बेरीलियम (लॅटिन बेरिलियम, Be चिन्हाद्वारे दर्शविलेले) अणु क्रमांक 4 आणि अणु वस्तुमान 9.01218 असलेले एक घटक आहे. हा दुसऱ्या गटाच्या मुख्य उपसमूहाचा एक घटक आहे, दिमित्री इव्हानोविच मेंडेलीव्हच्या रासायनिक घटकांच्या आवर्त सारणीचा दुसरा कालावधी. सामान्य परिस्थितीत, बेरीलियम ठिसूळ, हलका (त्याची घनता 1.846 g/cm3 आहे), एक ऐवजी कडक हलका राखाडी धातू आहे.

निसर्गात, या घटकाचा एकच स्थिर समस्थानिक आहे - 9Be, घटक क्रमांक चारचे इतर नैसर्गिकरित्या उद्भवणारे समस्थानिक किरणोत्सर्गी आहेत - 7Be (अर्ध-आयुष्य 53 दिवस), 10Be (अर्ध-आयुष्य 2.5 106 वर्षे). 8Be समस्थानिक निसर्गात अनुपस्थित आहे कारण ते अत्यंत अस्थिर आहे आणि त्याचे अर्धे आयुष्य 10-18 सेकंद आहे. विशेष म्हणजे, बेरिलियम हा नियतकालिक प्रणालीचा एकमेव घटक आहे ज्यामध्ये सम संख्येवर फक्त एक स्थिर समस्थानिक आहे.

बेरीलियम हे प्राचीन काळापासून मानवजातीला बेरिलियमयुक्त खनिजे म्हणून ओळखले जाते - एक सहस्राब्दीहून अधिक लोक एक्वामेरीन्स, पन्ना आणि बेरीलचे साठे शोधत आहेत आणि विकसित करत आहेत. म्हणून, उदाहरणार्थ, फारोच्या काळातही अरबी वाळवंटात पन्नाच्या खाणी विकसित केल्या गेल्याचे संदर्भ आहेत. तथापि, 18 व्या शतकाच्या शेवटीच बेरीलच्या आकर्षक देखाव्यामागे एक नवीन घटक "पाहणे" शक्य झाले. नवीन घटक म्हणून, बेरिलियमचा शोध बेरिल अर्थ (BeO ऑक्साईड) च्या रूपात फ्रेंच रसायनशास्त्रज्ञ लुई वॉकेलिन यांनी 1798 मध्ये लावला. बेरीलियम क्लोराईडवर धातूच्या पोटॅशियमच्या क्रियेद्वारे धातूचा बेरिलियम (पावडरच्या स्वरूपात) प्रथम 1828 मध्ये फ्रेडरिक वोहलर आणि अँटोइन बुसी यांनी एकमेकांपासून स्वतंत्रपणे मिळवला होता, तथापि, धातूमध्ये खूप मोठ्या प्रमाणात अशुद्धता होती. 1898 मध्ये पी. लेबो यांनी सोडियम बेरिलियम फ्लोराईडच्या इलेक्ट्रोलिसिसद्वारे शुद्ध बेरिलियम वेगळे केले गेले.

18 व्या शतकाच्या शेवटी या घटकाचा शोध लागला असला तरीही, 20 व्या शतकाच्या 40 च्या दशकात बेरिलियमचा खरा वापर आढळला. घटक #4 तांबे, निकेल, मॅग्नेशियम, लोह आणि इतर अनेक मिश्रधातूंमध्ये मिश्रधातू जोडण्यासाठी वापरला जातो. बेरीलियम कांस्य खूप टिकाऊ असतात आणि स्प्रिंग्स आणि इतर गंभीर भाग बनवण्यासाठी वापरतात. गंज प्रतिकार, सामर्थ्य आणि लवचिकतेच्या बाबतीत, बेरिलियम-निकेल मिश्र धातु उच्च-गुणवत्तेच्या स्टेनलेस स्टील्सशी तुलना करता येतात आणि काहीवेळा मागे टाकतात. बेरिलियम मिश्र धातुंचा वापर अवकाश, रॉकेट आणि विमानचालन तंत्रज्ञानामध्ये मोठ्या प्रमाणावर केला जातो. बेरिलियम हे उच्च-तापमान आण्विक अणुभट्ट्यांमध्ये सर्वोत्तम न्यूट्रॉन नियंत्रक आणि परावर्तकांपैकी एक आहे. रेडिओ इलेक्ट्रॉनिक्स, खाणकाम आणि क्ष-किरण तंत्रज्ञानासह आधुनिक तंत्रज्ञानाच्या इतर क्षेत्रांमध्ये घटक क्रमांक 4 देखील वापरला जातो. बेरिलियम संयुगे देखील विस्तृत अनुप्रयोग आढळले आहेत. उदाहरणार्थ, या धातूचा ऑक्साईड, बीओ, काचेच्या निर्मितीमध्ये, इंडक्शन फर्नेसच्या अस्तरांमध्ये वापरला जातो. काही बेरिलियम संयुगे अनेक रासायनिक प्रक्रियांमध्ये उत्प्रेरक म्हणून काम करतात. भविष्यात, बेरिलियम हे उच्च-ऊर्जा रॉकेट इंधन म्हणून मानले जाईल, कारण त्याच्या ज्वलनाने प्रचंड प्रमाणात उष्णता (15,000 kcal/kg) सोडली जाते.

बेरीलियम अनेक वनस्पती आणि प्राण्यांच्या ऊतींमध्ये आढळते. जरी शास्त्रज्ञांना अद्याप या घटकाचे जैविक महत्त्व शोधणे बाकी आहे, परंतु हे स्थापित केले गेले आहे की हाडांच्या ऊतींमध्ये मॅग्नेशियम आणि फॉस्फरसच्या देवाणघेवाणीमध्ये भाग घेते. शरीरात बेरिलियम क्षारांच्या वाढीव सामग्रीसह, बेरिलियम रिकेट्स विकसित होऊ लागतात, ज्यामुळे हाडे कमकुवत होतात आणि त्यांचा नाश होतो. घटक क्रमांक चारची बहुतेक संयुगे विषारी असतात. त्यापैकी अनेक त्वचेवर जळजळ आणि बेरीलिओसिस होऊ शकतात, एक विशिष्ट रोग बेरिलियम आणि त्याच्या संयुगे इनहेलेशनमुळे होतो.

