بریلیم Be 4، عنصری از جدول تناوبی

همه چیز درباره بریلیم (Be)

بریلیم Be 4، عنصری از جدول تناوبی

بریلیم، (به انگلیسی : Beryllium) با علامت اختصاری Be و عدد اتمی ۴، عنصری از جدول تناوبی در دسته فلزهای قلیایی خاکی است که در ادامه بیشتر با آن آشنا می شوید. با دانشچی همراه باشید.

بریلیم یک عنصر نادر در جهان است که معمولاً به عنوان یک محصول از برخورد اتم‌های بزرگتر با پرتوهای کیهانی شناخته می‌شود. در هسته ستارگان بریلیم وجود دارد که با تخلیه آن عناصر بزرگتری به وجود می‌آیند. بریلیم عنصری دو ظرفیتی است که به طور طبیعی تنها در ترکیب با عناصر دیگر یافت می‌شود.

سنگ‌های قیمتی معروفی که بریلیم به همراه دارند عبارتند از: بریل (زمرد)(beryl)، کریزوبریل (chrysoberyl). به عنوان یک عنصر آزاد، یک فلز قلیایی خاکی، خاکستری، قوی، سبک و شکننده است. بریلیم هنگامی که به عنوان عنصر آلیاژی با آلومینیوم، مس (مخصوصا آلیاژ بریلیم-مس)، آهن و نیکل استفاده می‌شود بسیاری از خواص فیزیکی را بهبود می‌بخشد. بریلیم هنگامی که به دمای بالا می‌رسد اکسید تشکیل نمی‌دهد. ابزارهای ساخته شده از آلیاژهای بریلیم-مس بسیار مقاوم و سخت هستند و هنگامی که با سطوح فلزی برخورد می‌کنند جرقه ایجاد نخواهند کرد.

به خاطر چگالی و جرم اتمی پایین بریلیم در برابر پرتوهای اشعه ایکس و باقی تشعشعاتی یونیزه شفاف است؛ بنابراین این عنصر به عنوان پرکاربردترین عنصر در ساخت پنجرهٔ تجهیزات اشعه ایکس شناخته می‌شود.

شناسنامه بریلیم

عدد اتمی

جرم اتمی: ۹٫۰۱۲۱۸۲

نقطه ذوب : C°۱۲۸۹

نقطه جوش : C°۲۴۷۲

شعاع اتمی : ? ۱٫۴

ظرفیت: ۲

رنگ: سفید خاکستری متالیک

حالت استاندارد: جامد

نام گروه:۲

انرژی یونیزاسیون : Kj/mol 899.4

شکل الکترونی: ۱s2 2s2

شعاع یونی : ? ۰٫۳۵

الکترونگاتیوی: ۱٫۵۷

گرمای تبخیر : Kj/mol 309

مقاومت الکتریکی: Ohm m 4×۱۰-۸

گرمای ویژه: J/g Ko 1.82

دوره تناوبی:۲

درجه اشتعال : در حالت جامد غیر قابل اشتعال

تاریخچه بریلیوم

در سال ۱۷۹۷ واکوئولین در حین آنالیز گونه ای مختلف از بریل، اکسید بریلیم را کشف کرد. بوسی و ووهلر به طور جداگانه در سال ۱۸۲۸، با احیاء کلرید بریلیوم توسط پتاسیم به بریلیم فلزی دست یافتند.

در سال ۱۸۹۹ لبیو از الکترولیت نمک مذاب (فلورید بریلیوم و فلورید سدیم) به بریلیم فلزی رسید. تولید صنعتی بریلیوم از سال ۱۹۱۶ در چندین کشور آغاز شد. در سال ۱۹۳۱ برای اولین بار از بریلیوم به عنوان ترکیب اضافی در پیر سختی آلیاژهای مس در حد ۲ درصد استفاده شد.

با پیشرفت راکتورهای هسته ای در حدود سال ۱۹۵۰، تقاضا برای استفاده از بریلیوم افزایش یافت. خواص هسته ای و چگالی پایین بریلیوم آن را برای شرایط ناپایدار راکتورهای هسته ای مصرفی در هواپیما، سفینه ها، کشتی ها و زیر دریایی ها مناسب ساخته است.

هنگامی که بریلیوم به طور همزمان در معرض اشعه رادیو اکتیو و گرما قرار گیرد، خواص نامطلوبی از خود نشان می دهد. در این مواقع بریلیوم متورم، ترد و شکننده می شود.

