Berillio
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| Generale | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Nome, Simbolo, Numero Atomico | berillio, Be, 4 | ||||||||
| Serie chimica | metalli alcalino terrosi | ||||||||
| Gruppo, Periodo, Blocco | 2 (IIA), 2, s | ||||||||
| Densità , Durezza | 1848 kg/m3, 5,5 | ||||||||
| Colore | grigio-bianco metallico 125px|aspetto del berillio | ||||||||
| Proprietà atomiche | |||||||||
| Peso atomico | 9,01218 amu | ||||||||
| Raggio atomico | 112 pm | ||||||||
| Raggio covalente | 90 pm | ||||||||
| Raggio di van der Waals | sconosciuto | ||||||||
| Configurazione elettronica | He2s2 | ||||||||
| e- per livello energetico | 2, 2 | ||||||||
| Stato di ossidazione | 2 (amfoterico) | ||||||||
| Struttura cristallina | Esagonale | ||||||||
| Proprietà fisiche | |||||||||
| Stato a temperatura ambiente | solido (diamagnetico) | ||||||||
| Punto di fusione | 1551,15 K, (1278 °C) | ||||||||
| Punto di ebollizione | 3243,15 K, (2961 °C) | ||||||||
| Volume molare | 4,85 × 10-3 m3/mol | ||||||||
| Entalpia di vaporizzazione | 292,4 kJ/mol | ||||||||
| Entalpia di fusione | 12,2 kJ/mol | ||||||||
| Pressione di vapore | 4180 Pa | ||||||||
| Velocità del suono | 13000 m/s | ||||||||
| Varie | |||||||||
| Elettronegatività | 1,57 (Scala di Pauling) | ||||||||
| Capacità calorica specifica | 1825 J/(kg*K) | ||||||||
| Conducibilità elettrica | 31,3 × 10-6/m ohm | ||||||||
| Conducibilità termica | 201 W/(m*K) | ||||||||
| Energia di prima ionizzazione | 899,5 kJ/mol | ||||||||
| Energia di seconda ionizzazione | 1757,1 kJ/mol | ||||||||
| Energia di terza ionizzazione | 14848,7 kJ/mol | ||||||||
| Isotopi stabili | |||||||||
| iso | NA | TD | DM | DE | DP | ||||
| 7Be | sintetico | 53,12 giorni | ε | 0,862 | 7Li | ||||
| 9Be | 100% | Be è stabile con 5 neutroni | |||||||
| 10Be | tracce | 1,51 × 106 anni | β- | 0,556 | 10B | ||||
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iso = isotopo | |||||||||
Il berillio è l'elemento chimico della tavola periodica degli elementi, che ha come simbolo Be e come numero atomico il 4. Un elemento bivalente, tossico, il berillio è un metallo alcalino terroso, color girgio accaio, forte, leggero ma fragile. È usato principalmente come agente rafforzante nelle leghe (rame-berillio).
| Indice |
Caratteristiche
Il Berillio ha uno dei punti di fusione più alti tra i metalli leggeri. Il fattore di elasticità di questo metallo leggero è di circa 1/3 superiore a quello dell'acciaio. Possiede un'eccellente conducibilità termica, è diamagnetico e resite agli attacchi dell'acido nitrico concentrato. È altamente permeabile ai raggi X, e rilascia neutroni se viene colpito da particelle alfa, così come dal radio o dal polonio (circa 30 neutroni per milione di particelle alfa). A temperatura e pressione standard il berillio resiste all'ossidazione se esposto all'aria (anche se la sua capacità di scalfire il vetro è probabilmente dovuta alla formazione di un sottile strato di ossido).
Applicazioni
- Il berillio è usato come legante nella produzione di Rame-berillio (grazie alla sua capacità di assorbire grandi quantità di calore). Le leghe Rame-berillio sono usate in un'ampia gamma di applicazioni per via della loro conducibilità elettrica e termica, alta resistenza e durezza, proprietà diamagnetiche, oltre che alla resistenza a corrosione e fatica. Queste applicazioni includono la produzione di: elettrodi per la saldatura a punto, molle, attrezzi che non producono scintille e contatti elettrici.