जैविक गुणधर्म

बेरीलियमच्या जैविक भूमिकेचा फारसा अभ्यास केला गेला नाही; हे केवळ स्थापित केले गेले आहे की हा घटक हाडांच्या ऊतींमध्ये मॅग्नेशियम (एमजी) आणि फॉस्फरस (पी) च्या देवाणघेवाणमध्ये सामील आहे आणि शरीराची रोगप्रतिकारक स्थिती राखण्यात विशिष्ट भूमिका बजावते. बेरिलियम वनस्पती, प्राणी आणि मानवांच्या ऊतींमध्ये सतत उपस्थित असतो. वनस्पतींच्या ऊतींमधील चौथ्या घटकाची एकाग्रता थेट जमिनीतील त्याच्या टक्केवारीवर अवलंबून असते, ज्यामध्ये बेरीलियमची सामग्री 2∙10-4 ते 1∙10-3% पर्यंत असते, तर वनस्पतीच्या राखमध्ये या घटकाचा सुमारे 2∙10-4% समावेश असतो. प्राण्यांमध्ये, बेरिलियम सर्व अवयव आणि ऊतींमध्ये वितरीत केले जाते, हाडांच्या राखमध्ये घटक क्रमांक चारची सामग्री 5∙10-4 ते 7∙10-3% पर्यंत असते. प्राण्यांद्वारे शोषलेल्या बेरिलियमपैकी जवळजवळ अर्धा भाग मूत्रात उत्सर्जित होतो, एक तृतीयांश हाडे शोषून घेतात आणि सुमारे 8% यकृत आणि मूत्रपिंडांमध्ये केंद्रित असतात. प्राण्यांच्या आहारात बेरिलियमचे प्रमाण जास्त असल्यामुळे आतड्यातील फॉस्फोरिक ऍसिड आयन अपचनक्षम बेरिलियम फॉस्फेटशी जोडले जातात. परिणामी, फॉस्फरसची कमतरता आहे, बेरिलियम मुडदूस, जी व्हिटॅमिन डीने बरे होऊ शकत नाही, बेरिलियम समृद्ध बायो-केमिकल प्रांतातील प्राण्यांमध्ये आढळते. त्याच वेळी, बेरिलियम वनस्पतींसाठी पूर्णपणे निरुपद्रवी आहे.

सरासरी व्यक्तीच्या शरीरात बेरीलियमची सामग्री (शरीराचे वजन 70 किलो) 0.036 मिलीग्राम असते. असा अंदाज आहे की मानवी शरीरात या घटकाचे दैनिक सेवन सुमारे 0.01 मिलीग्राम आहे. बेरीलियम मानवी शरीरात अन्न आणि फुफ्फुसाद्वारे प्रवेश करते. गॅस्ट्रोइंटेस्टाइनल ट्रॅक्टमध्ये विद्रव्य स्वरूपात प्रवेश केल्यावर, बेरिलियम फॉस्फेट्सशी संवाद साधतो आणि व्यावहारिकदृष्ट्या अघुलनशील Be3(PO4)2 बनतो किंवा उपकला पेशींच्या प्रथिनांना मजबूत प्रोटीनमध्ये बांधतो. या कारणास्तव, गॅस्ट्रोइंटेस्टाइनल ट्रॅक्टमध्ये घटक क्रमांक चारची शोषणक्षमता लहान आहे (येणाऱ्या व्हॉल्यूमच्या 4-10%). याव्यतिरिक्त, गॅस्ट्रोइंटेस्टाइनल ट्रॅक्टमध्ये बेरिलियमच्या पचनक्षमतेवर परिणाम करणारा एक महत्त्वपूर्ण घटक म्हणजे गॅस्ट्रिक ज्यूसची आंबटपणा. नियतकालिक प्रणालीचा चौथा घटक रक्त, हाडे आणि स्नायूंच्या ऊतींमध्ये (0.001-0.003 µg/g) आणि इतर अनेक अवयवांमध्ये सतत उपस्थित असतो. असे आढळून आले की बेरीलियम यकृत, मूत्रपिंड, लिम्फ, फुफ्फुस, हाडे आणि मायोकार्डियममध्ये जमा होऊ शकते. धातू प्रामुख्याने लघवीसह उत्सर्जित होते (सुमारे 90%). हे स्थापित केले गेले आहे की मानवी शरीरात बेरीलियमच्या कृतीची यंत्रणा प्राण्यांच्या शरीरावर होणा-या प्रभावासारखीच असते - हाडांच्या संरचनेत या धातूची थोडीशी मात्रा देखील त्यांच्या मऊ होण्यास कारणीभूत ठरते. याव्यतिरिक्त, 1 μmol/l च्या एकाग्रतेतील बेरीलियम लवण अनेक एन्झाईम्स (अल्कलाइन फॉस्फेटस, एडेनोसिन ट्रायफॉस्फेटेस) च्या क्रियाकलापांना प्रतिबंधित करण्यास सक्षम असतात. बेरीलियमची अस्थिर आणि विरघळणारी संयुगे, तसेच बेरिलियम आणि त्यातील संयुगे असलेली धूळ खूप विषारी असतात, त्यांचा ऍलर्जी आणि कर्करोगजन्य प्रभाव असतो, त्वचेला आणि श्लेष्मल त्वचेला त्रास होतो, त्वचारोग, डोळ्यांच्या बुबुळाच्या पुढील भागाचा होणारा दाह, नॅसोफॅरिन्जायटीस आणि त्वचेचे इतर रोग, श्लेष्मल त्वचा आणि श्लेष्मल त्वचा रोग. यूमोनिया आणि फुफ्फुसातील ट्यूमर. वातावरणातील हवेमध्ये त्याची उपस्थिती गंभीर व्यावसायिक श्वसन रोग - बेरीलिओसिस (रासायनिक न्यूमोनिटिस) ठरतो. घुलनशील बेरिलियम संयुगेच्या उच्च सांद्रतेच्या अल्प-मुदतीच्या इनहेलेशनसह, तीव्र बेरीलिओसिस होतो, जो श्वसनमार्गाची जळजळ आहे, कधीकधी फुफ्फुसाचा सूज आणि गुदमरल्यासारखे होते. बेरीलिओसिसची एक जुनी विविधता देखील आहे. हे कमी गंभीर लक्षणांद्वारे दर्शविले जाते, परंतु संपूर्ण जीवाच्या कार्यामध्ये मोठ्या प्रमाणात व्यत्यय येतो. हे लक्षात घ्यावे की हे रोग बेरीलियमशी संपर्क संपल्यानंतर 10-15 वर्षांनी येऊ शकतात!

हे स्थापित केले गेले आहे की शरीरातून बेरिलियम संयुगे काढून टाकणे (विशेषत: लिम्फॉइड प्रणालीच्या अवयवांमधून, जिथे ते जमा होतात) अत्यंत मंद गतीने, 10 वर्षांपेक्षा जास्त आहे. या कारणास्तव, बेरीलिओसिसच्या उपचारांसाठी, रासायनिक संयुगे बहुतेकदा वापरली जातात जी बेरिलियम आयनांना बांधतात आणि शरीरातून त्यांच्या जलद उत्सर्जनात योगदान देतात. हवेतील बेरीलियमच्या सामग्रीसाठी अनुज्ञेय मर्यादा फारच लहान आहेत - फक्त 0.001 mg/m3, पिण्याच्या पाण्यात 0.0002 mg/l.

मोठ्या संख्येने शास्त्रज्ञांचा असा विश्वास आहे की बेरिलियम 10Be आणि 7Be चे समस्थानिक इतर घटकांप्रमाणे पृथ्वीच्या आतड्यांमध्ये तयार होत नाहीत तर वातावरणात - नायट्रोजन आणि ऑक्सिजनच्या केंद्रकांवर वैश्विक किरणांच्या क्रियेच्या परिणामी तयार होतात. या सिद्धांताची पुष्टी म्हणजे पाऊस, बर्फ, हवा, उल्का आणि सागरी गाळातील या समस्थानिकांच्या अशुद्धतेचा शोध मानला जाऊ शकतो. शिवाय, वातावरणातील 10Be, पाण्याचे खोरे (तळातील गाळांसह) आणि मातीचे एकूण प्रमाण सुमारे 800 टन आहे. वातावरणात उगम पावणारे (25 किलोमीटर उंचीवर), 10Be अणू, पर्जन्यवृष्टीसह, महासागरात प्रवेश करतात आणि तळाशी स्थिर होतात. 10Be सागरी गाळ आणि जीवाश्म हाडांमध्ये केंद्रित आहे, जे नैसर्गिक पाण्यातून धातू शोषून घेतात. अशा प्रकारे, तळापासून घेतलेल्या नमुन्यातील 10Be ची एकाग्रता आणि या समस्थानिकेचे अर्धे आयुष्य जाणून घेतल्यास, समुद्राच्या तळावरील कोणत्याही थराच्या वयाची गणना करणे शक्य आहे. सैद्धांतिकदृष्ट्या, हे सेंद्रिय अवशेषांचे वय निर्धारित करण्यासाठी देखील लागू झाले पाहिजे. जगप्रसिद्ध आणि सामान्यतः स्वीकृत रेडिओकार्बन पद्धत 105-108 वर्षांच्या श्रेणीतील नमुन्यांचे वय निर्धारित करण्यासाठी योग्य नाही (हे सर्व 14C च्या अर्धायुष्य आणि दीर्घकाळ टिकणारे समस्थानिक 40K, 82Rb, 232Th, 235U आणि मधील मोठ्या फरकाविषयी आहे). 10Be हे अंतर भरण्यास सक्षम आहे.

