„Berillium” változatai közötti eltérés

| year=1994}}</ref> A szerkezeti alkalmazásokat tekintve nagy hajlítómerevség, hőstabilitás és [[Hővezetés|hővezetőképesség]], illetve kis [[sűrűség]] (1,85-szor sűrűbb, mint a víz) jellemzi, mely tulajdonságai miatt a berillium jó minőségű alapanyag az űr- és repülőgépipar számára: nagy sebességű repülőgépek, rakéták, [[űrhajó]]k és [[távközlési műhold|kommunikációs műholdak]] gyártásához használják.<ref name=deGruyter/> Kis sűrűsége és [[atomtömeg]]e miatt a berillium relatíve átlátszó a [[röntgensugárzás|röntgen-]] és más [[ionizáló sugárzás]]ok számára, ezért a röntgen berendezésekben és a részecskefizikai kísérletek során ez a leggyakrabban alkalmazott ablak anyag.<ref name=deGruyter/> A berillium és [[berillium-oxid]] jó hővezető képessége miatt ezen anyagokat hő elvezetési célokra (hőcserélő, hűtőborda) is alkalmazzák.

 

 

== Jellemzői ==

=== Fizikai tulajdonságai ===

 

=== Nukleáris tulajdonságai ===

 

A berillium egyetlen primordiális izotópja (⁹Be) {{szám|1.9|MeV}} neutron energia felett (n, 2n) neutronreakción megy keresztül, és belőle ⁸Be keletkezik, mely szinte azonnal két [[alfa-részecske|alfa-részecskére]] bomlik. Így a nagy energiájú neutronokkal szemben a berillium neutron-sokszorozó, azaz több neutront szabadít fel, mint amennyit elnyel. A magreakció egyenlete:<ref name="BeMelurgy"/>

A berillium stabil és instabil izotópjai egyaránt létrejönnek a csillagokban, de ezek nem tartanak sokáig. A jelenlegi vélekedés szerint, az univerzumban található stabil berillium legnagyobb része eredetileg a csillagközi anyagban jött létre, amikor a csillagközi gázban és [[csillagközi por|por]]ban található nehezebb elemek a [[kozmikus sugárzás]] hatására [[maghasadás]]t szenvedtek.<ref>{{Cite book|url=https://books.google.com/?id=ILQ7sTrRixMC&pg=PA172|title=Physics: 1981–1990|author=Ekspong, G. |publisher=World Scientific|year=1992|pages=172 ff.|isbn=978-981-02-0729-8|display-authors=1}}</ref> A berilliumnak egyetlen stabil [[izotóp]]ja van, a ⁹Be.

 

A radioaktív, kozmogén ¹⁰Be a Föld [[légkör]]ében keletkezik, az [[oxigén]] és [[nitrogén]] kozmikus sugárzás okozta [[spalláció]]ja (elhasítása) révén.{{sfn|Emsley|2001|p=56}} Mivel a berillium {{szám|5.5|-ös|[[pH]]}} érték alatt általában oldott formában van jelen, és az esővíz pH értéke 5-nél kisebb; ezért kimosódik a légkörből és lejut a földfelszínre. Itt a berillium-10 kicsapódik az esővízből, és a talaj felszínén gyülemlik fel, ahol a viszonylag hosszú [[felezési idő|felezési ideje]] ({{szám|1.5|millió|év}}) miatt sokáig megtalálható, mielőtt [[bór|bór-10]]-é bomlik. Emiatt a berillium-10 izotópot és bomlástermékeit a [[talajerózió]]; a málladékból történő talajképződés; a [[laterit]] talaj kialakulás; és a [[naptevékenység]] változás tanulmányozásakor; illetve a [[jégmag]]ok kormeghatározásakor használják.<ref>{{cite web |url=http://web.sahra.arizona.edu/programs/isotopes/beryllium.html|title=Beryllium: Isotopes and Hydrology|publisher=University of Arizona, Tucson |accessdate=10 April 2011}}</ref> A ¹⁰Be keletkezése fordítottan arányos a naptevékenységgel, ugyanis a magas intenzitású időszakok alatt a fokozott [[napszél]] csökkenti a Földet elérő galaktikus, kozmikus sugarak fluxusát.{{sfn|Emsley|2001|p=56}} Nukleáris robbantások során is keletkezik ¹⁰Be: a gyors neutronok reakcióba lépnek a levegő szén-dioxidjában lévő ¹³C izotópokkal. Így ez az egyik indikátora a múltbéli tevékenységeknek az atomfegyver-tesztelési helyszíneken.<ref>{{Cite journal|doi=10.1016/j.jenvrad.2007.07.016|year=2008|month=Feb|author=Whitehead, N; Endo, S; Tanaka, K; Takatsuji, T; Hoshi, M; Fukutani, S; Ditchburn, Rg; Zondervan, A|title=A preliminary study on the use of (10)Be in forensic radioecology of nuclear explosion sites|volume=99|issue=2|pages=260–70 |pmid=17904707|journal=Journal of environmental radioactivity}}</ref>