- Grazie alla loro rigidezza, leggerezza e stabilità dimensionale in un ampio raggio di temperature, le leghe Rame-berillio sono usate nell'industria aerospaziale e militare come materiali strutturali leggeri per la fabbricazione di aerei supersonici, missili, veicoli spaziali e satelliti per telecomunicazioni.
- Sottili fogli di berillio vengono usati negli strumenti diagnostici a raggi X per filtrare la luce visibile e permettere solo ai raggi X di venire rilevati.
- Nel campo della litografia a raggi X, il berillio viene usato per la riproduzione di circuiti stampati microscopici.
- Poiché ha una ridotta sezione di cattura e assorbe poco i neutroni termici, l'industria nucleare usa il berillio nei reattori come moderatore e riflettore di neutroni.
- Il berillio è inoltre utilizzato nella costruzione di giroscopi, parti di computer, molle per orologeria e strumenti dove leggerezza, rigidità e stabilità dimensionale sono richieste.
- L'ossido di berillio è utile in molte applicazioni che richiedono un eccellente conduttore di calore, con alta forza e durezza, un alto punto di fusione, e che agisca come isolante elettrico.
- Composti al berillio venivano usati per nei tubi delle lampade a fluorescenza, ma questo uso fu abbandonato per via della berilliosi che colpiva gli operai addetti alla loro produzione.
Storia
Il nome berillio deriva dal greco beryllos, berillo. Un tempo veniva chiamato glucinium (dal greco glykys, "dolce"), A causa del sapore dei suoi sali. Questo elemento fu scoperto da Louis Nicolas Vauquelin nel 1798 come ossido nel berillo e negli smeraldi. Friedrich Wöhler e A. A. Bussy isolarono indipendentemente il metallo nel 1828 facendo reagire il potassio con il cloruro di berillio.
Disponibilità
Il berillio si trova in 30 diversi minerali, i più importanti dei quali somo: bertrandite, berillo, crisoberillo, e fenacite. Forme preziose di berillo sono l'acquamarina e lo smeraldo. Le più importanti fonti commerciali di berillio e dei suoi composti sono il berillo e la bertrandite. Attualmente, il grosso della produzione di questo elemento è ottenuta riducendo il fluoruro di berillio con il magnesio. Il berillio non fu disponibile in grosse quantita fino al 1957.
BeF2 + Mg → MgF2 + Be
Isotopi
Il berillio ha solo un isotopo stabile, 9Be. Il berillio cosmogenico (10Be) è prodotto nell'atmosfera terrestre dalla spallazione di ossigeno e azoto da parte dei raggi cosmici. Poiché il berillio tende a esistere in soluzioni con pH inferiore a 5,5 (e la maggior parte dell'acqua piovana ha pH inferiore a 5), entra in soluzione con la pioggia ed è da essa trasportato sulla superficie terrestre. Man mano che la precipitazione diventa più alcalina, il berillio esce dalla soluzione. Il berillio cosmogenico si accumula quindi sulla superficie del suolo dove, il suo tempo di decadimento relativamente lungo (1,5 milioni di anni), gli permette una lunga resistenza prima di decadere in 10Be. Il 10Be e i suoi sottoprodotti sono stati usati per esaminare l'erosione del suolo, la formazione del suolo dalla regolite e la formazione di terreno lateritico, così come per lo studio delle variazioni nell'attività solare e dell'età dei ghiacciai.
Il fatto che il 7Be e il 8Be siano instabili ha profonde conseguenze cosmologiche, perché significa che la fusione nucleare durante il big-bang non può avere prodotto elementi più pesanti del berillio. Inoltre i livelli di energia nucleare del berillio-8 sono tali per cui il carbonio può essere prodotto all'interno delle stelle rendendo la vita possibile.
Precauzioni
50px|molto tossico
50px|vuota
50px|vuota
50px|vuota
50px|vuota
frasi R: R 49-25-26-36/37/38-43-48/23
frasi S: S 53-45
vanno manipolate con cautela.
Leggi il disclaimer
Il berillio e i suoi sali sono sostanze tossiche e cancerogene riconosciute. La berilliosi cronica è una malattia polmonare granulomatosa causata dall'esposizione al berillio. La berilliosi acuta, in forma di pneumotisi chimica venne segnalata per la prima volta in Europa nel 1933 e negli Stati Uniti nel 1943. Casi di berilliosi cronica furono per primi descritti nel 1946 tra i lavoratori di fabbriche per la produzione di lampadine a fluorescenza nel Massachusetts. La berilliosi cronica ricorda la sarcoidosi in molti aspetti, e la distinzione tra le due è spesso difficile.