आणखी एक बेरिलियम रेडिओआयसोटोप, 7Be, खूप लहान आयुष्य "जगते" (त्याचे अर्धे आयुष्य फक्त 53 दिवस आहे). या कारणास्तव, पृथ्वीवरील त्याची रक्कम ग्रॅममध्ये मोजली जाते, आणि व्याप्ती अनेक विशिष्ट हेतूंपुरती मर्यादित आहे: हवामानशास्त्रात, या समस्थानिकेच्या एकाग्रतेचा अभ्यास करून, हवेच्या लोकांच्या हालचालीच्या सुरुवातीपासूनचा वेळ मध्यांतर निर्धारित केला जातो; रसायनशास्त्रात, 7Be रेडिओएक्टिव्ह ट्रेसर म्हणून वापरला जातो; औषधात - बेरिलियमच्या विषारीपणाशी लढण्याच्या शक्यतांचा अभ्यास करण्यासाठी.

स्वित्झर्लंडमध्ये घड्याळाचे झरे बनवण्यासाठी एलिनवार मिश्र धातु (निकेल, बेरिलियम, टंगस्टन) वापरतात. तसे, द्वितीय विश्वयुद्धाच्या इतिहासातील एक उत्सुक भाग या स्विस स्प्रिंग्सशी जोडलेला आहे. फॅसिस्ट जर्मनीचा उद्योग बेरिलियम कच्च्या मालाच्या सर्व मुख्य स्त्रोतांपासून वेगळा होता, व्यावहारिकदृष्ट्या या मौल्यवान रणनीतिक धातूचे संपूर्ण जागतिक उत्पादन युनायटेड स्टेट्सच्या हातात होते. जर्मन नेतृत्वाने बेरिलियम ब्राँझच्या तस्करीसाठी तटस्थ स्वित्झर्लंडचा वापर करण्याचा निर्णय घेतला - लवकरच अमेरिकन कंपन्यांना स्विस "वॉचमेकर्स" कडून अशा प्रमाणात ऑर्डर प्राप्त झाली जी येत्या पाचशे वर्षांपर्यंत जगभरातील घड्याळाच्या झरेंसाठी पुरेसे असेल. साहजिकच, असे कमकुवत झाकलेले खोटे पकडले गेले आणि ऑर्डरची पूर्तता झाली नाही, तथापि, फॅसिस्ट सैन्यासह सेवेत दाखल झालेल्या रॅपिड-फायर एअरक्राफ्ट मशीन गनच्या नवीनतम ब्रँडमध्ये बेरिलियम कांस्य स्प्रिंग्स दिसू लागले.

बेरिलियम हा एक विषारी रासायनिक घटक असूनही आणि त्यातील अनेक संयुगे विषारी आहेत हे असूनही, ही धातू एका अतिशय प्रसिद्ध उपचार कारकामध्ये आढळून आली. 1964 मध्ये, ताजिक एसएसआरच्या अकादमी ऑफ सायन्सेसचे उपाध्यक्ष, डॉक्टर ऑफ केमिकल सायन्सेस के. टी. पोरोशिन यांच्या नेतृत्वाखाली सोव्हिएत रसायनशास्त्रज्ञांच्या गटाने प्राचीन उपचार एजंट "मुमिजो" चे रासायनिक विश्लेषण केले. जसे हे दिसून आले की, हा एक जटिल रचनेचा पदार्थ आहे आणि ममीमध्ये असलेल्या अनेक घटकांपैकी बेरीलियम देखील आहे.

असे दिसून आले की इतर रत्नांपेक्षा कृत्रिम पन्ना मिळवणे अधिक कठीण आहे. वस्तुस्थिती अशी आहे की बेरील एक जटिल जटिल कंपाऊंड आहे. आणि तरीही, शास्त्रज्ञ नैसर्गिक परिस्थितींचे अनुकरण करण्यास सक्षम होते ज्यामध्ये खनिज "जन्म" होतो: प्रक्रिया अत्यंत उच्च दाब (150 हजार वातावरण) आणि उच्च तापमान (1550 ° से) वर होते. कृत्रिम पन्ना इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये वापरला जाऊ शकतो.

सेंट पीटर्सबर्गच्या खनन संग्रहालयात एक मनोरंजक प्रदर्शन आहे - दीड मीटर बेरील क्रिस्टल. हे केवळ त्याच्या प्रभावी आकारासाठीच नाही तर त्याच्या इतिहासासाठी देखील मनोरंजक आहे. 1942 च्या नाकेबंदीच्या हिवाळ्यात, जर्मन विमानाच्या शेलने इमारतीच्या छताला छेद दिला आणि मुख्य हॉलमध्ये स्फोट झाला. तुकड्यांनी खनिजाचे गंभीर नुकसान केले आणि असे दिसते की संग्रहालयाच्या प्रदर्शनात ते कधीही स्थान मिळवू शकणार नाही. तथापि, कला पुनर्संचयित करणार्‍यांच्या अनेक वर्षांच्या मेहनतीनंतर, दगड त्याच्या मूळ स्वरूपात पुनर्संचयित करण्यात आला. आता, सेंद्रिय काचेच्या प्लेटमध्ये एम्बेड केलेले फक्त दोन गंजलेले तुकडे आणि या प्रदर्शनाबद्दल सांगणारी स्पष्टीकरणात्मक प्लेट, त्या केसची आठवण करून देते.

बेरीलियममध्ये बरेच अद्वितीय गुण आहेत, त्यापैकी एक आश्चर्यकारक "ध्वनी प्रसारण" क्षमता आहे. तुम्हाला माहिती आहेच, हवेत आवाजाचा वेग 340 मीटर प्रति सेकंद आहे, पाण्यात - 1490 मीटर प्रति सेकंद आहे. बेरीलियममध्ये, एका सेकंदात 12,500 मीटर अंतर पार करून आवाजाने सर्व रेकॉर्ड मोडले!

बेरीलियमचे नाव खनिजाच्या नावावरून आले आहे - बेरील (प्राचीन ग्रीक βήρυλλος, beryllos), यामधून, हे नाव मद्रासपासून फार दूर नसलेल्या दक्षिण भारतातील बेलूर (वेल्लोरू) शहराच्या नावावरून आले आहे. प्राचीन काळापासून, भारतामध्ये पन्ना (विविध प्रकारचे बेरील) चे समृद्ध साठे ज्ञात आहेत.