تا پایان سال ۱۹۵۰ به بریلیوم به عنوان یک ماده ساختمانی در صنایع فضایی و هوایی توجه زیادی شد و علت مصرف بریلیوم به عنوان یک ماده ساختمانی، خواص مکانیکی و حرارتی وابسته به وزن این فلز می باشد که بسیار بهتر از سایر مواد است. امروزه بیشتر بریلیوم تولیدی، برای اهداف نظامی مصرف می شود. به مرور زمان استفاده از بریلیوم به عنوان عایق الکتریکی در مهندسی الکترونیک نیز افزایش می یابد. استفاده زیاد از بریلیوم در مصارف شهری بدلیل هزینه بالا، سمی بودن و قابلیت شکست ترد آن در دمای محیط، ممنوع شده است.

ویژگی های عمومی بریلیم

بریلیم فلزی سمی بوده و با عدد اتمی ۴ در گروه ۲ و دوره تناوبی دوم جدول مندلیف قرار دارد. نکته مهم در این زمینه آن است که انگیزه تحقیق صنعتی روی آلیاژهای بریلیوم چندان قوی نیست زیرا حلالیت اکثر عناصر در بریلیوم جامد ،کم می باشد. تنها مس، نیکل، آهن، نقره و پلاتین حلالیتی بین یک تا ده درصد مولی، در دماهای بالا دارند. علاوه بر این اکثر فلزات با بریلیوم ترکیبات بین فلزی تشکیل داده که معمولاً بسیار شکننده هستند.

بریلیوم عنصری دو ظرفیتی و سمی، سبک و سخت بوده که بیشتر به عنوان سخت کننده در آلیاژها استفاده می شود. بریلیوم در بین فلزات سبک یکی از بالاترین نقطه ذوب ها را دارد. دارای هدایت حرارتی عالی و غیر مغناطیس می باشد. در مقابل اسید نیتریک قوی هم مقاوم بوده و در دما و فشار استاندارد وقتی در معرض هوا قرار می گیرد، در برابر اکسید شدن مقاومت می کند.

کاربردهای بریلیم

۱- بریلیم در تولید بریلیم – مس بعنوان عامل آلیاﮊ ساز بکار می‌رود. این عنصر ، قابلیت جذب حرارت زیادی دارد. آلیاﮊ بریلیم – مس به‌علت خصوصیات هدایت برقی و حرارتی ، استقامت و سختی زیاد ، غیرمغناطیسی بودن ، مقاومت در برابر زنگ خوردگی و فرسایش ، کاربردهای زیادی دارد. از جمله این کاربردها تولید : الکترودهای جوش نقطه‌ای ، فنر ، ابزارهای فاقد جرقه و اتصالهای برقی است.

۲- آلیاﮊ بریلیم – مس به‌جهت مقاومت چند جانبه ، سبکی و خمش ناپذیری در حرارتهای متغیر ، در صنایع دفاعی و هوافضا مثل سازه‌های بخشهای سبک‌وزن در هواپیماهای با سرعت بالا ، موشکها ، ماشینهای فضائی و ماهواره‌های ارتباطی بکار می‌رود.

۳- ورقه‌های نازک بریلیم در عکسبرداری با اشعه X ، نورهای مرئی را فیلتر کرده و باعث آشکار شدن تنها اشعه Xِ می‌شود.

۴- بریلیم در زمینه پرتو نگاری با اشعه X جهت بازساخت مدارهای یکپارچه میکروسکپی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

۵- چون از نظر جذب نوترون حرارتی واکنش سنجی پایینی دارد، در صنعت نیروی هسته‌ای از این عنصر در رآکتورهای اتمی بعنوان بازتابنده و کندساز استفاده می‌شود.

۶- همچنین بریلیم در ساخت ترازنما ، تجهیزات کامپیوتری مختلف ، فنرهای ساعت و وسایلی که نیازمند مقاومتهای چندجانبه ، سبکی و استحکام است، بکار می‌رود.

۷- اکسید بریلیم برای مصارف بسیاری که نیازمند هدایت حرارت خوب ، مقاومت زیاد ، استحکام و نقطه ذوب بالا هستند کاربرد دارد و از اکسید بریلیم بعنوان عایق استفاده می‌کنند.

