beryllium

Beryllium er et hardt og lett, sølvhvitt metall med et smeltepunkt på over 1200 oC.

Beryllium er det første grunnstoffet i gruppe 2 (jordalkalimetallene) i periodesystemet.  Be2+-ionet har samme elektronkonfigurasjon som helium og er derfor stabilt.

Det er bare en stabil isotop av beryllium: 9Be. 

Beryllium er et sjeldent grunnstoff som utgjør bare ca. 2,6 ppm av jordskorpen. De viktigste berylliummineraler er silikatene beryll og bertranditt. Edelstenene smaragd og akvamarin er beryll med en viss mengde fremmedatomer som gir dem farge.

Andre berylliummineraler er fenakitt og krysoberyll- Det meste av den beryll som utnyttes for tekniske formål, kommer fra Sør-Amerika, Australia og Afrika.

Beryllium utvinnes fra beryll gjennom en komplisert oppvarmingsprosess, hvor det etter behandling med syrer og baser skilles ut berylliumhydroksid, Be(OH)2. Dette omdannes til berylliumklorid, BeCl2, som så elektrolyseres i nikkel-celler ved 350 °C. Ved avsluttende vakuumdestillasjon kan beryllium fremstilles med en renhetsgrad på 99,97 %. Beryllium fremstilles også ved elektrolyse av smeltet BeCl2.

Det høye smeltepunkt og den stor mekanisk styrke gjør at beryllium får en stadig voksende betydning i moderne teknologi. Metallet angripes hverken av kaldt eller varmt vann og korroderer ikke i luft ved romtemperatur fordi det danner en tynn beskyttende oksidfilm på overflaten av metallet.

Beryllium absorberer få nøytroner, er kjemisk inert mot brenselmaterialer og kjølemedier, har god varmeledningsevne og brukes bl.a. som innkapslingsmateriale for brenselstaver i gasskjølte reaktorer. Ved bestråling med alfa-partikler fra radium omdannes t atomkjernen til karbonisotopen \(\ce{^12_6C}\) under samtidig frigjøring av et nøytron:

\[\ce{^9_4Be + ^4_2He {→} ^12_6C + ^1_0n}\] 

På grunn av denne reaksjonen brukes beryllium som nøytronkilde ved laboratorieforsøk.

Ved hjelp av denne reaksjonen oppdaget  James Chadwick i 1932 nøytronet, og de første kjernereaksjoner med nøytroner ble utført av  Enrico Fermi i 1934. Beryllium absorberer ikke røntgenstråler og blir av den grunn brukt som vindu i røntgenrør.

Som følge av bedre mekaniske egenskaper enn andre lettmetaller som aluminium og magnesium, blir beryll-legeringer brukt i luft- og romfartsteknikken til en hel rekke formål både i instrumenter og som konstruksjonsdeler, f.eks. i gyroskoper og gyroskopopphenginger, i bremser m.m.

Kobber-berylliumlegeringer (berylliumbronser) med 1–4 % beryllium er faste, seige og motstandsdyktige mot korrosjon og har bedre mekaniske egenskaper enn andre ikke-jernbaserte legeringer. De blir brukt til fjærer av forskjellig slag, f.eks. urfjærer, fjærer for motorstempler og  lagere.

Legeringene har også stor elektrisk ledningsevne og brukes derfor til mange elektriske formål. Spesielt viktig er legeringer som gnistfritt verktøy i sprengstoffindustrien og ellers hvor gnistdannelse medfører eksplosjonsfare. Med høytsmeltende metaller, f.eks. molybden, zirkonium, niob og tantal danner beryllium høytemperaturbestandige intermetalliske forbindelser, som er egnet for bruk ved høye temperaturer.

Beryllium er toverdig. De vanlige berylliumsaltene reagerer surt. Kjemisk ligner beryllium mer på aluminium enn magnesium (skråregelen i periodetabellen).

BeO er et hvitt stoff som er praktisk talt uløselig i vann. Det dannes ved oksidasjon av metallet ved høye temperaturer eller ved glødning av f.eks. berylliumhydroksid. Oksidet har et meget høyt smeltepunkt, 2570 °C, god varmeledningsevne, stor elektrisk motstand og er meget motstandsdyktig overfor termiske sjokk og kjemiske angrep. Det er derfor et verdifullt materiale for en rekke spesielle formål, som f.eks. til fôring i induksjonsovner, ildfaste digler o.a. Da berylliumoksid dessuten kombinerer stor ildfasthet med verdifulle nøytronegenskaper, brukes oksidet i atomreaktorer som skal arbeide ved høye temperaturer.

Be(OH)2, felles som et hvitt, gelatinøst bunnfall når man setter ammoniakk til løsninger av berylliumsalter:

Be2+(aq) + 2OH(aq) → Be(OH)2(s).

Hydroksidet er løselig seg i syrer under dannelse av Be2+-ioner:

Be(OH)2(s) + 2H3O+(aq) → Be2+(aq) + 4H2O(l)

og i baser under dannelse av beryllationer, [Be(OH)4]2-.

Ved oppvarming til 440 °C omdannes hydroksidet til berylliumoksid BeO.

Av andre forbindelser kan nevnes det fargeløse, hygroskopiske og lettløselige kloridet, BeCl2, og fluoridet, BeF2, som begge har betydning som mellomprodukt ved fremstilling av berylliummetall.

Beryllium og berylliumforbindelser i form av støv, tåke, røyk eller damp er meget helsefarlige ved innånding, og fører til både akutte og kroniske forstyrrelser i organismen, særlig i lungene og slimhinnene, se berylliose. Alvorlige tilfeller er dødelige.

Løselige berylliumsalter, og da særlig fluoridet, som kommer i kontakt med huden kan fremkalle hudbetennelser. Det kan skyldes at berylliumioner, Be2+, erstatter magnesiumioner, Mg2+, i visse enzymer og dermed endre enzymenes funksjon.

Strenge forholdsregler og gode hygieniske forhold er påkrevd der det arbeides med berylliumholdige materialer. I løpet av en åttetimers arbeidsdag må den gjennomsnittlige maksimale arbeidsplass-konsentrasjonen ikke overstige  1 · 10−6 g beryllium per kubikkmeter luft.

Berylliumoksid ble fremstilt fra beryll av den franske kjemikeren Louis Nicolas Vauquelin i 1798. Oppdageren ga grunnstoffet navnet glucinium, fordi dets salter hadde en søtlig smak, men grunnstoffet ble omdøpt til beryllium av Martin Heinrich Klaproth. Berylliummetall ble første gang fremstilt  i 1828 av Friedrich Wöhler og nesten samtidig og uavhengig av ham av Antoine A. B.  Bussy (1794-1882) i Frankrike.

Atomsymbol Be
Atomnummer 4
Atomvekt 9,012182
Smeltepunkt 1278 °C
Kokepunkt 2970 °C
Tetthet 1,85 g/cm3
Oksidasjonstall II
Elektronkonfigurasjon [He]s2

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

Har du spørsmål om artikkelen? Skriv her, så får du svar fra fagansvarlig eller redaktør.

Du må være logget inn for å kommentere.