इतिहासकार लिहितात की रोमन सम्राट नीरोला मोठ्या हिरव्या पन्नाच्या क्रिस्टलमधून सर्कसमध्ये ग्लॅडिएटर्सची लढाई पाहणे आवडते. आणि जेव्हा रोम, त्याच्याद्वारे पेटलेला, जळत होता, तेव्हाही, त्याने आपल्या पाचूतून पहात, उग्र आगीची प्रशंसा केली आणि अग्निचे रंग दगडाच्या हिरव्या रंगात गडद, ​​अशुभ जीभांमध्ये विलीन झाले.

कथा

बेरिलियमला ​​भविष्यातील धातू म्हटले जाते, परंतु त्याचा इतिहास शतकानुशतके मागे जातो. घटक क्रमांक चार असलेली खनिजे माणसाला अनेक हजार वर्षांपासून मौल्यवान दगड म्हणून ओळखली जातात - बर्याच काळापासून लोक एक्वामेरीन्स, पन्ना आणि बेरीलचे साठे शोधत आहेत आणि विकसित करत आहेत. त्यापैकी काही प्राचीन इजिप्तच्या प्रदेशात 17 व्या शतकाच्या पूर्वार्धात खणले गेले होते. e निर्जीव न्युबियन वाळवंटात - राणी क्लियोपेट्राच्या समृद्ध पन्नाच्या खाणींमध्ये - गुलामांनी त्यांच्या जीवाच्या किंमतीवर सुंदर हिरव्या क्रिस्टल्सचे उत्खनन केले. तांबड्या समुद्राच्या किनाऱ्यावर काफिल्यांवर मौल्यवान दगड वितरित केले गेले, तेथून ते युरोप, जवळ आणि सुदूर पूर्व - बायझँटाईन सम्राट, पर्शियन शाह, चिनी व्हॅन, भारतीय राजांच्या राजवाड्यांमध्ये पडले. बेरील हे नाव ग्रीक आणि रोमन (बेरील) प्राचीन लेखकांमध्ये आढळते. प्लिनी द एल्डरने त्याच्या नॅचरल हिस्ट्रीमध्ये बेरील आणि पन्नामधील समानता नोंदवली आहे: "बेरील, जर तुम्ही त्याबद्दल विचार केला तर, पन्ना (पन्ना) सारखाच स्वभाव आहे किंवा कमीतकमी अगदी समान आहे." नूबियापासून दूर असलेल्या रशियामध्येही, हा मौल्यवान दगड ओळखला जात होता - श्व्याटोस्लाव्हच्या इझबोर्निकमध्ये, बेरील "विरुलियन" या नावाने प्रसिद्ध आहे.

तथापि, मौल्यवान दगडांमध्ये लपलेला धातू बराच काळ सापडला नाही. ही वस्तुस्थिती आश्चर्यकारक नाही - अगदी आधुनिक शास्त्रज्ञ, आधुनिक उपकरणांसह सशस्त्र, ज्याच्या मदतीने तो कोणतीही संशोधन पद्धत (रेडिओकेमिकलपासून स्पेक्ट्रल विश्लेषणापर्यंत) लागू करू शकतो, बेरीलियम शोधणे खूप कठीण आहे. वस्तुस्थिती अशी आहे की ही धातू, त्याच्या अनेक गुणधर्मांमध्ये, अॅल्युमिनियम आणि त्याच्या संयुगे सारखी दिसते, त्यांच्या पाठीमागे खनिजांमध्ये लपलेली असते. १८ व्या शतकात सुरुवातीच्या शोधकर्त्यांना कोणत्या अडचणींचा सामना करावा लागला याची कल्पना करा! बर्‍याच शास्त्रज्ञांनी बेरीलचे विश्लेषण करण्याचा प्रयत्न केला आहे, परंतु त्यात असलेल्या नवीन धातूचा शोध लावणे कोणालाही शक्य झाले नाही. शोधानंतर सत्तर वर्षांनंतरही, बेरिलियम आणि अॅल्युमिनियमच्या समानतेमुळे स्वतः डी. आय. मेंडेलीव्हला बर्याच समस्या निर्माण झाल्या - तेराव्या घटकाशी समानतेमुळेच बेरीलियम 13.5 च्या अणू वस्तुमानासह त्रिसंयोजक धातू मानला जात असे, म्हणून, टेबलमध्ये त्याचे स्थान कार्बन आणि कार्बनच्या दरम्यान असावे. तथापि, या परिस्थितीमुळे घटकांच्या गुणधर्मांमधील नियमित बदलांमध्ये स्पष्ट गोंधळ निर्माण झाला आणि नियतकालिक कायद्याच्या शुद्धतेवर शंका निर्माण झाली. दिमित्री इव्हानोविच यांना खात्री पटली की तो बरोबर आहे, त्यांनी आग्रह धरला की बेरिलियमचे अणू वजन चुकीचे ठरवले गेले होते आणि ते घटक तीन नसून द्विसंयोजक होते, त्यात मॅग्नेशियाचे गुणधर्म होते. अशा प्रकारे युक्तिवाद करताना, मेंडेलीव्हने बेरीलियमला ​​दुसऱ्या गटात ठेवले आणि त्याला 9 अणु वजन दिले. असे घडले की लवकरच महान रशियन रसायनशास्त्रज्ञाच्या सर्व गृहितकांना त्याच्या पूर्वीच्या विरोधकांनी पुष्टी दिली - स्वीडिश रसायनशास्त्रज्ञ लारे फ्रेडरिक निल्सन आणि ओटो पीटरसन, ज्यांना पूर्वी ट्रायव्हॅलेन्सचे ट्रायव्हलन्स मानले गेले होते. त्यांच्या काळजीपूर्वक संशोधनातून असे दिसून आले की या घटकाचे अणू वजन 9.1 आहे. तर, बेरीलियमचे आभार - नियतकालिक प्रणालीतील एक "समस्या निर्माण करणारा" - सर्वात महत्वाच्या रासायनिक कायद्यांपैकी एक विजय झाला.

