Beryllium - Mga Katangian, Kasaysayan, at Mga Application

Ang Beryllium ay isang matigas at magaan na metal na may mataas na lebel ng pagkatunaw at natatanging mga katangian ng nuclear, na ginagawang mahalaga sa maraming mga aplikasyon ng aerospace at militar.

Ari-arian

• Atomic Symbol: Maging
• Atomic Number: 4
• Kategorya ng Elemento: Alkalina Earth Metal
• Density: 1.85 g / cm³
• Temperatura ng pagkatunaw: 2349°F (1287°C)
• Boiling Point: 4476° F (2469 °C)
• Mohs Hardness: 5.5

Mga katangian

Ang purong beryllium ay isang lubhang liwanag, malakas at malutong metal. Na may density na 1.85g / cm³, ang beryllium ay ang pangalawang lightest elemental metal, sa likod lamang ng lithium.

Ang kulay-abo na kulay na metal ay pinahahalagahan bilang elemento ng alloying dahil sa mataas na temperatura ng pagkatunaw nito, paglaban sa gapangin at paggugupit, pati na rin ang mataas na lakas ng makunat at kakayahang kumilos. Bagaman halos isang-kapat ng timbang ng bakal, ang beryllium ay anim na beses na mas malakas.

Tulad ng aluminyo, ang beryllium metal ay bumubuo ng layer ng oksido sa ibabaw nito na nakakatulong upang labanan ang kaagnasan. Ang metal ay parehong non-magnetic at non-sparking-properties na nagkakahalaga sa langis at gas field-at mayroon itong mataas na thermal conductivity sa loob ng isang hanay ng mga temperatura at mahusay na mga katangian ng pag-aalis ng init.

Ang mababang serum ng x-ray ng serum ng Beryllium at mataas na neutron scattering cross section ay perpekto para sa mga bintana ng x-ray at bilang neutron reflector at neutron moderator sa mga nuclear application.

Kahit na ang sangkap ay may matamis na lasa, ito ay nakakapinsala sa tisyu at ang paglanghap ay maaaring humantong sa isang malubhang, nagbabanta sa buhay na sakit na allergic na kilala bilang berylliosis.

Kasaysayan

Bagaman unang nahiwalay sa huling bahagi ng ika-18 siglo, isang dalisay na anyo ng beryllium na metal ay hindi ginawa hanggang 1828. Ito ay magiging isa pang siglo bago ang komersyal na mga aplikasyon para sa beryllium na binuo.

Ang Pranses na kimiko na si Louis-Nicholas Vauquelin ay pinangalanan ang kanyang bagong natuklasan na elemento na 'glucinium' (mula sa Griyego glykys para sa 'matamis') dahil sa lasa nito. Si Friedrich Wohler, na nagtatrabaho sa pag-iisa sa elemento sa Alemanya, ay ginustong ang terminong beryllium at ito ay, sa huli, ang International Union of Pure and Applied Chemistry na nagpasya ang terminong beryllium ay gagamitin.

Habang ang pananaliksik sa mga katangian ng metal ay nagpatuloy sa pamamagitan ng ika-20 siglo, ito ay hindi hanggang sa ang pagsasakatuparan ng mga kapaki-pakinabang na katangian ng beryllium bilang isang alloying agent sa unang bahagi ng ika-20 siglo na ang komersyal na pag-unlad ng metal ay nagsimula.

Produksyon

Ang beryllium ay nakuha mula sa dalawang uri ng mga ores; beryl (Maging₃Al₂(SiO₃)₆) at bertrandite (Maging₄Si₂O₇(OH)₂). Bagaman ang Beryl ay karaniwang may mas mataas na beryllium na nilalaman (tatlong hanggang limang porsiyento ng timbang), mas mahirap itong pinipino kaysa bertrandite, na sa karaniwan ay naglalaman ng mas mababa sa 1.5 porsiyento na beryllium. Gayunpaman, ang mga pagproseso ng parehong mga ores ay katulad at maaaring isagawa sa isang solong pasilidad.

Dahil sa dagdag na katigasan nito, ang beryl ore ay dapat munang maging pretreated sa pamamagitan ng pagkatunaw sa isang electric arc furnace. Pagkatapos ay nilusob sa tubig ang binubong materyal, na gumagawa ng pinong pulbos na tinutukoy bilang 'frit'.

