بریلیم

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به ناوبری پرش به جستجو


لیتیمبریلیمبور
-

Be

Mg
ظاهر
white-gray metallic
ویژگی‌های کلی
نام، نماد، عدد بریلیم، Be، 4
تلفظ به انگلیسی ‎/bəˈrɪliəm/‎ bə-RIL-ee-əm
نام گروهی برای عناصر مشابه فلزات قلیایی خاک
گروه، دوره، بلوک ۲، ۲، s
جرم اتمی استاندارد 9.012182 گرم بر مول
آرایش الکترونی 1s2 2s2
الکترون به لایه 2, 2
ویژگی‌های فیزیکی
حالت جامد
چگالی (نزدیک به دمای اتاق) 1.85 g·cm−۳
چگالی مایع در نقطه ذوب 1.690 g·cm−۳
نقطه ذوب 1560 K،‎ 1287 °C،‎ 2349 °F
نقطه جوش 2742 K،‎ 2469 °C،‎ 4476 °F
گرمای هم‌جوشی 12.2 کیلوژول بر مول
گرمای تبخیر 297 کیلوژول بر مول
ظرفیت گرمایی 16.443 کیلوژول بر مول
فشار بخار
فشار (پاسکال) ۱ ۱۰ ۱۰۰ ۱k ۱۰k ۱۰۰k
دما (کلوین) 1462 1608 1791 2023 2327 2742
ویژگی‌های اتمی
وضعیت اکسید شدن 2, 1[۱]
(آمفوتر oxide)
الکترونگاتیوی 1.57 (مقیاس پاولینگ)
انرژی‌های یونش
(more)
نخستین: 899.5 کیلوژول بر مول
دومین: 1757.1 کیلوژول بر مول
سومین: 14848.7 کیلوژول بر مول
شعاع اتمی 105[۲] pm
شعاع اتمی محاسبه شده 112 [۳] pm
شعاع کووالانسی 96±3 pm
شعاع واندروالانسی 153 pm
متفرقه
ساختار کریستالی hexagonal
مغناطیس diamagnetic
مقاومت ویژه الکتریکی (20 °C) 36 nΩ·m
رسانایی گرمایی (300 K) 200 W·m−1·K−1
انبساط گرمایی (25 °C) 11.3 µm·m−1·K−1
سرعت صوت (سیم نازک) (دمای اتاق) 12870[۴] m·s−1
مدول یانگ 287 GPa
مدول برشی 132 GPa
مدول حجمی 130 GPa
نسبت پواسون 0.032
سختی موس 5.5
سختی ویکر 1670 MPa
سختی برینل 600 MPa
عدد کاس 7440-41-7
پایدارترین ایزوتوپ‌ها
مقاله اصلی ایزوتوپ‌های بریلیم
ایزوتوپ NA نیمه‌عمر DM DE (MeV) DP
7Be ایزوتوپ پرتوزای ناچیز 53.12 d ε 0.862 7Li
γ 0.477 -
9Be 100% 9Be ایزوتوپ پایدار است که 5 نوترون دارد
10Be ایزوتوپ پرتوزای ناچیز 1.36×106 y β 0.556 10B

بریلیم عنصری شیمیایی با عدد اتمی ۴ و نماد Be است. 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 به‌طور 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.



خواص فیزیکی و مکانیکی بریلیم[ویرایش]