तथापि, आपण या धातूच्या शोधाच्या वस्तुस्थितीकडे परत जाऊ या. फ्रेंच क्रिस्टलोग्राफर आणि खनिजशास्त्रज्ञ रेने जस्ट ग्युय यांनी लिमोजेसमधील बेरीलच्या हिरव्या-निळ्या क्रिस्टल्स आणि पेरूमधील हिरवा स्फटिकांच्या नमुन्यांची तुलना करून, त्यांच्या कडकपणा, घनता आणि स्वरूपातील समानता लक्षात घेतली. हे पाहून त्यांनी फ्रेंच रसायनशास्त्रज्ञ निकोलस लुई व्होक्लिन यांना रासायनिक ओळखीसाठी या खनिजांचे विश्लेषण करण्याचे सुचवले. वॉकेलिनच्या प्रयोगांचे परिणाम आश्चर्यकारक होते - रसायनशास्त्रज्ञांना आढळले की दोन्ही खनिजांमध्ये केवळ अॅल्युमिनियम आणि सिलिकॉनचे ऑक्साईड नसतात, जसे की आधी ओळखले जात होते, परंतु एक नवीन "पृथ्वी" देखील आहे, जी अॅल्युमिनियम ऑक्साईडसारखे दिसते, परंतु, त्याच्या विपरीत, अमोनियम कार्बोनेटसह प्रतिक्रिया दिली आणि तुरटी दिली नाही. या फरकाचा वापर करून, वॉकेलिनने अॅल्युमिनियमचे ऑक्साइड आणि अज्ञात घटक वेगळे केले. 15 फेब्रुवारी, 1798 रोजी, फ्रेंच अकादमी ऑफ सायन्सेसच्या बैठकीत, वॉकेलिनने एक खळबळजनक घोषणा केली की बेरील आणि पन्नामध्ये त्याच्या गुणधर्मांमध्ये अॅल्युमिना किंवा अॅल्युमिनियम ऑक्साईडपेक्षा भिन्न "पृथ्वी" आहे. वॉकेलिनने खुल्या घटकाला त्याच्या क्षारांच्या गोड चवीमुळे (ग्रीकमध्ये "ग्लायकोस" - गोड) "विस्टेरिया" असे संबोधण्याचे सुचवले, परंतु प्रसिद्ध रसायनशास्त्रज्ञ मार्टिन हेनरिक क्लॅप्रोथ आणि अँडर्स एकेबर्ग यांनी हे नाव अयशस्वी मानले, कारण यट्रियम क्षारांना देखील गोड चव असते. या शास्त्रज्ञांच्या कार्यात, व्हौक्लिनने शोधलेल्या "पृथ्वी" ला बेरील म्हणतात. तथापि, 19व्या शतकातील वैज्ञानिक साहित्यात, नवीन घटकाला "ग्लिसियम", "विस्टेरियम" किंवा "ग्लुसिनियम" असे म्हणतात. रशियामध्ये, 19व्या शतकाच्या मध्यापर्यंत, या घटकाच्या ऑक्साईडला "स्वीट अर्थ", "स्वीट अर्थ", "स्वीट अर्थ" असे म्हटले जात असे आणि या घटकालाच विस्टरियम, ग्लाइसिनाइट, ग्लाइशियम, गोड पृथ्वी असे म्हणतात. आता हे नाव फक्त फ्रान्समध्ये संरक्षित आहे. हे लक्षात घेणे मनोरंजक आहे की 1814 पर्यंत, खारकोव्हचे प्राध्यापक एफ. आय. गिसे यांनी घटक क्रमांक चार बेरिलियम म्हणण्याचा प्रस्ताव दिला होता.

एका साध्या पदार्थाच्या रूपात, वॉकेलिनने शोधलेले मूलद्रव्य प्रथम 1828 मध्ये जर्मन रसायनशास्त्रज्ञ फ्रेडरिक वोहलर यांनी मिळवले, पोटॅशियमसह बेरिलियम क्लोराईड कमी केले. त्याच्यापासून स्वतंत्रपणे, त्याच वर्षी, बेरिलियम धातू फ्रेंच रसायनशास्त्रज्ञ अँटोइन बुसी यांनी त्याच पद्धतीने वेगळे केले. तथापि, परिणामी चूर्ण बेरिलियममध्ये मोठ्या प्रमाणात अशुद्धता होती, केवळ सात दशकांनंतर फ्रेंच माणूस पी. लेबो वितळलेल्या क्षारांच्या इलेक्ट्रोलिसिसद्वारे शुद्ध धातूचा बेरिलियम मिळवू शकला.

निसर्गात असणे

बेरिलियम हा एक सामान्यतः दुर्मिळ घटक आहे, पृथ्वीच्या कवच (क्लार्क) मध्ये या धातूची सरासरी सामग्री विविध अंदाजानुसार 6∙10-4% ते 2∙10-4% पर्यंत बदलते. शास्त्रज्ञ उच्च-ऊर्जा प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉनशी संवाद साधण्याच्या बेरिलियमच्या क्षमतेद्वारे अशा कमी प्रसाराचे स्पष्टीकरण देतात. या सिद्धांताचे समर्थन या वस्तुस्थितीद्वारे केले जाते की सूर्य आणि तार्‍यांच्या वातावरणात थोडे बेरिलियम आहे आणि आंतरतारकीय जागेत, जेथे विभक्त प्रतिक्रियांसाठी परिस्थिती प्रतिकूल आहे, त्याचे प्रमाण झपाट्याने वाढते. त्याच वेळी, बेरीलियम हे ट्रेस घटक नाही, कारण ते पेग्मॅटाइट खडकांमध्ये बेरीलच्या पृष्ठभागाच्या ठेवींचा एक भाग आहे, जे ग्रॅनाइटच्या घुमटांमध्ये तयार होणारे शेवटचे होते. या वस्तुस्थितीची पुष्टी ग्रॅनाइट पेग्मॅटाइट्स (ज्या मार्गाने, सर्व देशांमध्ये आढळतात) राक्षस बेरील्समधील सापडते - एक मीटर ते नऊ मीटर लांब आणि अनेक टन वजनाच्या. आग्नेय खडकांमध्ये चार घटकांपैकी बहुतेक प्लॅजिओक्लेसेसशी संबंधित आहेत, जेथे बेरिलियम सिलिकॉनची जागा घेते. तथापि, त्याची सर्वोच्च सांद्रता काही गडद रंगाची खनिजे आणि मस्कोविट (दहापट, कमी वेळा शेकडो ग्रॅम प्रति टन) साठी वैशिष्ट्यपूर्ण आहे. जर बेरिलियम अल्कधर्मी खडकांमध्ये जवळजवळ पूर्णपणे विरघळला असेल, तर अम्लीय खडकांच्या निर्मितीदरम्यान ते पोस्टमॅगमॅटिक उत्पादनांमध्ये - पेग्मेटाइट्स आणि न्यूमेटोलिथिक-हायड्रोथर्मल बॉडीजमध्ये जमा होऊ शकते. ऍसिड पेग्मॅटाइट खडकांमध्ये, बेरिलियमच्या महत्त्वपूर्ण एकाग्रतेची निर्मिती अल्बिटायझेशन आणि मस्कोविटायझेशनच्या प्रक्रियेशी संबंधित आहे. पेग्मॅटाइट्समध्ये, बेरीलियम स्वतःची खनिजे बनवते, परंतु त्यातील काही भाग (सुमारे 10%) आइसोमॉर्फिक स्वरूपात रॉक-फॉर्मिंग आणि किरकोळ खनिजे (क्वार्ट्ज, माइकस, मायक्रोक्लीन, अल्बाइट) मध्ये आढळतात. अल्कधर्मी पेग्मॅटाइट्समध्ये, बेरीलियम हे दुर्मिळ खनिजांच्या रचनेत कमी प्रमाणात असते: चकालोव्हाइट, युडिडाइमाइट, एनालसीम आणि ल्युकोफेन, जिथे ते अॅनिओनिक गटात समाविष्ट आहे. पोस्टमॅगमॅटिक सोल्युशन्स टंगस्टन, टिन, मॉलिब्डेनम आणि लिथियम यांच्या संयोगाने फ्लोरिनयुक्त उत्सर्जन आणि जटिल संयुगेच्या स्वरूपात मॅग्मामधून बेरिलियम बाहेर काढतात.