Ang crushed bertrandite ore at frit ay unang itinuturing na may sulpuriko acid, na dissolves beryllium at iba pang mga metal kasalukuyan, na nagreresulta sa isang nalulusaw sa tubig sulpate. Ang beryllium na naglalaman ng sulpate solusyon ay diluted na may tubig at fed sa tank na naglalaman ng hydrophobic organic na kemikal.

Habang naglalagay ng beryllium sa organikong materyal, pinanatili ng solusyon na nakabatay sa tubig ang bakal, aluminyo, at iba pang mga impurities. Ang solvent na proseso ng pagkuha ay maaaring paulit-ulit hanggang ang nais na beryllium na nilalaman ay puro sa solusyon.

Ang beryllium concentrate ay susunod na itinuturing na ammonium carbonate at pinainit, sa gayon ay pinipigil ang beryllium hydroxide (BeOH₂). Ang mataas na kadalisayan na beryllium hydroxide ay ang materyal sa pag-input para sa mga pangunahing application ng elemento, kabilang ang tanso beryllium alloys, beryllia keramika, at dalisay na beryllium metal manufacturing.

Upang makagawa ng high-purity beryllium metal, ang hydroxide form ay dissolved sa ammonium bifluoride at pinainit sa itaas 1652°F (900°C), na lumilikha ng isang nilusaw na beryllium fluoride. Pagkatapos na maitapon sa mga molde, ang beryllium fluoride ay halo-halong may nilusaw na magnesiyo sa mga krusyal at pinainit. Pinapayagan nito ang dalisay na beryllium upang ihiwalay mula sa slag (materyal na basura). Matapos ihiwalay mula sa magnesium slag, ang beryllium spheres na sumusukat sa halos 97 porsiyentong dalisay ay mananatiling.

Ang labis na magnesiyo ay sinusunog sa pamamagitan ng karagdagang paggamot sa isang pugon ng vacuum, na iniiwan ang beryllium na hanggang 99.99 porsiyentong dalisay.

Ang mga beryllium spheres ay karaniwang binago sa pulbos sa pamamagitan ng pagpindot sa isostatic, paglikha ng isang pulbos na maaaring magamit sa produksyon ng mga beryllium-aluminyo na haluang metal o purong beryllium metal shield.

Ang beryllium ay maaari ding madaling ma-recycle mula sa scrap alloys. Gayunpaman, ang dami ng mga recycled na materyales ay variable at limitado dahil sa paggamit nito sa mga dispersive na teknolohiya, tulad ng electronics. Ang beryllium na nasa tanso-beryllium alloys na ginagamit sa elektronika ay mahirap na mangolekta at kapag kinokolekta ay unang ipinadala para sa recycling ng tanso, na nilulusaw ang beryllium na nilalaman sa isang hindi makakayang halaga.

Dahil sa estratehikong katangian ng metal, ang mga tumpak na numero ng produksyon para sa beryllium ay mahirap makuha. Gayunpaman, ang global na produksyon ng mga pinong materyales ng beryllium ay tinatayang halos 500 metrikong tonelada.

Ang pagmimina at pagdalisay ng beryllium sa US, na umaabot sa 90 porsiyento ng pandaigdigang produksyon, ay pinangungunahan ng Materion Corp.Dating kilala bilang Brush Wellman Inc., ang kumpanya ay nagpapatakbo ng Spor Mountain bertrandite mine sa Utah at ang pinakamalaking producer at refiner sa mundo ng beryllium metal.

Habang ang beryllium ay pino lamang sa US, Kazakhstan, at Tsina, ang beryl ay may mina sa maraming bansa, kabilang ang Tsina, Mozambique, Nigeria, at Brazil.

Mga Application:

Ang paggamit ng Beryllium ay maaaring ikategorya sa limang lugar:

• Consumer electronics at telekomunikasyon
• Mga samahang pang-industriya at komersyal na aerospace
• Defense at militar
• Medikal
• Iba pa

Pinagmulan:

Walsh, Kenneth A. Beryllium Chemistry and Processing . ASM Intl (2009).US Geological Survey. Brian W. Jaskula.Beryllium Science & Technology Association. Tungkol sa Beryllium.Vulcan, Tom. Pangunahing Mga Beryllium: Pagbuo Sa Lakas Bilang Isang Kritikal at Madiskarteng Metal. Taon ng Tala ng Mineral 2011 . Beryllium.