بریلیم ساختار HCP دارد و به دلیل اینکه نمک های بریلیم در زمان تست شیرین است به نام گلوسیوم نیز شناخته می شود. چون ساختار BCC در شکل دهی برای ما مطلوب است با افزایش دما در حدود 35 درجه قبل از دمای ذوب بریلیم، تغییر فاز انجام داده و ساختار BCC در آن تشکیل می شود که بریلیم بتا نامیده می شود که با افزودن عناصری همچون کبالت،نیکل و مس میتوان پایداری آن را بهبود بخشید. در ساختار بریلیم الکترون ها در لایه دوم علاوه بر پیوند های فلزی پیوند های کووالانسی نیز دارند که این پیوند ها مانع از سر خوردن اتم ها و صفحات روی هم می شوند و استحکام بریلیم ناشی از این دلیل می باشد به عبارت دیگر ماهیت دوگانه اتم ها در بریلیم ویژگی های عجیب این فلز را می سازند. ساختار کریستالی HCP از تکرار یک صفحه متراکم تشکیل شده است که نابجایی ها در آن حرکت می کنند که صفحه BASAL نامیده می شودو اولین نابجایی ها در صفحه متراکم تشکیل می شوند چون از همه متراکم ترند. زمانی که تغییر شکل روی صفحه ای غیر از Basal رخ دهد دیگر نمی توان تغییر شکل انجام داد و آلیاژ ما ترک میخورد یعنی انرژی رشد ترک کمتر از انرژی حرکت نابجایی هاست و متریال ترک را توسعه می دهد. در فلزات دیگر در ساختار کریستالی زمانی که عبور نابجایی ها با موانعی روبرو می شوند با تغییر صفحه لغزش یا دور زدن با اعمال تنش برشی می توانند از مانع عبور کنند یعنی علاوه بر حرکت در صفحه Basal باید در جهات دیگر نیز حرکت کنند ولی در بریلیم به دلیل وجود پیوند کووالانسی این اتفاق نمی افتد و باعث پارگی در برخورد با موانع می شود. به طور کلی خواص مکانیکی بریلیم وابسته به اندازه دانه آن می باشد و در حالت ریزدانه قابلیت تغییر شکل دارد و اگر اینطور نباشد بسیار ترد می شود و هر چقدر اندازه دانه ما بزرگتر باشد در پشت مرزدانه، نابجایی های بیشتری جمع می شوند و تنش بیشتری به مرزدانه ها اعمال می شود و پارگی و شکست رخ می دهد پس در مواقع تغییر شکل بریلیم اندازه دانه را کوچکتر می کنند تا مقدار کمی نابجایی در پشت موانع جمع گردد.

کاربرد های بریلیم[ویرایش]

به دلیل خواص مکانیکی و فیزیکی عجیب فلز بریلیم، فرآیندهای تولید آن سخت و هزینه زیادی دارند. فلز بریلیم به دلیل دارا بودن خواصی از جمله جرم کمتر، دمای ذوب بیشتر، دمای جوش بیشتر، مدول الاستیک خیلی بالا و ضریب هدایتی گرمای بیشتر جز آلیاژهای سبک محسوب شده و در ساختارهای حساس و پیشرفته ای از جمله فضاپیما، زیردریایی، لنت ترمز هواپیما و تلسکوپ های پیشرفته کاربرد دارد.

فرآیند تولید بریلیم[ویرایش]

بریلیم انواع مختلفی از جمله فناسیت ها، کریزوبریل ها، برتراندیت ها و بریل ها را شامل می شود. فرآیند های تولید بریلیم را می توان به هیدرومتالوژی و پیرومتالوژی تقسیم کرد. پیوند های مابین اتم های بریلیم که آن را به متریالی سخت تبدیل کرده است را با روش هایی از جمله ذوب و سینت می شکنند و با یک شوک حرارتی قوی جداسازی را در فرآیند ذوب انجام می دهند.

آلیاژهای بریلیم[ویرایش]