बेरिलियमच्या स्वतःच्या खनिजांच्या संख्येबद्दल कोणतेही अस्पष्ट मत नाही, परंतु हे निश्चितपणे स्थापित केले गेले आहे की त्यापैकी तीसपेक्षा जास्त आहेत, परंतु त्यापैकी फक्त सहा कमी किंवा कमी सामान्य मानले जातात. त्यापैकी सर्वात महत्वाचे म्हणजे बेरील 3BeO Al2O3 6SiO2, ज्यामध्ये अनेक रंगांचे प्रकार आहेत. म्हणून, उदाहरणार्थ, पाचूमध्ये सुमारे 2% क्रोमियम असते, ज्यामुळे त्याला हिरवा रंग मिळतो आणि चिमणीचा गुलाबी रंग मॅंगनीज (II) संयुगेच्या मिश्रणामुळे होतो. एक्वामेरीनचा निळा रंग लोह (II) अशुद्धतेमुळे असतो आणि सोनेरी पिवळा हेलिओडोर लोह (III) आयनांनी रंगलेला असतो. बेरीलच्या इतर जाती देखील ओळखल्या जातात, रंगात भिन्न असतात (गडद निळा, गुलाबी, लाल, फिकट निळा, रंगहीन इ.). बेरील व्यतिरिक्त, फिनाकाइट 2BeO SiO2, bertrandite 4BeO 2SiO2 H2O, हेल्विन (Mn,Fe,Zn)43S, क्रायसोबेरिल आणि डॅनलाइट ही बेरिलियमची औद्योगिकदृष्ट्या महत्त्वाची खनिजे मानली जातात.

समुद्राच्या पाण्यात बेरिलियमचे प्रमाण अत्यंत कमी आहे - 6∙10-7 mg/l. बेरीलियमचे ऑक्साइड आणि हायड्रॉक्साईड्स पाण्यात जवळजवळ अघुलनशील असतात; म्हणून, ते भूजलामध्ये प्रामुख्याने निलंबनाच्या स्वरूपात आढळतात (बहुतेकदा सेंद्रिय पदार्थांसह जटिल संयुगेमध्ये) आणि केवळ अंशतः विरघळलेल्या अवस्थेत. या कारणांमुळे, नैसर्गिक पाण्यात बेरीलियमची सामग्री कमी आहे - ट्रेसच्या पातळीवर (0.01-0.07 µg/l). अम्लीय पाण्यात, बेरिलियमचे प्रमाण जास्त असते, क्षारीय पाण्यात ते कमी असते. पाण्यात फ्लोरिन आणि सेंद्रिय पदार्थांची वाढलेली सामग्री बेरिलियमच्या संचयनास हातभार लावते आणि कॅल्शियमची उपस्थिती, त्याउलट, त्याचे संचय रोखते.

बेरिलियमची जागतिक नैसर्गिक संसाधने अंदाजे 80 हजार टन (बेरिलियम सामग्रीच्या बाबतीत) पेक्षा जास्त आहेत, त्यापैकी सुमारे 65% युनायटेड स्टेट्समध्ये केंद्रित आहे, जिथे मुख्य बेरिलियम कच्चा माल बर्ट्रांडाइट धातू आहे. इतर देशांपैकी चीन, रशिया आणि कझाकस्तानमध्ये बेरिलियमचा सर्वात मोठा साठा आहे. शिवाय, सोव्हिएत काळात, आधुनिक रशियाच्या भूभागावर अधिक बेरिलियमचे उत्खनन केले गेले - मालीशेव्हस्कॉय (स्वेरडलोव्हस्क प्रदेश), झाविटिन्स्कॉय (चिटा प्रदेश), एर्माकोव्स्कॉय (बुरियाटिया), पोग्रानिचनोये (प्रिमोर्स्की प्रदेश) ठेवी. तथापि, लष्करी-औद्योगिक कॉम्प्लेक्स कमी केल्यानंतर आणि नवीन अणुऊर्जा प्रकल्पांच्या निर्मितीसाठी कार्यक्रम कमी केल्यावर, बेरिलियमचे उत्पादन झपाट्याने कमी झाले, ज्यामुळे मालीशेव्हस्कोय आणि एर्माकोव्स्कॉय ठेवींमध्ये विकास थांबला आणि झाविटिमस्कोये ठेवींमध्ये लक्षणीय घट झाली. शिवाय, बहुतेक खाण केलेले बेरीलियम परदेशी देशांमध्ये विकले जाते, या धातूचे मुख्य ग्राहक युरोप आणि जपान आहेत.

अर्ज

शुद्ध बेरीलियम केवळ 19 व्या शतकाच्या अगदी शेवटी प्राप्त झाले या वस्तुस्थितीमुळे, त्याला बर्याच काळासाठी योग्य अनुप्रयोग सापडला नाही. म्हणून, 20 व्या शतकाच्या सुरुवातीच्या विविध संदर्भ पुस्तके आणि ज्ञानकोशांनी बेरिलियमबद्दल सांगितले: "याचा कोणताही व्यावहारिक उपयोग नाही." घटक क्रमांक चारचे अद्वितीय गुणधर्म वापरण्यासाठी वेळ लागला - सध्याच्या तंत्रज्ञानाच्या विकासासाठी वेळ. आणि जर XX शतकाच्या तीसव्या दशकात सोव्हिएत शिक्षणतज्ज्ञ ए.ई. फर्समनने बेरिलियमला ​​भविष्यातील धातू म्हटले, परंतु आता त्याला वर्तमानातील धातू म्हटले जाऊ शकते.

अॅल्युमिनियम, निकेल, मॅग्नेशियम, तांबे आणि इतर धातूंवर आधारित विविध मिश्रधातूंमध्ये मिश्रित जोड म्हणून मोठ्या प्रमाणात बेरिलियमचा वापर केला जातो. हे अॅडिटीव्ह उच्च कडकपणा, चांगली विद्युत चालकता, औष्णिक चालकता आणि मिश्रधातूंची ताकद, या मिश्रधातूंपासून बनवलेल्या उत्पादनांच्या पृष्ठभागावर गंजरोधक प्रदान करते. तंत्रज्ञानामध्ये सर्वात प्रसिद्ध आणि वापरलेले बेरिलियम कांस्य आहेत (यूएसएमध्ये 80 च्या दशकात 80% पर्यंत बेरिलियम तयार होते) - बेरिलियमसह तांबेचे मिश्र धातु. त्यांच्यापासून अनेक उत्पादने तयार केली जातात, ज्यात उच्च शक्ती, थकवा आणि गंज यांना चांगला प्रतिकार, महत्त्वपूर्ण तापमान श्रेणीमध्ये लवचिकता जतन, उच्च विद्युत आणि थर्मल चालकता आवश्यक असते. या मिश्रधातूच्या ग्राहकांपैकी एक म्हणजे विमानचालन उद्योग - असा अंदाज आहे की आधुनिक जड विमानात हजाराहून अधिक भाग बेरिलियम कांस्य बनलेले असतात. त्याच्या लवचिक गुणधर्मांमुळे, बेरिलियम कांस्य एक उत्कृष्ट वसंत सामग्री आहे. या सामग्रीचे बनलेले स्प्रिंग्स व्यावहारिकदृष्ट्या थकवा-मुक्त आहेत: ते 20 दशलक्ष लोड चक्रांचा सामना करू शकतात, तर सामान्य कार्बन स्टील स्प्रिंग्स 800-850 चक्रांनंतर अपयशी ठरतात. याव्यतिरिक्त, बेरीलियम कांस्य जेव्हा ते धातू किंवा दगडावर आदळतात तेव्हा ते चमकत नाहीत, या कारणास्तव ते स्फोटक कामात वापरल्या जाणार्‍या विशेष साधनांच्या निर्मितीसाठी वापरले जातात - खाणींमध्ये, पावडर कारखान्यांमध्ये, तेल डेपोमध्ये. बेरीलियम एनोबल इतर मिश्रधातूंचे मिश्रण, उदाहरणार्थ, मॅग्नेशियम आणि अॅल्युमिनियमवर आधारित: खूप कमी प्रमाणात बेरिलियम (पुरेसे 0.005%) वितळताना आणि कास्टिंग दरम्यान ज्वलन आणि ऑक्सिडेशनमुळे मॅग्नेशियम मिश्र धातुंचे नुकसान मोठ्या प्रमाणात कमी करते. बेरीलाइड्सचे कोणतेही कमी मनोरंजक गुणधर्म नाहीत - टॅंटलम, निओबियम, झिरकोनियम आणि इतर रीफ्रॅक्टरी धातूंसह बेरीलियमचे इंटरमेटॅलिक संयुगे. ही संयुगे अपवादात्मकपणे कठोर आणि ऑक्सिडेशनसाठी प्रतिरोधक आहेत आणि 1650 डिग्री सेल्सियस तापमानात दहा तासांपेक्षा जास्त काळ टिकू शकतात. लिथियमसह बेरिलियमचे मिश्र धातु मिळवणे हे आशादायक मानले जाते - ते पाण्यापेक्षा हलके असतील.