 

 

A berillium-8 felezési ideje nagyon rövid: {{szám|7|×10⁻¹⁷|s}}; mely hozzájárul jelentős kozmológiai szerepéhez, nevezetesen, hogy az [[ősrobbanás]] során magfúzióval nem jöhettek létre a berilliumnál nehezebb elemek.<ref>{{cite journal |last1=Boyd |first1=R. N. |last2=Kajino |first2= T. |year=1989 |title=Can Be-9 provide a test of cosmological theories? |journal=The Astrophysical Journal |volume=336|bibcode=1989ApJ...336L..55B |pages=L55 |doi=10.1086/185360}}</ref> Ennek az az oka, hogy az ősrobbanás [[nukleoszintézis]] fázisában nem volt elég idő arra, hogy a ⁴He atommagok és az igen kis koncentrációban jelen lévő ⁸Be izotópok szénné egyesülhessenek. Sir [[Fred Hoyle]] brit csillagász mutatta meg először, hogy a ⁸Be és a ¹²C magenergia szintjei lehetővé teszik szén keletkezését a hélium-fűtőanyagú csillagokban, az úgynevezett [[háromalfa-ciklus]] során, melyben több idő áll rendelkezésre. A csillagok által létrehozott szén (a szén-alapú élet alapeleme) tehát alkotórésze az aszimptotikus óriáság csillagai ''(AGB)'', és a [[szupernóva|szupernóvák]] által kilökött gáznak és pornak.<ref>{{Cite book|url=https://books.google.com/?id=PXGWGnPPo0gC&pg=PA223|page=223|title=Supernovae and nucleosynthesis|author=Arnett, David |publisher=Princeton University Press|year=1996|isbn=0-691-01147-8}}</ref>

 

 

=== Előfordulása ===

A berillium koncentrációja a földkéregben hozzávetőleg {{szám|2}}-{{szám|6|ppm}};<ref name=Merck>{{cite book

| author= Merck contributors

| isbn=0-911910-00-X}}</ref> míg a Napban körülbelül {{szám|0.1|ppb}}.<ref>{{cite web |url=http://www.webelements.com/periodicity/abundance_sun/ |title=Abundance in the sun |work=Mark Winter, The University of Sheffield and WebElements Ltd, UK |publisher=WebElements |accessdate=6 August 2011}}</ref> A legkoncentráltabban a talajban van jelen ({{szám|6|ppm}}); de {{szám|0.2|ppt}} koncentrációban a tengervízben is megtalálható.{{sfn|Emsley|2001|p=59}} A ⁹Be izotóp nyomokban megtalálható a Föld légkörében.{{sfn|Emsley|2001|p=59}} A berillium rendkívül ritka a tengervízben, tömegkoncentrációja {{szám|0.0006|ppb}};<ref>{{cite web |url=http://www.webelements.com/periodicity/abundance_seawater/ |title=Abundance in oceans |work=Mark Winter, The University of Sheffield and WebElements Ltd, UK |publisher=WebElements |accessdate=6 August 2011}}</ref> ezzel szemben folyóvízben sokkalta gyakoribb: tömegkoncentrációja {{szám|0.1|ppb}}.<ref>{{cite web |url=http://www.webelements.com/periodicity/abundance_stream/ |title=Abundance in stream water |work=Mark Winter, The University of Sheffield and WebElements Ltd, UK |publisher=WebElements |accessdate=6 August 2011}}</ref>

 

 

 