به طور کلی آلیاژهایی که در داخل بریلیم پخش شده اند، آلیاژهای دوگانه و محلول جامد سه نوع آلیاژ بریلیم هستند که د آلیاژهای نخست یک زمینه بریلیمی داشته و عناصر آلیاژی که سخت هستند را به آن اضافه می کنند که آلیاژ ما را ترد میکنند و در دماهای بالا اجازه رشد دانه را نمی دهد که برای ما مفید است چون تغییر شکل پلاستیک مورد انتظار نیست. آلیاژهای دوگانه که می توان از آلیاژ بریلیم-آلومینیم نام برد که توسط شرکتی به نام Lockalloy با 62 درصد بریلیم و 38 درصد آلومینیوم ساخته شده است که به صورت ورق و در دمای اتاق 324 تنش تسلیم و 344 تنش نهایی آن است و در ریزساختار آن یکسری فازها با یکسرس فازهای دیگر احاطه شده اند و ذرات سخت روی زمینه نرم قرار گرفته اند و دانه ها به صورت کشیده می باشند.همچنین به عنوان رسوب سخت به آلیاژهای مس و نیکل اضافه می شود و در آلومینیم روی سطح یک لایه اکسیدی قوی ایجاد می کند و اجازه اکسید شدن به باقیمانده آلیاژ را نمی دهد. از آلیاژ مس-بریلیم در ابزارآلاتی از جمله آچار، لوله گیر استفاده می شود همچنین در کانکتور موبایل و جوش نقطه ای و ساعت های سوئیسی به دلایل استحکام بالا، ضدمغناطیس و مقاوم در برابر خزش استفاده می شود.

شکلهای قابل دسترس[ویرایش]

سنگ معدن، ورقه، لوله، میله، سیم، گرد، پرس گرم، پرس سرد و قطعه‌ها

کاربرد[ویرایش]

فلز اصلی در صنعت فضایی است، در رآکتورهای هسته‌ای به عنوان کندکننده و منعکس‌کننده نوترونها به کار می‌رود. هنگامی که باذره‌های آلفا بمباران کنیم منبع نوترونی است پنجره‌های مخصوص برای اشعه ایکس، آلیاژهای آن در صنعت تهیه لامپ چراغ کاربرد دارد. در چرخش ماها، در قسمت‌های مختلف کامپیوتر٬در موشکها

ماشین کاری بریلیم[ویرایش]

بریلیم از نظر ماشین کاری در دسته خوش تراش قرار می گیرد و براده های پیوسته ای ندارد ولی اگر براده همراه اکسید و بخار تولید شده باشد به شدت سمی و سرطان زا می باشد و احتمال ایجاد ترک و پوسته پوسته شدن از معایب ماشین کاری آن است چون تغییر شکل پلاستیک رخ نمی دهد. در فرآیند سوراخکاری بریلیم چون احتمال ترک وجود دارد فواصل آخر سوراخ را با مواد اسیدی از بین می برند

علایم ابتلا به بیماری

زردی پوست، اسهال، بی قراری، سوزش مجاری تنفسی، سرفه‌های شدید

منابع[ویرایش]

  • Haynes, William M., ed. (2011). CRC Handbook of Chemistry and Physics (92nd ed.). Boca Raton, FL: CRC Press. p. 14.48. ISBN 1439855110.
  • Puchta, Ralph (2011). "A brighter beryllium". Nature Chemistry. 3 (5): 416. Bibcode:2011NatCh...3..416P. doi:10.1038/nchem.1033. PMID 21505503
  • Hausner, Henry H. (1965). "Nuclear Properties". Beryllium its Metallurgy and Properties. University of California Press. p. 239
  • Walsh, Kenneth A (2009). "Sources of Beryllium". Beryllium chemistry and processing. pp. 20–26. ISBN 978-0-87170-721-5.
  • "Sources of Beryllium". Materion Corporation. Retrieved 23 December 2016
  • Coates, G. E.; Francis, B. R. (1971). "Preparation of base-free beryllium alkyls from trialkylboranes. Dineopentylberyllium, bis(trimethylsilylmethyl)beryllium, and an ethylberyllium hydride". Journal of the Chemical Society A: Inorganic, Physical, Theoretical: 1308
  • Newman LS (2003). "Beryllium". Chemical & Engineering News. 36 (36): 38

پانویس[ویرایش]

  1. "بریلیم: Beryllium(I) Hydride compound data" Check |url= value (help) (PDF). برنath.uwaterloo.ca. Retrieved 2007-12-10.
  2. "Published by J. C. Slater in 1964".
  3. "Calculated data".
  4. sound