Berílio: história, estrutura, propriedades, usos - Ciência - 2023

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o berílio É um elemento metálico que pertence ao grupo 2 ou IIA da tabela periódica. É o metal alcalino-terroso mais leve do grupo e é representado pelo símbolo Be. Seu átomo e cátion também são menores que os de seus congêneres (Mg, Ca, Sr ...).

Devido à sua densidade de carga incomum, esse metal geralmente não ocorre isoladamente. Sabe-se que cerca de 30 minerais o contêm, entre os quais estão: berilo (3BeOAl₂OU₃6SiO₂2h₂O), bertrandita (4BeO.2SiO₂.2H₂O), crisoberil (BeAl₂OU₄), e fenaquita (Be₂sim₄).

Esmeralda, uma gema, é uma variante do berilo. No entanto, o berílio puro não é tão impressionante; tem um brilho acinzentado pálido (imagem superior) e foi obtido na forma de sementes ou pastilhas.

O berílio tem um conjunto de propriedades físicas características. Possui baixa densidade; alta condutância térmica e elétrica, bem como sua capacidade térmica e dissipação de calor; não é um metal magnético; e também tem uma combinação adequada de rigidez e elasticidade.

Todas essas propriedades fizeram com que o berílio fosse um metal com diversas aplicações, desde seu uso em ligas com cobre para fabricação de ferramentas, até sua utilização em foguetes, aviões, automóveis, reatores nucleares, equipamentos de raios X, ressonância magnético nuclear, etc.

O berílio tem 10 isótopos conhecidos, variando de ⁵Seja um ¹⁴Seja, sendo o ⁹Seja o único estável. Da mesma forma, é um metal muito tóxico, que afeta principalmente o sistema respiratório, portanto há uma limitação no seu uso.

História de sua descoberta

O berílio foi descoberto por Louis-Nicolas Vauguelin em 1798 como um elemento de composição do mineral berilo e um silicato de alumínio e berílio.

Mais tarde, o químico alemão Frederic Wöhler, em 1828, conseguiu isolar o berílio pela reação de potássio com cloreto de berílio em um cadinho de platina.

Simultaneamente e de forma independente, o químico francês Antoine Bussy também conseguiu o isolamento do berílio. Wöhler foi o primeiro a sugerir o nome berílio para o metal.

Recebeu o nome atual em 1957, já que era conhecido como glucínio, devido ao sabor adocicado de alguns de seus sais. Mas, para evitar confusão com outros compostos de sabor doce e com uma planta chamada glucina, decidiu-se renomeá-la para berílio.

Estrutura do berílio

Sendo o berílio o mais leve dos metais alcalino-terrosos, o volume de seus átomos deve ser o menor de todos. Os átomos de berílio interagem entre si por meio de ligações metálicas, de tal forma que seu "mar de elétrons" e as repulsões entre os núcleos moldam a estrutura do cristal resultante.

Os cristais de berílio pretos são então formados. Esses cristais têm uma estrutura hexagonal (imagem superior), onde cada átomo de Be tem seis vizinhos laterais e outros três nos planos acima e abaixo.

Como os cristais são pretos, é útil imaginar que os pontos pretos da estrutura hexagonal são substituídos por átomos de berílio. Esta é uma das estruturas mais compactas que um metal pode adotar; e faz sentido que os átomos muito pequenos de Be sejam "comprimidos" tanto para evitar a menor quantidade de vazio ou número de buracos entre eles.

Configuração eletronica

1s²2s²

O que é igual a 4 elétrons, dos quais 2 são de valência. Se você promover um elétron ao orbital 2p, terá dois orbitais híbridos sp. Assim, em compostos de berílio pode haver geometrias lineares, X-Be-X; por exemplo, a molécula isolada de BeCl₂, Cl-Be-Cl.

Propriedades

Descrição física

Sólido brilhante, quebradiço e cinza metálico.

Ponto de fusão

1287 ° C.

Ponto de ebulição

2471 ° C

Densidade

- 1.848 g / cm³ à temperatura ambiente.

- 1,69 g / cm³ até o ponto de fusão (estado líquido).

Rádio atômico

112 pm.

Raio covalente

90 pm.

Volume atômico

5 cm³/ mol.

Calor específico

1,824 J / g · mol a 20 ° C

Calor de fusão

12,21 kJ / mol.

Calor de evaporação

309 kJ / mol.

Eletro-negatividade

1,57 na escala de Pauling.

Potencial padrão

1,70 V.

Velocidade do som

12.890 m / s.

Expansão térmica

11,3 µm / m · K a 25 ° C

Condutividade térmica

200 w / m K.