== Előállítása ==

A berillium kinyerése az őt tartalmazó vegyületekből nehéz és bonyolult folyamat; mert magas hőmérsékleten nagy az affinitása az oxigénhez, illetve azon tulajdonsága miatt, hogy eltávolítva a felületéről a vékony oxidréteget, redukálja a vizet. Az Egyesült Államok, [[Kína]] és [[Kazahsztán]] az a három ország, ahol a berillium kitermelése ipari méreteket ölt.<ref>{{cite web |url=http://www.beryllium.com/sources-beryllium |title=Sources of Beryllium |work=Materion Brush Inc. |publisher=Materion Brush Inc. |accessdate=6 August 2011}}</ref>

 

 

Mindkét folyamat berillium-hidroxidot eredményez; melyet ezután [[berillium-fluorid]]dá vagy [[berillium-klorid]]dá alakítanak. A berillium-fluorid előállításához a berillium-hidroxidhoz ammónium-hidrogén-fluorid vizes oldatát vezetik hozzá, amely ammónium-tetrafluoroberillát csapadékot képez. Ezt aztán {{szám|1000|C}}-ra hevítve berillium-fluorid képződik.<ref name=deGruyter/> A fluoridot [[magnézium]] jelenlétében {{szám|900|C}}-ra hevítve végre elkülönül berillium; további {{szám|1300|C}}-ra való melegítéssel pedig létrejön maga a kompakt fém:<ref name=deGruyter/>

| style="width:220px; padding-left:50px;" | [[Fájl:BeF2 glass.svg|220px|alt=cube of 8 yellow atoms with white ones at the holes of the yellow structure]]

|-

|}

 

 

== Története ==

A berilliumot tartalmazó [[berill]] ásványt, már legalább az egyiptomi [[Ptolemaida-dinasztia|ptolemaioszi dinasztia]] óta használják.{{sfn|Weeks|1968|p=535}} A Krisztus utáni első században, a római természettudós [[Caius Plinius Secundus|idősebb Plinius]] ''Naturalis Historia'' című enciklopédiájában megemlíti, hogy a berill és a [[smaragd]] ''(smaragdus)'' hasonló volt.{{sfn|Weeks|1968|p=536}} A harmadik vagy negyedik században íródott ''Papyrus Graecus Holmiensis'' megjegyzéseket tartalmaz arra vonatkozóan, hogy miként kell mesterséges smaragdot és berillt készíteni.{{sfn|Weeks|1968|p=536}}

 

A [[Martin Heinrich Klaproth]], [[Torbern Olof Bergman]], [[Franz Carl Achard]], és [[Johann Jakob Bindheim]] által elvégzett, korai smaragd és berill elemzések mindig hasonló elemeket állapítottak meg; ami arra a téves következtetésre vezetett, hogy mindkét anyag az [[alumínium-szilikát]]ok közé tartozik.{{sfn|Weeks|1968|p=537}} [[René Just Haüy]] minearológus fedezte fel, hogy geometriailag mindkét kristály azonos, és ezért felkérte a vegyész [[Louis-Nicolas Vauquelin]]t, hogy kémiai elemzést végezzen.{{sfn|Weeks|1968|p=535}}

 

 

[[Fájl:Friedrich Wöhler Stich.jpg|220px|thumb|left|upright|[[Friedrich Wöhler]] az egyike volt azoknak, akik egymástól függetlenül először izolálták a berilliumot]]

[[Friedrich Wöhler]]<ref>{{Cite journal|journal=Annalen der Physik und Chemie|year=1828|title=Ueber das Beryllium und Yttrium|first=Friedrich|last=Wöhler|authorlink=Friedrich Wöhler|volume=89|issue=8|pages=577–582|url=https://books.google.com/books?id=YW0EAAAAYAAJ&pg=PA577#v=onepage&q&f=false|doi=10.1002/andp.18280890805|bibcode=1828AnP....89..577W}}</ref> és [[Antoine Bussy|Antoine Alexandre Brutus Bussy]]<ref>{{cite journal|journal=Journal de Chimie Medicale| url=https://books.google.com/books?id=pwUFAAAAQAAJ&pg=PA456|pages=456–457| first=Antoine |last=Bussy| title=D'une travail qu'il a entrepris sur le glucinium| year=1828| issue=4}}</ref> 1828-ban egymástól függetlenül izolálta a berilliumot [[berillium-klorid]] és fém [[kálium]] kémiai reakciójával:

