بيريليوم
من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
|
|||||||||||||||||||||||||
خصائص عامة | |||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Name, رمز, Number | بريليوم, Be, 4 | ||||||||||||||||||||||||
Series | فلزات قلوية ترابيةs | ||||||||||||||||||||||||
Group, Period, Block | 2 (IIA), 2, s | ||||||||||||||||||||||||
كثافة, قساوة | 1848 kg/m3, 5.5 | ||||||||||||||||||||||||
مظهر | فلزي ابيض رمادي![]() |
||||||||||||||||||||||||
الخواص الذرية | |||||||||||||||||||||||||
الكتلة الذرية | 9.01218 amu | ||||||||||||||||||||||||
نصف القطر النووي | 112 pm | ||||||||||||||||||||||||
نصف قطر التكافؤ | 90 pm | ||||||||||||||||||||||||
نصف قطر فاندرفالز | unknown | ||||||||||||||||||||||||
توزيع التكتروني | [He]2s2 | ||||||||||||||||||||||||
e- 's per energy level | 2, 2 | ||||||||||||||||||||||||
Oxidation states (Oxide) | 2 (amphoteric) | ||||||||||||||||||||||||
البنية البلورية | سداسي منتظم | ||||||||||||||||||||||||
الخواص الفيزيائية | |||||||||||||||||||||||||
حالة المادة | صلب (diamagnetic) | ||||||||||||||||||||||||
نقطة الانصهار | 1551.15 K | ||||||||||||||||||||||||
نقطة الغليان | 3243.15 K | ||||||||||||||||||||||||
حجم مولي | 4.85 ×10-6 m3/مول | ||||||||||||||||||||||||
طاقة التبخر | 292.40 kJ/مول | ||||||||||||||||||||||||
طاقة الانصهار | 12.20 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||
ضغط البخار | 4180 Pa | ||||||||||||||||||||||||
سرعة الصوت | 13000 m/s | ||||||||||||||||||||||||
Miscellaneous | |||||||||||||||||||||||||
Electronegativity | 1.57 (Pauling scale) | ||||||||||||||||||||||||
حرارة النوعية | 1825 J/kg*K | ||||||||||||||||||||||||
موصلية كهربائية | 31.3 106/(m·ohm) | ||||||||||||||||||||||||
موصلية حرارية | 201 W/m*K | ||||||||||||||||||||||||
طاقة التأين الاولى | 899.5 kJ/مول | ||||||||||||||||||||||||
طاقة التأين الثانية | 1757.1 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||
طاقة التأين الثالثة | 14848.7 kJ/مول | ||||||||||||||||||||||||
النظائر الاكثر استقرارا | |||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||
وحدات SI و STP هي المستخدمة مالم يرد غير ذلك |
البيريليوم هو عنصر كيميائي يرمز له بالرمز Be وعدده الذري 4 ، وهو عنصر ثنائي التكافؤ وسام ، لونه رمادي قريب للون الفولاذ صلب وخفيف لكنه هش ، وهو فلز قلوي ترابي ، يستخدم بشكل رئيسي في تصليب السبائك كنحاس البريليوم.
فهرست |
[تحرير] خصائص عامّة
للبريليوم احدى اعلى درجات الانصهار بين الفلزات الخفيفة ، وله معامل مرونة اكبر من معامل مرونة الفولاذ بمقدار الثلث تقريبا ، يتمتع بموصلية حرارية ممتازة ، كما انه لا يتمغنط ويقاوم حمض النيتريك بشكل جيد جدا ، له انفاذية عالية لاشعة اكس (الاشعة السينية او اشعة رونتجن) ، كما ان البريليوم يطلق النيوترونات عند اصطدام جسيمات الفا به ، كتلك المنطلقة من الراديوم او البلوتونيوم (حوالي 30 نيوترون لكل مليون جسيم الفا) ، وفي درجة الحرارة وقياس الضغط القياسيين ، يقاوم البريليوم التأكسد عند تعرضه للهواء (لاحظ ان قدرة البريليوم على خدش الزجاج يعود على الاغلب لوجود طبقة رقيقة جدا من اكسيد البريليوم على السطح).