Anche se l'uso di composti al berillio nei tubi a fluorescenza è stato cessato nel 1949, il rischio di esposizione al berillio esiste nell'industria aerospaziale e nucleare, nella raffinazione del metallo di berillio, nella fusione di leghe contenenti berillio, nella produzione di apparecchi elettronici e nel trattamento di altri materiali che lo contengono.
I primi ricercatori assaggiavano il berillio e i suoi composti al fine di verificarne la presenza attraverso la caratteristica dolcezza. I moderni apparati diagnostici non necessitano più di queste procedure rischiose e non bisogna in alcun modo ingerire la sostanza. Il berillio e i suoi composti devono essere maneggiati con la massima cura e speciali precauzioni devono essere prese durante lo svolgimento di attività che possono produrre il rilascio di polvere di berillio (il tumore ai polmoni è un possibile risultato di una prolungata esposizione alla polvere di berillio).
Questa sostanza può essere maneggiata in sicurezza se si seguono certe procedure. Nessun tentativo di maneggiare il berillio deve essere fatto prima di aver familiarizzato con le corrette procedure.
Effetti sulla salute
Il berillio è dannoso se inalato, gli effetti dipendono dai tempi e dalla quantità di esposizione. Se i livelli di berillio nell'aria sono sufficientemente alti (più di 1.000 μg/m³), si può andare incontro a una condizione che ricorda la polmonite ed è chiamata berilliosi acuta.
Alcune persone (1-15%) sviluppano una sensibilità al berillio. Questi individui possono sviluppare una reazione infiammatoria alle vie respiratorie. Questa condizione viene chiamata berilliosi cronica, è può manifestarsi molti anni dopo l'esposizione a livelli di berillio superiori alla norma (maggiori di 0,2 μg/m³). Questa malattia fa sentire deboli e stanchi, e può causare difficoltà nella respirazione. Può anche provocare anorressia, perdita di peso e portare, in casi avanzati, a problemi cardiaci. Alcune delle persone sensibili al berillio possono non manifestare sintomi. In generale la popolazione non rischia di contrarre la berilliosi acuta o cronica, in quanto i livelli di berillio normalmente nell'aria sono molto bassi (0,00003-0,0002 μg/m³).
Nessun caso di effetti dovuti all'ingestione di berillio è stato segnalato sugli esseri umani, poiché lo stomaco e l'intestino ne assorbono pochissimo. Ulcere sono state riscontrate in cani sottoposti a una dieta contenente berillio. Il contatto del berillio con delle lesioni sulla pelle può provocare eruzioni o ulcerazioni.
L'esposizione al berillio per lunghi periodi può incrementare i rischi di sviluppare il cancro ai polmoni.
L'agenzia internazionale per la ricerca sul cancro (IARC) ha stabilito che il berillio è una sostanza cancerogena. L'agenzia americana EPA ha stimato che un'esposizione a vita a 0,04 μg/m³> di berillio può risultare in una possibilità su mille di sviluppare il cancro.
Non esistono studi degli effetti dell'esposizione al berillio sulla salute dei bambini. È probabile che questi siano simili a quelli riscontrati negli adulti ma non si sa se i bambini abbiano una sensibilità differente.
Non si sa inoltre se l'esposizione al berillio possa provocare diffetti alla nascita o in altre fasi dello sviluppo. Gli studi condotti sugli animali non hnno portato a prove conclusive.
Il berillio può essere misurato nelle urine e nel sangue. Il livello riscontrato non è indicativo di quanto recente sia stata l'esposizione. I livelli di berillio possono essere misurati anche in campioni di pelle e polmoni.
Un altro test sanguigno, il test di proliferazione dei linfociti da berillio, individua la sensibilità al berillio ed è un valore predittivo della berilliosi cronica.
I livelli tipici di berillio che le industrie possono rilasciare nell'aria sono nell'ordine di 0,01 μg/m³, in media su un periodo di 30 giorni.
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