다. Wöhler는 금속에 베릴륨이라는 이름을 처음으로 제안했습니다.

그것은 일부 소금의 단 맛으로 인해 이전에 글루시 늄으로 알려 졌기 때문에 1957에서 현재 이름을 얻었습니다. 그러나 다른 달콤한 맛의 화합물과 글 루신이라는 식물과의 혼동을 피하기 위해 베릴륨으로 이름을 바꾸기로 결정했습니다.

베릴륨의 구조

베릴륨의 결정 구조. 출처 : 사용자 : Dornelf

베릴륨은 알칼리 토금속 중 가장 가볍기 때문에 원자의 부피는 가장 작을 것으로 예상됩니다. 베릴륨 원자는 금속 결합을 통해 서로 상호 작용하여 "전자 바다"와 핵 사이의 반발이 결과 결정의 구조를 형성합니다.

그런 다음 검은 베릴륨 결정이 형성됩니다. 이 결정은 육각형 구조 (상단 이미지)를 가지고 있으며, 각 Be 원자에는 6 개의 측면 이웃이 있고 다른 3 개는 위와 아래의 평면에 있습니다.

결정이 검은 색이므로 육각형 구조의 검은 점이 베릴륨 원자로 대체되는 것을 상상하는 것이 유용합니다. 이것은 금속이 채택 할 수있는 가장 컴팩트 한 구조 중 하나입니다. 그리고 그러한 작은 Be 원자는 그들 사이에 최소한의 공극 또는 구멍의 수를 피하기 위해 너무 많이 "압착"되는 것이 합리적입니다.

전자 구성

1 초 ^{2 2} 초 ²

이것은 4 개의 전자와 같고 그 중 2 개는 원자가입니다. 전자를 2p 오비탈로 승격하면 두 개의 sp 하이브리드 오비탈이 생깁니다. 따라서 베릴륨 화합물에는 X-Be-X라는 선형 기하학이있을 수 있습니다. 예를 들어, 분리 된 BeCl ₂ 분자 , Cl-Be-Cl.

속성

물리적 설명

광택이 있고 부서지기 쉽고 강철 같은 회색 고체.

녹는 점

1287 ° C

비점

2471 ° C

밀도

- 1.848 g / cm ³ 실온에서 첨가 하였다.

- 1.69 g / cm ³ 의 융점 (액상).

원자 라디오

오후 112.

공유 반경

오후 90시.

원자량

5cm ³ / mol.

비열

20 ° C에서 1.824 J / g · mol

융합 열

12.21 kJ / 몰.

증발열

309 kJ / 몰.

전기 음성도

폴링 척도에서 1.57.

표준 잠재력

1.70V.

소리의 속도

12,890m / 초

열 팽창

11.3 µm / m · K, 25 ° C

열 전도성

200 w / m K.

화학적 특성

베릴륨은 베릴륨 산화물 (BeO) 층으로 코팅되어 상온의 공기 중에서 보호합니다. 베릴륨 산화는 1000ºC 이상의 온도에서 발생하여 산화 베릴륨과 질화 베릴륨을 생성합니다.

또한 질산 15M의 작용에 내성이 있습니다. 그러나 염산과 수산화 나트륨과 같은 알칼리에 용해됩니다.

응용

도구 만들기

베릴륨은 구리, 니켈 및 알루미늄과 합금을 형성합니다. 특히 구리 합금은 합금 중량의 2 %에 불과한 경도와 저항성이 뛰어난 공구를 생산합니다.

이 도구는 철을 칠 때 스파크를 생성하지 않으므로 가연성 가스가 많은 환경에서 사용할 수 있습니다.

밀도가 낮기 때문에 무게가 가볍기 때문에 강성과 함께 우주 항공기, 로켓, 미사일 및 비행기에 사용할 수 있습니다. 베릴륨과 합금은 자동차 부품 제조에 사용되었습니다. 그것은 또한 스프링 생산에도 사용되었습니다.

베릴륨이 합금을 제공하는 큰 경도로 인해 군용 항공기의 브레이크에 사용되었습니다.

