البيريليومBeryllium
العنصر الرابع في ترتيب الجدول الدوري للعناصر
* البيريليوم هو عنصر كيميائي له الرمز Be , وعدده الذري 4 حيث يمتلك 4 بروتون و 5 نترونات في نواته , وكتلة الذرية 9.0122 غ / مول , وكثافته 1.85غ / سم 3 .
* اكتشفه العالم : لويس نيكولاس ڤوكلان Louis Nicolas Vauquelin عام 1798 على شكل أكسيد في البريل ، وفي الزمرد ، واستطاع العالم فريدريش ڤولر Friedrich Wöhler فصله بشكل حر عام 1828 وذلك بتفاعل البوتاسيوم مع كلوريد البريليوم .
* يقع البيريليوم في الجدول الدوري ضمن عناصر الدورة الثانية ، وفي المجموعة الثانية كأوّل الفلزّات القلويّة الأرضية ، وهو عنصر ثنائي التكافؤ , وسام ، غالباً ما يوجد مرتبطاً مع عناصر أخرى على شكل فلزات مختلفة . هناك بعض الأحجار الكريمة تحوي البيريليوم في تركيبها مثل البيريل (الزمرّد)
* إنّ عنصر البيريليوم يكون على شكل صلب بشكله الحرّ ، له لون رمادي قريب للون الفولاذ ، لكنّه خفيف وهشّ . وبسبب خواصه المميّزة من حيث انخفاض الكثافة والعدد الذرّي ، فإنّ له تطبيقات في مجال أبحاث الأشعّة والطاقة النوويّة ، كما يستعمل البيريليوم بكثرة في تركيب السبائك المختلفة . وخاصة سبائك نحاس- بيريليوم الصلبة
* يوجد البيريليوم في أكثر من 100 فلز . أكثرها شيوعاً هو بيرترانديت (Be4Si2O7(OH)2) وبيريل (Al2Be3Si6O18) و كريسوبيريل (Al2BeO4) و فيناكيت (Be2SiO4) متوزّعة في كل من الأرجنتين والبرازيل والهند ومدغشقر والصين وروسيا والولايات المتحدة الأمريكية .
* إنّ استخلاص البيريليوم من مركّباته صعب ، وذلك نتيجة لإلفته الكبيرة للأكسجين عند درجات الحرارة المرتفعة ، ولقدرته على اختزال الماء عندما تزال طبقة الأكسيد المتشكّلة على سطحه . يستخلص البيريليوم عادةً من فلز البيريل ، وذلك إمّا بإجراء عمليّة تلبيد باستخدام عامل استخلاص ، أو بإجراء عمليّة صهر للفلز.
1 – تتضمّن عمليّة التلبيد مزج البيريل مع فلورو سيليكات الصوديوم والصودا عند 770 °م ليشكّل فلورو بيريلات الصوديوم مع أكسيد الألومنيوم وثنائي أكسيد السيليكون . يترسّب هيدروكسيد البيريليوم من المحلول المائي الحاوي على فلورو بيريلات الصوديوم وهيدروكسيد الصوديوم .
2 – تتضمّن عمليّة عملية الصهر طحن فلز البيريل ، ومن ثمّ تسخينه إلى درجة حرارة 1650 °م . يبرّد المصهور بشكل سريع بالماء ومن ثمّ يعاد تسخينه إلى درجات حرارة بين 250 و 350 °م وذلك في وسط من حمض الكبريتيك المركّز، ممّا يعطي كبريتات البيريليوم وكبريتات الألومنيوم . تضاف الأمونياك بعد ذلك ، حيث ينفصل الألومنيوم على شكل ملح شب الأمونيوم NH4Al(SO4)2.12H2O قليل الانحلال، ويبقى البيريليوم على شكل هيدروكسيد .
3 – يحوّل هيدروكسيد البيريليوم ، الناتج سواءً بالتلبيد أو الصهر، إلى فلوريد البيريليوم وذلك بإضافة محلول بيفلوريد الأمونيوم المائي فيترسّب رباعي فلورو بيريلات الأمونيوم، والذي يسخّن إلى حوالي 1000 °م ليعطي فلوريد البيريليوم . بعد ذلك يسخّن الفلوريد الناتج مع عنصر المغنسيوم إلى 900 °م فنحصل على مسحوق من عنصر البيريليوم .
B e F 2 + M g = M g F 2 + B e
* للبيريليوم نظير مستقرّ واحد وهو بيريليوم 9Be ، لذلك فهو عنصر أحادي النظير .
طاقة التأيّن للبيريليوم مرتفعة جدّاً, نتيجة لصغر نصف قطره الذرّي والأيوني. كما أنّ أغلب مركّباته الكيميائيّة تكون تساهميّة .
* لا يتأثّر البيريليوم عند درجة حرارة الغرفة ، بالتماس مع الهواء الجاف ، وذلك بسبب تشكّل طبقة من الأكسيد على سطح المعدن ، ولكن عند التسخين إلى درجات حرارة أعلى من 1000 °م يتفاعل مع الهواء , ويشتعل بلهب ساطع مشكّلاً مزيجاً من أكسيد ونتريد البيريليوم .
* ينحلّ البيريليوم بسهولة في الأحماض غير المؤكسدة كحمض الهيدروكلوريك HCl ، في حين أنّ الأحماض المؤكسدة كحمض النتريك المركّز البارد تشكّل طبقة الأكسيد العازلة .
* تهاجم المحاليل القلويّة البيريليوم حيث تتشكّل أملاح البيريلات BeO2−2 .
* إنّ محاليل أملاح البيريليوم مثل كبريتات البيريليوم ونترات البيريليوم لها صفة حمضيّة .
* يشكّل البيريليوم مركّبات كيميائيّة مع العديد من الهاليدات. كفلوريد البيريليوم BeF2 وكلوريد البيريليوم BeCl2 وبروميد البيريليوم
* يكون أكسيد البيريليوم BeO على شكل مادّة صلبة بيضاء ، وهو أكسيد مذبذب .
* تتفاعل مادة كربيد البيريليوم مع الماء لتعطي غاز الميثان .
* لا ينحلّ هيدروكسيد البيريليوم Be(OH)2 في الأوساط الحمضيّة الضعيفة ، ولكنه ينحلّ مع الأحماض القويّة مكوناً أملاح البيريليوم الموافقة .
* من المركّبات المعروفة أيضاً للبيريليوم : أزيد البيريليوم BeN6 ونتريد البيريليوم Be3N2 وفوسفيد البيريليوم Be3P2 ، وبورون البيريليوم BeB2 .
* تستخدم سبائك البيريليوم في العديد من التطبيقات بسبب الخواص المحسّنة التي تضيفها، مثل المرونة والناقليّة الكهربائيّة والحراريّة المرتفعة والمتانة والصلادة ، فمثلاً إنّ مزج 2.0 % من البيريليوم مع النحاس يعطي سبيكة تدعى نحاس- بيريليوم، والتي هي أقوى بست مرات من النحاس وحده .
كما أنّ سبائك بيريليوم-ألومنيوم لها العديد من الميّزات الميكانيكيّة المهمّة.