[تحرير] تاريخه
اسمي البريليوم بهذا الاسم اشتقاقا من الكلمة اليونانيةberyllos, beryl ، وكان قد اسمي لفترة بالجلوسينيوم (من لفظة glykys اليونانية التي تعني حلو) ، وذلك لحلاوة طعم املاحه ، واكتشف هذا العنصر على يد لويس فوكولين عام 1798 على شكل اكسيد في البريل ، وفي الزمرد ، واستطاع العالمان فريدريش فوهلر و بوسي فصل العنصر بشكل حر ، كل على حدة عام 1828 وذلك بتفاعل البوتاسيوم مع كلوريد البريليوم
[تحرير] توافره
يوجد البريليوم في 30 معدن مختلف ، اهمها البرترانديت ، البريل ، الكريسوبريل والفيناسيت . واشكال ثمينة من البريل هي الزبرجد والزمرد . اما المصدر التجاري للبريليوم ومركباته فهو البريل والبرترانديت . ومعظم انتاج هذا الفلز يتم باختزال فلوريد البريليوم مع فلز المغنيسيوم .ولم يتوفر البريليوم بشكل سهل حتى عام 1957.
فصله
[تحرير] نظائره
للبريليوم نظير واحد مستقر هو Be-9 .والنظير المشع النادر Be-10، ينتج في الجو عن طريق التشظي النووي (الانقسام) للاوكسيجين والنيتروجين بالاشعاعات الكونية. بسبب ميول البريليوم للتواجد في المحاليل ذات درجات الحموضة pH التي تقل عن 5.5 (معظم مياه الامطار لها قياس حموضة يقل عن 5) ، فان البريليوم يدخل في مياه الامطار وينزل إلى الارض . وعندما تصبح درجة حموضة المطر اكثر قاعدية (قلوية) عند وصولها الارض ، ينفصل البريليوم عن المحلول (المطر) . وبذلك يتجمع النظير المشع النادر Be-10 في الطبقات السطحية للتربة ، حيث ان طول عمره النصفي الاشعاعي (1.5 مليون سنة) يسمح له بالتواجد لفترة طويلة قبل اضمحلاله الاشعاعي إلى البورون (B-10) ، حيث تسخدم فحوص تركيز النظير Be-10 ، ونواتج اضمحلاله الاشعاعي لملاحظة انجرافات التربة ، تكوّن التربة الغضارية ، وتكون التربة من خلال عوامل الحت والتعرية ، التقلبات الارضية (زلازل وبراكين) وتأثير الكائنات الحية ، كما تعتبر مؤشرا على تغيرات نشاط الشمس ولتقدير عمر عينات الجليد (في الاقطاب والانهار الجليدية).
ان حقيقة كون نظائر البريليوم Be-7 و Be-8 غير مستقرة له نتائج كونية مهمة لانه يعني ان العناصر الاثقل من البريليوم لا يمكن ان تكون قد تكونت بالانشطار النووي في الانفجار العظيم لما ولد الكون. وعلاوة على ذلك، فان مستويات الطاقة لدى البريليوم-8 مناسبة لتَكوّن الكربون في النجوم ، وبالتالي فبدون هذه الخاصية فان وجود الحياة (التي يعتبر الكربون جزء اساسي لوجودها) لن يكون ممكنا.
[تحرير] استخداماته
- يستخدم البريليوم كعنصر اشابة لانتاج سبائك نحاس مع البريليوم المسماة برونز البريليوم . ويتميز البريليوم بحرارته النوعية العالية ، مما يجعل سبائل نحاس البريليوم تستخدم بشكل واسع بسبب موصليتها الحرارية والكهربائية العالية ، قساوتها وتحملها للشد (strong) ، خصائصها اللامغناطيسية بالاضافة إلى مقاومتها الجيدة للتآكل والكلال . وتجعل هذه السبائك تستخدم لصنع مسرى اللحام النقطي ، النوابض (الزنبركات) ة والملامسات الكهربائية والادوات التي لا يسمح لها ان تصدر الشرار عند اصطدامها بحجر او فلز ، كالآلات اللازمة للعمل في الاجواء المعرضة للانفجار كالمناجم ومصانع البارود ومستودعات النفط.