거울 만들기

베릴륨은 치수 안정성과 고광택 기능으로 인해 거울 생산에 사용되었습니다. 이 거울은 위성 및 화재 통제 시스템에 사용됩니다. 또한 우주 망원경에도 사용됩니다.

전리 방사선에서

베릴륨은 저밀도 원소이기 때문에 X 선에 투명하다고 생각할 수 있으며, 이러한 특성을 통해 X 선을 생성하는 튜브의 창을 구성하고 산업 응용 및 의료 진단에 사용할 수 있습니다. .

또한 베릴륨은 방사능 방출 감지기의 창에 사용됩니다.

자기 발생 장비에서

베릴륨의 특징 중 하나는 자기 요소가 아니라는 것입니다. 이를 통해 고강도 자기장이 발생하여 간섭을 최소화하는 자기 공명 영상 장 비용 물품의 제작에 사용할 수 있습니다.

원자로

융점이 높기 때문에 원자로 및 세라믹에 적용되었습니다. 베릴륨은 핵 반응의 중재자 및 중성자의 생산자로 사용됩니다.

⁹ Be + ⁴ He (α) => ¹² C + n (중성자)

α 입자로 충격을받은 100 만 개의 베릴륨 원자에 ​​대해 최대 3 천만 개의 중성자가 생성되는 것으로 추정됩니다. 정확히이 핵반응은 중성자의 발견을 가능하게했습니다.

James Chadwick은 α (He) 입자로 베릴륨 원자를 폭격했습니다. 연구원은 전하없이 아 원자 입자가 방출되는 것을 관찰하여 중성자를 발견했습니다.

메탈 프로텍터

산화 될 수있는 금속 표면에 많은 양의 베릴륨을 추가하면 금속을 보호 할 수 있습니다. 예를 들어, 마그네슘의 가연성이 감소하고은 합금의 광택이 연장됩니다.

어디에 있습니까?

베릴은 운모, 장석 및 석영과 관련된 페그마타이트에서 발견됩니다. 부양 기술을 사용하여 베릴과 장석의 혼합물을 분리합니다. 이어서, 장석과 베릴을 농축하고 차아 염소산 칼슘으로 처리한다.

황산과 칼륨 설포 네이트로 처리 한 후 희석을 통해 베릴의 부유가 달성되어 장석에서 분리됩니다.

베릴은 770 ° C에서 플루오르 규산 나트륨과 소다로 처리되어 플루 오로빌 산 나트륨, 산화 알루미늄 및 이산화 규소를 형성합니다. 베릴륨 수산화물은 수산화 나트륨과 함께 나트륨 플루오로 베리 레이트 용액으로부터 침전됩니다.

베릴륨 플루오 라이드는 베릴륨 하이드 록 사이드와 암모니아 수소 플루오 라이드를 반응시켜 암모늄 테트라 플루로 베릴 레이트를 생성함으로써 형성됩니다. 이것은 가열되어 베릴륨 플루오 라이드를 형성하고, 마그네슘으로 열처리되어 베릴륨을 분리합니다.

위험

베릴륨은 용액, 건조 분말 또는 연기 형태의 미세하게 분할 된 금속으로 매우 독성이 있으며 피부염을 유발할 수 있습니다. 그러나 가장 큰 독성은 흡입에 의해 생성됩니다.

처음에 베릴륨은 과민증이나 알레르기를 유발할 수 있으며, 이는 베릴 리오 증 또는 만성 베릴륨 병 (CBD)으로 발전 할 수 있습니다. 이것은 폐활량 감소를 특징으로하는 심각한 질병입니다.

급성 질환은 드뭅니다. 만성 질환에서 육아종은 몸 전체, 특히 폐에서 형성됩니다. 만성 베릴 리아 증은 진행성 호흡 곤란, 기침 및 전반적인 쇠약 (무력증)을 유발합니다.

급성 베릴 리아 증은 치명적일 수 있습니다. berylliosis에서는 호흡기의 가스 흐름이 막히고 동맥혈의 산소 공급이 감소하기 때문에 호흡 기능의 점진적인 상실이 발생합니다.

참고 문헌

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