8. Бериллий. Получение и свойства

Бериллий — светло-серый, легкий, достаточно твердый, хрупкий металл. На воздухе покрывается оксидной пленкой.

Получение:

В виде простого вещества в XIX веке бериллий получали действием калия на безводный хлорид бериллия: BeCl2+2K=Be+2KCl.B e C l 2 + 2 K ⟶ B e + 2 K C l {\displaystyle {\mathsf {BeCl_{2}+2K\longrightarrow Be+2KCl}}}

В настоящее время бериллий получают, восстанавливаяфторид бериллиямагнием: BeF2+Mg=Be+MgF2,

либо электролизом расплава смеси хлоридов бериллия и натрия.

Химические свойства:

Для бериллия характерна только одна степень окисления +2. По многим химическим свойствам бериллий больше похож на алюминий, чем на находящийся непосредственно под ним в таблице Менделеева магний (проявление «диагонального сходства»). Металлический бериллий относительно мало реакционноспособен при комнатной температуре.

Пассивируется в холодной воде, концентрированных серной и азотной кислотах. Восстановитель, реагирует с кипящей водой, разбавленными кислотами, концентрированными щелочами, неметаллами, аммиаком, оксидами металлов, при нагревании сгорает в кислороде и на воздухе. С металлами бериллий образует интерметаллические соединения.

2Be + O₂(900°С) = 2BeO

С водородом бериллий не реагирует даже при нагревании до 1000°C, зато он легко соединяется с галогенами, серой и углеродом.

Be + Hal₂(нагр.) = 2BeHal₂ (7Be+2F→Be₇F₂; 2Be+I₂→2BeI )

3Be + C₂H₂ = BeC₂ + H₂↑

Be + MgO = BeO + Mg

Взаимодействие с серой: 2Be+S→Be₂S

Взаимодействие с азотом(N): 2Be+N₂→2BeN

Бериллий хорошо растворяется во всех минеральных кислотах, кроме, как это ни странно, азотной. От нее как и от кислорода, бериллий защищен окисной пленкой.

Be + 2HCl(разб.) = BeCl₂ + H₂↑

3Be + 8HNO3(разб) = 3 Be(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O

Со щелочами бериллий реагирует, образуя соли-бериллаты, подобные алюминатам. Многие из них имеют сладковатый вкус, но пробовать на язык их нельзя – почти все бериллаты ядовиты.

Be + 2NaOH(конц.) + H₂O = Na₂BeO₂ + H₂↑

Be + 2NaOH(расплав) = Na₂[Be(OH)₄] + H₂↑

Взаимодействие с водой:

2Be+3H₂O→2H₂ + ВеО + Ве(OH)₂

2Be + 3H₂O(кип.) = BeO↓ + Be(OH)₂↓ + 2H₂↑

Бериллий склонен к образованию комплексных соединений при взаимодействии с водными растворами щелочей.

Взаимодействие с азотной кислотой:

Взаимодействие с растворами щелочей:

Be + 2KOH + 2H₂O = K₂[Be(OH)₄] + H₂

Производство и применение:

В России планируется строительство нового комбината по производству бериллия к 2019 году. На долю остальных стран приходилось менее 1 % мировой добычи. Всего в мире производится 300 тонн бериллия в год (2016 год).

Легирование сплавов

Бериллий в основном используют как легирующую добавку к различным сплавам. Добавка бериллия значительно повышает твёрдость и прочность сплавов, коррозионную устойчивость поверхностей, изготовленных из этих сплавов изделий. РентгенотехникаБериллий слабо поглощает рентгеновское излучение, поэтому из него изготавливают окошки рентгеновских трубокЯдерная энергетика

В атомных реакторах из бериллия изготовляют отражатели нейтронов, его используют как замедлитель нейтронов. Лазерные материалыВ лазерной технике находит применение алюминат бериллия для изготовления твердотельных излучателей (стержней, пластин).Аэрокосмическая техника

В производстве тепловых экранов и систем наведения с бериллием не может конкурировать практически ни один конструкционный материалРакетное топливоСтоит отметить высокую токсичность и высокую стоимость металлического бериллия, и в связи с этим приложены значительные усилия для выявления бериллийсодержащих топлив, имеющих значительно меньшую общую токсичность и стоимость. Одним из таких соединений бериллия является гидрид бериллия.Огнеупорные материалыОн служит высокотеплопроводным высокотемпературным изолятором и огнеупорным материалом для лабораторных тиглей и в других специальных случаях.Акустика

Ввиду своей легкости и высокой твёрдости бериллий успешно применяется в качестве материала для электродинамических громкоговорителей. Биологическая роль и физиологическое действие:

В живых организмах бериллий не несёт какой-либо значимой биологической функции. Однако бериллий может замещать магний в некоторых ферментах, что приводит к нарушению их работы. Ежедневное поступление бериллия в организм человека с пищей составляет около 0,01 мг.

(на всякий случай)

Соединения бериллия (II). В кислых водных растворах ионы Ве²⁺ находятся в виде прочных аква-комплексов [Ве(Н₂О)₄]²⁺; в сильно щелочных растворах – в виде ионов [Ве(ОН)₄]^2–.

Оксид ВеО – амфолит, при сплавлении взаимодействует и с основными, и с кислотными оксидами:

ВеО + SiО₂ = BeSiО₃; ВеО + Na₂О = Na₂BeО₂

При нагревании ВеО взаимодействует со щелочами и кислотами:

ВеО + 2HCl(конц.) = BeCl₂

ВеО + 2NaОН + Н₂О = Na₂[Ве(ОН)₄]

ВеО применяют в качестве химически стойкого и огнеупорного материала для изготовления тиглей и специальной керамики, а в атомной энергетике – как замедлитель и отражатель нейтронов.

Гидроксид Ве(ОН)₂ – полимерное соединение, и поэтому в воде не растворяется, амфолит.

Ве(ОН)₂ + 2NaОН(конц.) = Na₂[Ве(ОН)₄]

ВеО + 2HCl + 3Н₂О = [Ве(Н₂О)₄]Cl₂

Амфотерностъ ВеНа1₂ наиболее отчетливо проявляется у фторида. Так, при нагревании BeF₂ с основными фторидами образуются фторобериллаты (другие галогенобериллаты не характерны): 2KF + BeF₂ = K₂[BeF₄]

При взаимодействии BeF₂ с кислотными фторидами образуются соли бериллия:

BeF₂ + SiF₄ = Be[SiF₆]

Гидрид ВеН₂– сильный восстановитель; при его разложении водой выделяется водород: ВеН₂ + 2Н₂О = Ве(ОН)₂↓ + Н₂↑

Большинство солей бериллия растворимо в воде, нераствори­мы ВеСО₃, Ве₃(РО₄)₂ и некоторые другие. Для бериллия весьма ха­рактерны двойные соли – бериллаты со сложными лигандами, например:

Na₂SО₄ + BeSО₄ = Na₂[Be(SО₄)₂]

(NH₄)₂CО₃ + BeCО₃ = (NH₄)₂[Be(CО₃)₂]