۸- ترکیبات بریلیم ، زمانی در لامپهای فلورسنت کاربرد داشتند، اما ادامه این کاربرد به‌‌علت بریلوز ( بیماری ناشی از مسمومیت توسط بریلیم ) در بین کارگران سازنده این لامپها متوقف شد.

ایزوتوپ های بریلیم

بریلیم تنها یک ایزوتوپ پایدار دارد: (Be-9). بریلیم کیهانی (Be-10) توسط پراش ذرات اتمی اکسیژن و نیتروﮊن بوسیله اشعه کیهانی در جَو حاصل می‌شود. چون بریلیم تمایل دارد در محلولهایی با PH زیر ۵,۵ باشد ( بیشتر بارانها PH زیر ۵ دارند ). این عنصر می‌تواند از طریق حل شدن در آب باران در زمین جابجا شود. وقتی باران بیشتر قلیایی شود، بریلیم از محلول خارج می‌شود.

Be-10 کیهانی با این روش در سطح خاک جمع می‌شود و نیم عمر نسبتا” طولانی آن (۱,۵ میلیون سال ) امکان می‌دهد تا قبل از فرسایش بصورت B-10 ( بور-۱۰ ) مدت زیادی در سطح خاک باقی بماند. Be-10 و محصولات جانبی آن برای سنجس فرسایش خاک ، شکل‌گیری خاک از سنگپوش ، گسترش خاکهای لاتریک ، همچنین گوناگونیهای فعالیت خورشیدی و عمر Ice core بکار می‌رود.

این واقعیت که Be-7 و Be-8 ناپایدارند، پیامدهای اساسی بدنبال دارد، به این معنی که عناصر سنگینتر از بریلیم با همجوشی هسته‌ای در انفجار بزرگ (big Bang ) حاصل نشده‌اند. بعلاوه ، سطوح انرﮊی هسته‌ای بریلیم ۸ به گونه ای است که کربن می‌تواند در ستاره‌ها تولید شود. پس وجود حیات را ممکن می‌سازد.

تاثيرات زيست محیطی بريليم

بريليم طي فرآيندهاي طبيعي و فعاليتهاي انساني وارد هوا، آب و خاک ميشود. مقدار بريليم در طبيعت اندک است. بريليم را به ترکيبات مختلف فلزي اضافه ميکنند و از احتراق زغال سنگ و نفت بدست مي آيد.

بريليم در هوا به صورت ذرات ريز غبار وجود دارد. بريليم بر اثر هوازدگي خاک ها و سنگ ها وارد رودخانه ها و درياها ميشود. فعاليتهاي صنعتي نيز سبب وارد شدن مقداري بريليم به هوا ميشوند و سيستمهاي دفع فاضلاب نيز باعث وارد شدن بريليم به آب ميگردند. بريليم معمولاً در رسوبات ته نشين ميشود. بريليم به عنوان يک عنصر شيميايي در خاک وجود دارد. اما فعاليتهاي انساني سبب افزايش مقدار بريليم ميشوند. بريليم به قسمتهاي عميق خاک وارد نميشود و درآب حل نميگردد.

در آب، مواد شيميايي با بريليم واکنش ميدهند و غير قابل حل ميشوند. غير قابل حل بودن بريليم بسيار بهتر از شرايطي است که بريليم قابل حل ميباشد. زيرا بريليم نامحلول در آب در مقايسه با بريليم محلول در آب بر روي موجودات زنده اثرات مخرب کمتري دارد.

بريليم در توانايي تجمع و وارد شدن در بدن ماهيها را ندارند. اما، برخي از سبزيجات مانند لوبيا قرمز و برخي از ميوه ها همچون گلابی داراي مقدار زيادي بريليم هستند. اين مقدار بالاي بريليم بر اثر خوردن ميوه ها و سبزيجات وارد بدن جانوران ميشود، اما خوشبختانه بريليم به سرعت به صورت ادرار و مدفوع از بدن جانوران دفع ميشود.
بالا رفتن ميزان بريليم در طبيعت به دليل فعاليتهاي انساني است. تستهاي آزمايشگاهي مشخص کرده است که بريليم باعث سرطان يا مشکلات DNA در جانوران نميشود.