Propriedades quimicas

O berílio é revestido com uma camada de óxido de berílio (BeO) que o protege do ar em temperatura ambiente. A oxidação do berílio ocorre em temperaturas acima de 1000 ºC, produzindo o óxido de berílio e o nitreto de berílio como produtos.

Também é resistente à ação do ácido nítrico 15 M. Mas, se dissolve em ácido clorídrico e álcalis, como o hidróxido de sódio.

Formulários

Fabricação de ferramentas

O berílio forma ligas com cobre, níquel e alumínio. Em particular, a liga com cobre produz ferramentas de grande dureza e resistência, constituindo apenas 2% do peso da liga.

Essas ferramentas não produzem faíscas ao atingir o ferro, o que permite que sejam utilizadas em ambientes com alto teor de gases combustíveis.

Devido à sua baixa densidade tem um peso leve, o que, junto com sua rigidez, permite seu uso em aeronaves espaciais, foguetes, mísseis e aviões. A liga de berílio tem sido utilizada na fabricação de peças automotivas. Também tem sido usado na produção de molas.

Devido à grande dureza que o berílio confere às suas ligas, eles têm sido utilizados na frenagem de aeronaves militares.

Fabricação de espelhos

O berílio tem sido usado na produção de espelhos devido à sua estabilidade dimensional e sua capacidade de ser altamente polido. Esses espelhos são usados em satélites e em sistemas de controle de incêndio. Além disso, eles são usados em telescópios espaciais.

Na radiação ionizante

O berílio é um elemento de baixa densidade, pelo que pode ser considerado transparente aos raios X. Esta característica permite a sua utilização na construção das janelas dos tubos que produzem os raios X, de aplicação industrial e em diagnóstico médico. .

Além disso, o berílio é usado nas janelas dos detectores de emissão radioativa.

Em equipamentos de geração de magnetismo

Entre as características do berílio, está o fato de não ser um elemento magnético. Isso permite que seja utilizado na construção de artigos para equipamentos de ressonância magnética, nos quais são gerados campos magnéticos de alta intensidade, minimizando qualquer interferência.

Reatores nucleares

Devido ao seu alto ponto de fusão, encontrou aplicação em reatores nucleares e cerâmicas. O berílio é usado como moderador de reações nucleares e como produtor de nêutrons:

⁹Be + ⁴He (α) => ¹²C + n (nêutron)

Estima-se que para um milhão de átomos de berílio que são bombardeados com partículas α, até 30 milhões de nêutrons são produzidos. Foi justamente essa reação nuclear que permitiu a descoberta do nêutron.

James Chadwick bombardeou átomos de berílio com partículas α (He). O pesquisador observou a liberação de partículas subatômicas, sem carga elétrica, o que levou à descoberta dos nêutrons.

Protetor de metal

Adicionar uma quantidade de berílio à superfície de metais que podem ser oxidados dá a eles alguma proteção. Por exemplo, a inflamabilidade do magnésio é reduzida e o brilho das ligas de prata é prolongado.

Onde está?

O berilo é encontrado no pegmatito, associado à mica, feldspato e quartzo. Usando uma técnica de flotação, uma mistura de berilo e feldspato é separada. Posteriormente, o feldspato e o berilo são concentrados e submetidos a um tratamento com hipoclorito de cálcio.

Seguido de um tratamento com ácido sulfúrico e sulfonato de potássio, por diluição, faz-se a flotação do berilo, separando-o do feldspato.

Beryl é tratado com fluorossilicato de sódio e soda a 770 ° C para formar fluorobilato de sódio, óxido de alumínio e dióxido de silício. O hidróxido de berílio é então precipitado da solução de fluorobilato de sódio com hidróxido de sódio.

O fluoreto de berílio é formado pela reação do hidróxido de berílio com o fluoreto de hidrogênio de amônia, produzindo tetrafluroberilato de amônio. Este é aquecido para formar fluoreto de berílio, que é tratado a quente com magnésio para isolar o berílio.

Riscos

O berílio como um metal finamente dividido, na forma de soluções, pó seco ou fumaça, é muito tóxico e pode causar dermatite. No entanto, a maior toxicidade é produzida por inalação.

Inicialmente, o berílio pode induzir uma hipersensibilidade ou alergia, que pode evoluir para beriliose ou doença crônica do berílio (CBD). Esta é uma doença grave, caracterizada por uma diminuição da capacidade pulmonar.

A doença aguda é rara. Na doença crônica, os granulomas são formados por todo o corpo, especialmente nos pulmões. A beriliose crônica causa dispneia progressiva, tosse e fraqueza geral (astenia).

A beriliose aguda pode ser fatal. Na beriliose, ocorre a perda progressiva da função respiratória, visto que há obstrução do fluxo de gases no trato respiratório e diminuição da oxigenação do sangue arterial.

Referências

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