मिश्रधातूमध्ये बेरिलियमचा परिचय न करता इतर धातूंचा कडकपणा, ताकद आणि उष्णता प्रतिरोध वाढवणे शक्य आहे. अशा परिस्थितीत, बेरीलायझेशन वापरले जाते - प्रसाराद्वारे बेरिलियमसह स्टीलच्या भागाच्या पृष्ठभागाचे संपृक्तता. त्यानंतर, भागाचा पृष्ठभाग लोह आणि कार्बनसह बेरिलियमच्या घन रासायनिक संयुगाने झाकलेला असतो. फक्त 0.15...0.4 मिमी जाड, हे टिकाऊ संरक्षणात्मक लेप भागांना उष्णता प्रतिरोधक आणि समुद्राचे पाणी आणि नायट्रिक ऍसिडला प्रतिरोधक बनवते.

कमी अणू वस्तुमान, एक लहान थर्मल न्यूट्रॉन कॅप्चर क्रॉस सेक्शन (0.009 बार्न प्रति अणू), एक मोठा विखुरणारा क्रॉस सेक्शन आणि रेडिएशनला पुरेसा प्रतिकार यामुळे बेरिलियम हे न्यूट्रॉन मॉडरेटर्स आणि रिफ्लेक्टर्सच्या निर्मितीसाठी अणुभट्ट्यांमध्ये सर्वोत्तम सामग्री बनते. बेरिलियम आणि त्याच्या ऑक्साईडपासून नियंत्रक आणि परावर्तकांच्या निर्मितीमुळे अणुभट्ट्यांचे AZ लक्षणीयरीत्या कमी करणे, ऑपरेटिंग तापमान वाढवणे आणि आण्विक इंधन अधिक कार्यक्षमतेने वापरणे शक्य होते. एक्स-रे ट्यूबच्या खिडक्या बेरिलियमपासून बनवल्या जातात, त्याची उच्च एक्स-रे पारगम्यता (अॅल्युमिनियमपेक्षा 17 पट जास्त) वापरून. काही α-रेडिओअॅक्टिव्ह न्यूक्लाइड्स (रेडियम, पोलोनियम, ऍक्टिनियम, प्लुटोनियम) च्या मिश्रणात, बेरिलियमचा वापर ampoule न्यूट्रॉन स्त्रोतांमध्ये केला जातो, कारण त्यात α-कणांचा भडिमार करताना तीव्र न्यूट्रॉन उत्सर्जनाचा गुणधर्म असतो.

बेरिलियम आणि त्यातील काही संयुगे (द्रव अमोनियामधील द्रावणाच्या स्वरूपात, बेरिलियम हायड्राइडच्या स्वरूपात, द्रव अमोनियामध्ये बेरिलियम बोरोहायड्राइडचे द्रावण) उच्च विशिष्ट आवेगांसह एक आशादायक घन रॉकेट इंधन मानले जाते. बेरिलियम संयुगे धातूपेक्षा कमी अनुप्रयोग आढळले नाहीत: लेसर तंत्रज्ञानामध्ये, बेरिलियम अॅल्युमिनेटचा वापर सॉलिड-स्टेट एमिटर (रॉड्स, प्लेट्स) च्या निर्मितीमध्ये केला जातो. लिक्विड ऑक्सिजन किंवा फ्लोरिन ऑक्साईडने गर्भित केलेले बेरीलियम बोरोहायड्राइड आणि बारीक विखुरलेले बेरीलियम पावडर कधीकधी विशेषतः शक्तिशाली स्फोटके (HEs) म्हणून वापरले जातात. बेरीलियम फ्लोराइडचा वापर आण्विक तंत्रज्ञानामध्ये लहान न्यूट्रॉन फ्लक्सेस नियंत्रित करण्यासाठी वापरला जाणारा काच वितळण्यासाठी केला जातो. बेरिलियम ऑक्साईडमध्ये अनेक मौल्यवान गुणधर्म आहेत - उच्च अपवर्तकता (वितळण्याचा बिंदू 2570 ° से), महत्त्वपूर्ण रासायनिक प्रतिकार आणि उच्च थर्मल चालकता यामुळे, ही सामग्री अस्तर इंडक्शन भट्टीसाठी वापरली जाते, विविध धातू आणि मिश्र धातु वितळण्यासाठी क्रूसिबल बनवते. आण्विक अणुभट्ट्यांच्या इंधन घटकांच्या (इंधन रॉड्स) क्लेडिंगसाठी बेरीलियम ऑक्साईड ही मुख्य सामग्री आहे. शेवटी, या कवचांमध्ये न्यूट्रॉन फ्लक्सची घनता विशेषतः जास्त असते आणि उच्च तापमान, सर्वाधिक ताण आणि गंज होण्याच्या सर्व परिस्थिती असतात. युरेनियम गंज-प्रतिरोधक असल्याने आणि पुरेसे मजबूत नसल्यामुळे, त्याला विशेष कवचांनी संरक्षित केले पाहिजे, सामान्यतः बेरिलियम ऑक्साईडपासून.

उत्पादन

त्याच्या नैसर्गिक खनिजांपासून (प्रामुख्याने बेरील) बेरीलियम काढणे ही एक जटिल आणि महाग प्रक्रिया आहे ज्यामध्ये अनेक टप्प्यांचा समावेश आहे. शिवाय, मुख्य अडचण म्हणजे घटक क्रमांक चारला त्याच्या गुणधर्मांसारख्या स्थिर साथीदारापासून वेगळे करणे - अॅल्युमिनियम. अशा पृथक्करणासाठी अनेक पद्धती आहेत. उदाहरणार्थ, बेरीलियम ऑक्सिसेटेट Be4O(CH3COO)6, अॅल्युमिनियम ऑक्सिसेटेट + CH3COO– च्या उलट, एक आण्विक रचना आहे आणि गरम केल्यावर ते सहजपणे उदात्तीकरण करते. तथापि, उद्योगात अॅल्युमिनियमपासून बेरीलियम शुद्ध करण्यासाठी इतर पद्धती वापरल्या जातात.