مضرات بریلیم

  • بسیار سمی و سرطان زا و خطرناک

علایم ابتلا به بیماری: زردی پوست، اسهال، بی قراری، سوزش مجاری تنفسی، سرفه‌های شدید

هشدارها درباره بریلیم

بریلیم و نمک آن ، موادی سمی و احتمالا” سرطان‌زا هستند. بریلوز یک بیماری مزمن ریوی است که در اثر تماس بریلیم ایجاد می‌شود. بیماری حاد بریلیم به صورت آماس ریه برای اولین بار در سال ۱۹۹۳ در اروپا و در سال ۱۹۴۳ در آمریکا گزارش شد. موارد بریلوز حاد ، اولین بار در سال ۱۹۴۶در بین کارگران کارخانجات لامپهای فلورسنت در ماساچوست دیده شد.

این بیماری از بسیاری جهات شبیه بیماری سارکوئیدز است و تمایز علائم آنها اغلب دشوار است. گرچه سال ۱۹۴۹ استفاده از ترکیبات بریلیم در لامپهای فلورسنت متوقف شد، مواجهه با این عنصر در صنایع هسته‌ای و هوافضا ، تصفیه فلز بریلیم ، ذوب آلیاﮊهای حاوی بریلیم ، تولید محصولات الکترونیکی و پرداختن با سایر مواد حاوی بریلیم همچنان وجود دارد.

در گذشته ، محققین ، بریلیم و ترکیبات آنرا می‌چشیدند تا در صورت طعم شیرین ، وجود این عنصر را تایید کنند. امروزه با ایجاد تجهیزات مدرن برای تشخیص این عنصر ، دیگر نیازی به انجام این کار خطرناک نیست و نباید چشیدن این ماده را امتحان کرد. با بریلیم و ترکیبات آن ، باید با کمال احتیاط رفتار شود و هنگام انجام هرگونه فعالیتی که احتمال آزاد شدن گرد بریلیم هست، احتیاط خاصی بکار رود. ( احتمال سرطان ریه در صورت تماس طولانی با بریلیم وجود دارد.)

در صورت بکاربردن روشهایی می‌توان از این عنصر بطور ایمن استفاده کرد. قبل از آشنایی با روشهای استفاده صحیح از این عنصر ، نباید به فعالیت با آن بپردازیم.

کنترل آلودگی ناشی از بریلیم

به علت خطرات زیاد بیماری CBD، سازمان انرژی امریکا در سال ۱۹۹۹ برنامه هایی را برای کنترل خطرت این بیماری منتشر کرد که برخی از موارد آن عبارتند از:

الف) غلظت بریلیوم در اتمسفر کارخانه نباید در هشت ساعت کاری در روز از mg/m3 2 تجاوز کند.

ب) زمانی که شخصی برای مدت کوتاه در معرض بخارات بریلیوم قرار می گیرد، غلظت بریلیوم نباید از mg/m3 25 تجاوز کند.

ج) غلظت ماهانه بریلیوم در نزدیکی کارخانه نباید از mg/m3 01/0 تجاوز کند.

به علت سمی بودن بریلیوم، لازم است مقادیر زیادی از نمونه های صنعتی و محیطی آلاینده بریلیومی آنالیز شود و روش رایج، استفاده از طیف سنج گسیلی پلاسما –اتمی دوتایی (ICP-AES) می باشد.اگرچه روش های دیگر مانند رسوب دهی، تعویض یونی، رنگ سنجی و روشهای دیگر نیز در تعیین میزان بریلیوم نمونه های صنعتی و محیطی استفاده می شود.

جهت تأمین سلامتی افراد در معرض بریلیوم و جلوگیری از بیمار شدن آنها تدابیر زیر در نظر گرفته شده است:

۱) نصب ابزارهای کنترل آلودگی هوا در محیط کار

۲) استفاده از وسایل ایمنی نظیر ماسک و لباس های ویژه

۳) حفاظت تنفسی با استفاده از دستگاه تنفس مصنوعی

۴) تصفیه هوای خروجی قبل از خارج شدن

۵) نصب مکنده های گرد وغبار در محیط کار

۶) بسته بندی زباله های جامد بریلیوم و دفن آنها در گودال های بتونی

۷) انجام عملیات شیمیایی بر روی زباله های مایع جهت حذف مواد سمی و رساندن بریلیوم به سطح مجاز قبل از ریخته شدن به فاضلاب های عمومی

۸) نظارت های پزشکی

 

عنصر بریلیم _ دانشچی

اشتراک گذاری

جوابی بنویسید

ایمیل شما نشر نخواهد شدخانه های ضروری نشانه گذاری شده است. *

*