Берилий, методы получения, свойства, применение. Соединения бериллия, их свойства, гидролиз. Применение бериллия и его соединений.

Бери́ ллий — элемент второй группы, второго периода периодической системы химических элементов с атомным номером 4. Обозначается символом Be. Высокотоксичный элемент.

Бериллий — относительно твёрдый (5, 5 баллов по Моосу), но хрупкий металл серебристо-белого цвета. Один из самых твердых металлов в чистом виде (уступает только иридию, осмию, вольфраму и урану). Имеет высокий модуль упругости — 300 ГПа (у сталей — 200—210 ГПа). На воздухе активно покрывается стойкой оксидной плёнкой BeO.

Химические свойства

Для бериллия характерна только одна степень окисления +2. Соответствующий гидроксид амфотерен, причём как основные (с образованием Be²⁺), так и кислотные (с образованием [Be(OH)₄]^2-)свойства выражены слабо.

Металлический бериллий относительно мало реакционноспособен при комнатной температуре. В компактном виде он не реагирует с водой и водяным паром даже при температуре красного каления и не окисляется воздухом до 600 °C. Порошок бериллия при поджигании горит ярким пламенем, при этом образуются оксид и нитрид. Галогены реагируют с бериллием при температуре выше 600 °C, а халькогены требуют ещё более высокой температуры. Аммиак взаимодействует с бериллием при температуре выше 1200 °C с образованием нитрида Be₃N₂, а углерод даёт карбид Ве₂С при 1700 °C. С водородом бериллий непосредственно не реагирует.

Бериллий легко растворяется в разбавленных водных растворах кислот (соляной, серной, азотной), однако холодная концентрированная азотная кислота пассивирует металл. Реакция бериллия с водными растворами щелочей сопровождается выделением водорода и образованием гидроксобериллатов:

При проведении реакции с расплавом щелочи при 400—500 °C образуются бериллаты:

В виде простого вещества в XIX веке бериллий получали действием калия на безводный хлорид бериллия:

В настоящее время бериллий получают, восстанавливая его фторид магнием:

,

либо электролизом расплава смеси хлоридов бериллия и натрия. Исходные соли бериллия выделяют при переработке бериллиевой руды.

Важнейшие соединения:

Оксид бериллия, BeO встречается в природе в виде редкого минерала бромеллита. Получают термическим разложением сульфата или гидроксида бериллия выше 800° С. Продукт высокой чистоты образуется при разложении основного ацетата [Be₄O(OOCH₃)₆] выше 600°С.

Непрокаленный оксид бериллия гигроскопичен, адсорбирует до 34% воды, а прокаленный при 1500° С — лишь 0, 18%. Оксид бериллия, прокаленный не выше 500°С, легко взаимодействует с кислотами, труднее — с растворами щелочей, а прокаленный выше 727° С — лишь со фтороводородной кислотой, горячей концентрированной серной кислотой и расплавами щелочей. Устойчив к воздействию расплавленных лития, натрия, калия, никеля и железа.

Оксид бериллия обладает очень высокой теплопроводностью. Считается одним из лучших огнеупорных материалов, используется для изготовления тиглей и других изделий.

Гидроксид бериллия, Be(OH)₂ — полимерное соединение, нерастворимое в воде. Оно проявляет амфотерные свойства: Be(OH)₂ + 2КOH = К₂[Be(OH)₄], Be(OH)₂ + 2HCl = BeCl₂ + 2H₂O.

Действием на гидроксид бериллия Be(OH)₂ растворами карбоновых кислот или при упаривании растворов их бериллиевых солей получают оксисоли бериллия, например, оксиацетат Be₄O(CH₃COO)₆.

Галогениды бериллия, бесцв. крист. вещества, расплываются на воздухе, поглощая влагу. Для получения безводного хлорида используется реакция 2BeO + CCl₄ = 2BeCl₂ + CO₂.

Подобно хлориду алюминия BeCl₂ является катализатором в реакции Фриделя – Крафтса. В растворах подвергается гидролизу.

Бериллаты, в концентрированных растворах и расплавах щелочей присутствуют бериллаты состава M₂BeO₂, M₃BeO₄, в разбавленных растворах гидроксобериллаты M₂[Be(OH)₄]. Легко гидролизуются до гидроксида бериллия.

Гидрид бериллия, BeH₂ — полимерное вещество, его получают реакцией: BeCl₂ + 2LiH = BeH₂ + 2LiCl.

Карбид бериллия, Be₂С — образуется при взаимодействии бериллия с углеродом. Подобно карбиду алюминия гидролизуется водой с образованием метана.

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. В технике довольно широко распространены бериллиевые бронзы типа BeB (пружинные контакты). Добавка 0, 5 % бериллия в сталь позволяет изготовить пружины, которые остаются упругими до температуры красного каления.

Бериллий слабо поглощает рентгеновское излучение, поэтому из него изготавливают окошки рентгеновских трубок (через которые излучение выходит наружу) и окошки рентгеновских и широкодиапазонных гамма-детекторов, через которые излучение проникает в детектор.

В производстве тепловых экранов и систем наведения с бериллием не может конкурировать практически ни один конструкционный материал. Конструкционные материалы на основе бериллия обладают одновременно и лёгкостью, и прочностью, и стойкостью к высоким температурам. Будучи в 1, 5 раза легче алюминия, эти сплавы в то же время прочнее многих специальных сталей. Налажено производство бериллидов, применяемых как конструкционные материалы для двигателей и обшивки ракет и самолётов, а также в атомной технике (в атомных реакторах из бериллия изготовляют отражатели нейтронов, его используют как замедлитель нейтронов).