- بسبب تصلبها ، وزنها الخفيف وثبات ابعادها ضمن مجال عريض من درجات الحرارة (قلة تأثرها بظاهرة التمدد والتقلص) ، فان سبائك نحاس البريليوم تستخدم ايضا في الصناعات الدفاعية وابحاث الفضاء كمواد هيكلية خفيفة الوزن في الطائرات ذات السرعة العالية ، الصواريخ ، مركبات الفضاء واقمار الاتصالات الصناعي.
- رقائق البريليوم تستخدم مع كشوف التشخيص التي تستخدم اشعة اكس (الاشعة السينية او اشعة رونتجن) ، فتمنع مرور الضوء المرئي وتسمح فقط لاشعة اكس بالمرور وذلك بنفاذية عالية تبلغ سبع عشر ضعف الالمنيوم الذي كان يستخدم لهذا الغرض سابقا.
- في مجال الحفر باشعة اكس ، يستخدم البريليوم لاستنساخ الدوائر الكهربائية المتناهية في الصغر.
- ان التقاط البريليوم للنيوترونات ضئيل ، فهو يشتتها ويغير اتجاه حركتها كما يبطيء من سرعتها لدرجة تجري عندها التفاعلات النووية المتسلسلة بشكل اكثر فعالية ، فيصد النيوترونات ويعيدها إلى المنطقة الفعالة من المفاعل ويحول دون تسربها من هناك ، كما ان ثباته الاشعاعي لا يتغير في درجات الحرارة العالية.
- يستخدم البريليوم ايضا في الجيروسكوبات (gyroscopes) اي الاجهزة الداخلة في في انظمة توجيه وحفظ توازن الصواريخ وسفن الفضاء والأقمار الصناعية ، كما يدخل في اجهزة الحاسوب وملحقاتها ، نوابض الساعات والادوات الاخرى التي يعتبر فيها خفة الوزن والصلابة وثبات الابعاد صفات مهمة ومرغوبة.
- يستخدم اكسيد البريليوم في العديد من التطبيقات التي تحتاج إلى نقل حراري ممتاز ، وصلابة وقوة عاليتين ، ودرجات انصهار عالية ، والتي تخدم كعوازل كهربائية.
- كانت مركبات البريليوم تستخدم في الاضائة الفلوريسنتية ،ولكن ذلك لم يستمر بسبب اصابة العاملين في تلك الصناعة بامراض سببها استنشاقهم للبريليوم بكميات زائدة (berylliosis).
- من المتوقع ان يكون لمسبار الفضاء المسمى جيمس ويب مرآة من البريليوم ، لانه سيكون في ظروف حرارية تصل إلى -240 سيلسيوس (30 كيلفن) ، ويمكن ان تعمل مرآة البريليوم بشكل افضل من المرايا الزجاجية في تلك الضروف الباردة بحيث تظل اكثر دقة واقل عرضة لتغير الشكل في درجات الحرارة تلك.
[تحرير] تحذيرات
البريليوم واملاحه مركبات سامة ، وتعتبر مسرطنة (مسببة للسرطان) . ومرض البريلليوسيس المزمن (Chronic berylliosis) هو مرض رئوي يسبب تكيسات في الرئة سببه التعرض للبريليوم لفترات طويلة فظهر في اوروبا والولايات الامريكية المتحدة في اواسط النصف الاول من القرن الماضي .
كان العاملون في مصانع المصابيح الفلورسنتية يصابون بالمرض جراء تعرضهم للبريليوم ، وبالرغم ان استخدامه في هذه الصناعة توقف في 1949 في الولايات الامريكية المتحدة ، الا ان العاملين في مجالات الصناعات النووية والفضاء بسبب استخدامهم لسبائك تحتوي البريليوم ، صناعة الاجهزة الالكترونية وغيرها ، لا زالو يتعرضون للاصابة بامراض يسببها البريليوم.
كان الباحثون الاوائل يتذوقون البريليوم ومركباته المختلفة ليتأكدوا من وجوده ، حيث انه يتميز بطعم حلو ، الا ان تشخيص وجوده يتم اليوم باجهزة متطورة تجنب الباحثين خطر دخول البريليوم إلى الجسم ، ويجب التعامل مع البريليوم ونقله بحذر للحيليولة دون انتشاره الخطر ، وبالتالي يجب التعامل معه باتباع التعليمات المناسبة.