メイン 理科

ベリリウム化学元素

目次:

ベリリウム化学元素
ベリリウム化学元素

ビデオ: NayutalieN - Atomic Love (ft. Hatsune Miku) (Official Music Video) 2024, 六月

ビデオ: NayutalieN - Atomic Love (ft. Hatsune Miku) (Official Music Video) 2024, 六月
Anonim

ベリリウム(BE)(1957まで)以前、glucinium硬化剤として、多くの宇宙および原子力の用途に冶金で使用される、化学元素周期表の2族のアルカリ土類金属の軽量部材(IIa)で、 。

アルカリ土類金属

元素は、ベリリウム(Be)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)、およびラジウム(Ra)です。

要素のプロパティ

原子番号 4
原子量 9.0122
融点 1,287°C(2,349°F)
沸点 2,471°C(4,480°F)
比重 20°C(68°F)で1.85
酸化状態 +2
電子配置 1 秒2 22

発生、特性、用途

ベリリウムは、鋼の灰色の金属であり、室温では非常に壊れやすく、その化学的特性はアルミニウムの化学特性に多少似ています。それは本質的に無料で発生しません。ベリリウムはベリルとエメラルド、古代エジプト人に知られている鉱物に含まれています。2つの鉱物が類似していると長い間疑われていましたが、これの化学的確認は18世紀後半まで発生しませんでした。エメラルドは今や緑の種類のベリルであることが知られています。ベリリウムは、ベリルとエメラルドでフランスの化学者ニコラ・ルイ・ヴォクエリンによって酸化物として発見され(1798)、ドイツの化学者フリードリヒヴェーラーとフランスの化学者アントワーヌABビュッシーによって、塩化物をカリウムで還元することにより独立して金属として分離されました(1828) 。ベリリウムは地球の地殻に広く分布し、地球の火成岩で0.0002%程度発生すると推定されています。その宇宙存在量は、標準のシリコンが1,000,000であるスケールで20です。米国は世界のベリリウムの約60%を占めており、ベリリウムの最大の生産国です。他の主要な生産国には、中国、モザンビーク、ブラジルが含まれます。

ベリリウム(Al 2 Be 3 Si 6 O 18、ケイ酸アルミニウムベリリウム)、ベルトランダイト(Be 4 Si 2 O 7(OH)2、ケイ酸ベリリウム)、フェナカイト(Be 2 SiO )など、ベリリウムを含む約30の鉱物が認識されています。4)、およびクリソベリル(BeAl 2 O 4)。(ベリル、エメラルド、アクアマリンの貴重な形態は、上記に近い組成を持っていますが、工業用鉱石に含まれるベリリウムは少なく、ほとんどのベリルは他の採鉱作業の副産物として得られ、大きな結晶が手で取り出されます。)ベリルとベルトランダイトは、水酸化ベリリウムまたは酸化ベリリウムが工業的に生産される商業的な鉱石を構成するのに十分な量で発見されました。ベリリウムの抽出は、ほとんどの鉱石でベリリウムが微量成分であり(純粋なベリルでも5質量パーセント、ベルトランダイトでは1質量パーセント未満)、酸素に強く結合しているという事実によって複雑になります。酸による処理、複雑なフッ化物による焙煎、および液液抽出はすべて、ベリリウムをその水酸化物の形で濃縮するために使用されてきました。水酸化物はフッ化ベリリウムアンモニウムを介してフッ化物に変換され、マグネシウムとともに加熱されて元素ベリリウムを形成します。あるいは、水酸化物を加熱して酸化物を形成することができ、次に酸化物を炭素および塩素で処理して塩化ベリリウムを形成することができる。次に、溶融塩化物の電気分解を使用して金属を生成します。エレメントは真空溶解によって精製されます。

ベリリウムは、比較的高い融点を持つ唯一の安定した軽金属です。ベリリウムはアルカリや非酸化性の酸にすぐに侵されますが、ベリリウムは付着性の酸化物表面膜を急速に形成し、通常の条件下での金属のさらなる空気酸化から金属を保護します。これらの化学的特性は、優れた電気伝導率、高い熱容量と伝導率、高温での優れた機械的特性、および非常に高い弾性係数(鋼の3分の1)と相まって、構造的および熱的用途に価値があります。ベリリウムは寸法安定性が高く、高度な研磨が可能であるため、宇宙、軍事、医療のアプリケーションや半導体製造のミラーやカメラのシャッターに役立ちます。ベリリウムは原子量が低いため、アルミニウムと同様にX線を17回透過し、X線管の窓を作るのに広く使用されています。ベリリウムは、ジャイロスコープ、加速度計、およびミサイル、航空機、宇宙船用の慣性誘導計器やその他のデバイスのコンピューター部品に組み込まれており、優れたヒートシンクが重要なヘビーデューティブレーキドラムや同様のアプリケーションに使用されます。高速中性子を減速させるその能力は、原子炉でかなりの用途を見出した。

多くのベリリウムは、特に銅を主成分とする硬質合金の低パーセント成分として使用されますが、ばねなどの製品ではニッケルおよび鉄ベースの合金にも使用されます。ベリリウム銅(2%ベリリウム)は、火花が危険である可能性があるとき、粉末工場のように使用するためのツールになります。ベリリウム自体はスパークを低減しませんが、銅を強化し(係数6)、衝撃時にスパークを形成しません。酸化可能な金属に少量のベリリウムを添加すると、表面保護膜が生成され、マグネシウムの引火性が低下し、銀合金が変色します。

中性子は、イギリスの物理学者ジェームズチャドウィック卿によって、ラジウム源からのアルファ粒子によって衝突されたベリリウムから放出された粒子として発見されました(1932年)。それ以来、ラジウム、プルトニウム、アメリシウムなどのアルファ放射体と混合されたベリリウムが中性子源として使用されてきました。ラジウム原子の放射性崩壊によって放出されたアルファ粒子は、ベリリウムの原子と反応して、製品の中で、最大で約5×10 6電子ボルト(eV)の幅広いエネルギーを持つ中性子を与えます。ただし、ラジウムがカプセル化されているため、どのアルファ粒子もベリリウムに到達しない場合、ラジウムの崩壊生成物からの透過性の高いガンマ線によって、600,000 eV未満のエネルギーの中性子が生成されます。ベリリウム/ラジウム中性子源の使用の歴史的に重要な例には、ドイツの化学者オットーハーンとフリッツストラスマンによるオーストリアのウラン爆撃と、オーストリア生まれの物理学者、リーズメイトナーによる核分裂の発見(1939年)、およびウランのトリガーが含まれます。イタリア生まれの物理学者エンリコフェルミ(1942)による最初の制御された核分裂連鎖反応の結果。

他に11種類の合成同位体が知られていますが、天然に存在する唯一の同位体は安定したベリリウム-9です。それらの半減期は、150万年(ベータ崩壊を起こすベリリウム-10の場合)から(2陽子放出によって減衰する)ベリリウム-8の場合は 6.7×10 -17秒の範囲です。太陽でのベリリウム-7(半減期53.2日)の崩壊は、観測された太陽ニュートリノの発生源です。