:<math>\mathrm{BeCl_2\ +\ 2\ K\ \rightarrow\ 2\ KCl\ +\ Be}</math>

 

 

A [[berillium-fluorid]] és [[nátrium-fluorid]] olvadékelegyének közvetlen elektrolízisét [[Paul Lebeau]] végezte el 1898-ban, előállítva ezzel az első tiszta ({{szám|99.5}}-{{szám|99.8|%}}) berillium mintát.{{sfn|Weeks|1968|p=539}} Az első kereskedelmileg is sikeres eljárást a berillium előállítására [[Alfred Stock]] és [[Hans Goldschmidt]] dolgozta ki 1932-ben.{{sfn|Weeks|1968|p=539}} Az ő eljárásuk berillium-fluorid és [[bárium]] elegyének elektrolízisét tartalmazta, melynek eredményeképpen olvadt berillium vált ki a vízhűtésű vas [[katód]]on.

 

 

A berillium termelés a második világháború alatt gyors növekedésnek indult, mivel megnőtt a kereslet a kemény berillium-réz ötvözetek és a [[fénycső|fénycsövekben]] lévő [[fénypor]]ok után. A legtöbb korai fénycsőben [[Willemit|cink-ortoszilikátot]] és különböző mennyiségű berilliumot alkalmaztak a zöldes fény kibocsátására. Csekély magnézium-volframát hozzáadásával javult a [[Elektromágneses sugárzás|spektrum]] kék része, így elfogadható fehér fény keletkezett. Miután bebizonyosodott, hogy a berillium mérgező, a berillium-alapú fényporokat leváltották a halofoszfát-alapú fényporok.<ref>{{cite book|chapter=A Review of Early Inorganic Phosphors|url =https://books.google.com/books?id=klE5qGAltjAC&pg=PA98|page=98|title=Revolution in lamps: a chronicle of 50 years of progress|isbn=978-0-88173-378-5|author1=Kane, Raymond|author2=Sell, Heinz|year=2001}}</ref>

 

 

 

=== Etimológia ===

 

=== Sugárzási ablak ===

 

A berillium alacsony rendszáma viszonylag átlátszóvá teszi a fémet az energetikus [[elemi részecske|részecskékkel]] szemben is. Ezért a [[részecskefizika]]i kutatásokban - mint például a [[Nagy Hadronütköztető]] mind a négy detektorában ([[ALICE]], [[ATLAS-kísérlet|ATLAS]], [[Compact Muon Solenoid|CMS]], [[LHCb]]),<ref>{{Cite web| title=Installation and commissioning of vacuum systems for the LHC particle detectors|publisher=CERN|first1 =R.|last1=Veness|first2 =D.|last2 =Ramos|first3 =P.|last3 =Lepeule|first4 =A.|last4=Rossi|first5 =G.|last5 =Schneider|first6 =S.|last6 =Blanchard|url=http://accelconf.web.cern.ch/accelconf/PAC2009/papers/mo6rfp010.pdf}}</ref> valamint a [[Tevatron]]ban és a [[Stanford Linear Accelerator Center|SLAC]]-ben - a sugárcső ütközési régió körüli részének felépítésére használják. A berillium alacsony sűrűsége lehetővé teszi, hogy az ütközés termékei jelentős kölcsönhatások végbemenetele nélkül érjék el a környező detektorokat; merevsége lehetővé teszi, hogy a csövön belül erős vákuum uralkodhasson, így minimalizálva a gázokkal történő kölcsönhatásokat is. Termikus stabilitása következtében, mindössze néhány fokkal az [[Abszolút nulla fok|abszolút zéró hőmérséklet]] felett is megfelelően működik; [[Diamágnesesség|diamágneses]] természete pedig megóvja attól, hogy interferáljon a részecske sugarak irányítására és fókuszálására használt komplex többpólusú mágnesrendszerekkel.<ref>{{Cite journal|doi=10.1016/S0168-9002(01)01149-4|title=A new inner vertex detector for STAR|year=2001|author=Wieman, H|journal=Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section a Accelerators Spectrometers Detectors and Associated Equipment|volume=473|pages=205|bibcode=2001NIMPA.473..205W|last2=Bieser|first2=F.|last3=Kleinfelder|first3=S.|last4=Matis|first4=H.S.|last5=Nevski|first5=P.|last6=Rai|first6=G.|last7=Smirnov|first7=N.}}</ref>

Merevsége, kis súlya és széles hőmérséklet-tartománybeli méretstabilitása miatt, a fém berilliumot a védelmi- és az űripar használja fel a könnyűszerkezetekben, nagy sebességű repülőgépekben, irányított rakétákban, [[űreszköz]]ökben, és [[műhold]]akban. Számos folyékony-üzemanyagú rakéta fúvókája tiszta berilliumból készül.<ref>{{Cite book|url=https://books.google.com/?id=IpEnvBtSfPQC&pg=PA690| title=Metals handbook|chapter=Beryllium|first=Joseph R.|last=Davis|publisher=ASM International|year=1998|isbn=978-0-87170-654-6|pages=690–691}}</ref><ref>{{Cite book|url=https://books.google.com/?id=6fdmMuj0rNEC&pg=PA62|page=62|title=Encyclopedia of materials, parts, and finishes|author=Schwartz, Mel M. |publisher=CRC Press|year=2002|isbn=1-56676-661-3}}</ref> A berillium port magát is vizsgálták, mint lehetséges rakéta-üzemanyag, de ez sosem valósult meg.{{sfn|Emsley|2001|p=58}} Kis számban kerékpárvázak is készültek berilliumból.<ref name=museum>{{cite web|url=http://mombat.org/American.htm|title=Museum of Mountain Bike Art & Technology: American Bicycle Manufacturing}}</ref> 1998 és 2000 között, a [[McLaren]] [[Formula–1]] istálló által használt [[Mercedes-Benz]] motorokban berillium-alumínium-[[ötvözet]] [[dugattyú]]k voltak.<ref>{{cite web|last=Ward|first=Wayne|title=Aluminium-Beryllium|url=http://www.ret-monitor.com/articles/967/aluminium-beryllium/|publisher=Ret-Monitor|accessdate=18 July 2012}}</ref> A berillium motoralkatrészek használatát ezt követően a [[Scuderia Ferrari]] nyomására betiltották.<ref>{{cite web|last=Collantine|first=Keith|title=Banned! – Beryllium|url=http://www.f1fanatic.co.uk/2007/02/08/banned-beryllium/|accessdate=18 July 2012}}</ref> A berillium egy korábbi fő alkalmazási területe volt a katonai [[repülőgép]]ek [[fék]]berendezése, a fém nagy keménysége, magas olvadáspontja, és kivételes hődisszipációs képessége miatt. Később környezetvédelmi megfontolásokból más anyagokkal helyettesítették.<ref name=Be/>

 

A [[réz]]hez körülbelül {{szám|2|%}} berilliumot adva berillium-réz [[ötvözet]] keletkezik, amely hatszor erősebb, mint a réz önmagában.<ref name=McGraw-Hill2004>{{cite book |author=McGraw-Hill contributors |title=Concise Encyclopedia of Chemistry |editor=Geller, Elizabeth |publisher=McGraw-Hill |location=New York City |year=2004 |isbn=0-07-143953-6}}</ref> A berilliumötvözeteket számos területen alkalmazzák; a fém rugalmassága, magas elektromos- és [[Hővezetés|hővezetőképessége]], nagy szilárdsága és [[keménység]]e, nem-mágneses tulajdonságai, jó [[korrózió]]állósága és [[Kifáradás (anyagé)|kifáradási]] jellemzőinek kombinációja miatt.{{sfn|Emsley|2001|p=58}}<ref name=deGruyter/> Ezek az alkalmazási területek magukban foglalják a robbanásveszélyes környezetben használt szikramentes szerszámokat (berillium-nikkel); sebészeti műszerekben használt [[rugó]]kat és membránokat (berillium-nikkel és berillium-vas); illetve a magas hőmérsékleten alkalmazott eszközöket.{{sfn|Emsley|2001|p=58}}<ref name=deGruyter/> Folyékony [[magnézium]]hoz mindössze {{szám|50|ppm}} berilliumot ötvözve már jelentősen növekedik az oxidációs ellenállás és csökken a tűzveszélyesség.<ref name=deGruyter/>