पहिली सल्फेट पृथक्करण पद्धत आहे, ज्यामध्ये सोडियम कार्बोनेट Na2CO3 (सोडा) किंवा कॅल्शियम CaCO3 (चॉक) सह 750 ° से तापमानात एकाग्रतेला सिंटरिंग करणे समाविष्ट आहे, त्यानंतर एकाग्र गरम सल्फ्यूरिक ऍसिड H2SO4 सह सिंटरवर प्रक्रिया केली जाते. बेरिलियम, अॅल्युमिनियम आणि प्रारंभिक धातूच्या एकाग्रतेमध्ये समाविष्ट असलेल्या इतर घटकांच्या सल्फेट्सच्या परिणामी द्रावणापासून, अॅल्युमिनियम अमोनियम सल्फेट (NH4) 2SO4 च्या क्रियेद्वारे अॅल्युमिनियम अमोनियम अॅलमच्या स्वरूपात वेगळे केले जाते, उर्वरित द्रावण सोडियम हायड्रॉक्साईड NaOH च्या जास्त प्रमाणात हाताळले जाते. परिणामी, Na2 आणि सोडियम अल्युमिनेट असलेले द्रावण तयार होते. पुढे, जेव्हा हे द्रावण उकळले जाते तेव्हा हायड्रॉक्सोबेरिलेटच्या विघटनाच्या परिणामी, बेरिलियम हायड्रॉक्साइड बी (ओएच) 2 अवक्षेपित होते आणि अॅल्युमिनेट द्रावणात राहतात. बेरीलियम हायड्रॉक्साईड ट्रिब्युटाइल फॉस्फेटच्या सहाय्याने अशुद्धतेपासून शुद्ध केले जाते.

सल्फेट पद्धतीचा वापर बेरिलियमच्या दुसर्‍या बेरिलियम खनिज, बर्ट्रांडाइटमधून बेरिलियम काढण्यासाठी केला जातो. सल्फ्यूरिक ऍसिडचे द्रावण डायथिल-हेक्साइल फॉस्फोरिक ऍसिड असलेल्या केरोसीनसह काढले जाते. सेंद्रिय अंशावर (NH4)2CO3 च्या जलीय द्रावणाने प्रक्रिया केली जाते आणि लोह आणि अॅल्युमिनियमचे हायड्रॉक्साईड्स आणि हायड्रॉक्सोकार्बोनेट्स अवक्षेपित होतात, तर बेरिलियम (NH4)2 च्या स्वरूपात द्रावणात राहतो, जे द्रावण गरम झाल्यावर परिमाणात्मकपणे विघटित होते, 95 °C ♈ ♈ ♈ ♈ ♈ ♈ ♈ ♈ ♈ ♈ ♈ ♈ ♈ ♈ ♈ ♈ ♈ ♂ ♦ ♦ ♦ ♦ * 2. जेव्हा नंतरचे 165 डिग्री सेल्सिअस तापमानात कॅलक्लाइंड केले जाते तेव्हा बेरिलियम हायड्रॉक्साईड मिळते.

बी आणि अल वेगळे करण्याची दुसरी पद्धत फ्लोराइड आहे. या पद्धतीचे तंत्रज्ञान खालीलप्रमाणे आहे: सोडियम हेक्साफ्लोरोसिलिकेट Na2SiF6 सह एकाग्रता (कुचल बेरील) sintered (सुमारे 750 ° से तापमानात) आहे:

Be3Al2(SiO3)6 + 12Na2SiF6 → 6Na2SiO3 + 2Na3AlF6 + 3Na2 + 12SiF4

फ्यूजनच्या परिणामी, क्रायोलाइट Na3AlF6 तयार होतो - पाण्यात विरघळणारे एक संयुग, तसेच सोडियम फ्लोरोबेरिलेट Na2, जे पाण्यात विरघळते, ज्याला नंतर पाण्याने लीचिंग केले जाते. Be (OH) 2 हे सोडियम हायड्रॉक्साईड NaOH च्या क्रियेने परिणामी द्रावणातून प्रक्षेपित होते, ज्याच्या कॅल्सीनेशनवर BeO तयार होतो. काहीवेळा बेरीलियम हायड्रॉक्साइड चेलेटर्सच्या उपस्थितीत सल्फ्यूरिक ऍसिडमध्ये विरघळवून आणि नंतर अमोनियासह अवक्षेपण करून आणखी शुद्ध केले जाते. सोडियम हायड्रॉक्साईडच्या क्रियेनंतर उरलेल्या NaF असलेल्या सोल्युशनमध्ये, नंतरचा वापर करण्यासाठी Fe2(SO4)3 जोडला जातो आणि Na3 चा वापर केला जातो, ज्याचा उपयोग बेरीलचे विघटन करण्यासाठी देखील केला जातो, अंशतः Na2 बदलतो.

वरील पृथक्करण पद्धतींव्यतिरिक्त, बेरीलवर प्रक्रिया करण्याची ही पद्धत देखील ओळखली जाते. मूळ खनिज प्रथम K2CO3 पोटॅशमध्ये मिसळले जाते. या प्रकरणात, बेरिलेट K2BeO2 आणि पोटॅशियम अल्युमिनेट KAlO2 तयार होतात:

Be3Al2(SiO3)6 + 10K2CO3 → 3K2BeO2 + 2KAlO2 + 6K2SiO3 + 10CO2

पाण्याने लीच केल्यानंतर, परिणामी द्रावण सल्फ्यूरिक ऍसिडसह ऍसिडिफाइड केले जाते. परिणामी, सिलिकिक ऍसिडचा अवक्षेप होतो. पोटॅशियम तुरटी गाळण्यापासून पुढे उपसली जाते, त्यानंतर फक्त Be2+ आयन केशन्सच्या द्रावणात राहतात.

क्लोरीनेशन किंवा फॉस्जीनच्या क्रियेद्वारे बेरील उघडणे देखील ज्ञात आहे. BeF2 किंवा BeCl2 प्राप्त करण्यासाठी पुढील प्रक्रिया केली जाते.

BeC12 क्लोराईड किंवा BeF2 फ्लोराईड हे BeO ऑक्साईड किंवा बेरीलियम हायड्रॉक्साईड बी (OH) 2 मधून प्राप्त होते. फ्लोराइड 925-1325°C तापमानावर मॅग्नेशियमसह बेरिलियम धातूमध्ये कमी केले जाते:

BeF2 + Mg → MgF2 + Be

NaCl सह BeCl2 च्या मिश्रणाचे वितळणे 350 डिग्री सेल्सिअस तापमानात इलेक्ट्रोलिसिसच्या अधीन आहे. पूर्वी, बेरियम फ्लोरोबेरिलेट Ba च्या वितळण्याच्या इलेक्ट्रोलिसिसद्वारे बेरिलियम प्राप्त केले जात होते:

बा → BaF2 + Be + F2

एक किंवा दुसर्या पद्धतीने मिळवलेली धातू व्हॅक्यूममध्ये वितळली जाते. व्हॅक्यूम डिस्टिलेशनद्वारे बेरीलियम 99.98% च्या शुद्धतेपर्यंत शुद्ध केले जाते; कमी प्रमाणात, 10-4% पेक्षा जास्त अशुद्धता नसलेले प्लास्टिक बेरीलियम झोन वितळण्याद्वारे प्राप्त होते. कधीकधी शुध्दीकरणासाठी इलेक्ट्रोलाइटिक परिष्करण वापरले जाते.

बेरिलियमपासून रिक्त जागा आणि उत्पादने मिळविण्यासाठी, पावडर धातूशास्त्र पद्धती प्रामुख्याने वापरल्या जातात (या ठिसूळ धातूपासून उच्च-गुणवत्तेचे कास्टिंग तयार करण्यात अडचणीमुळे). या प्रकरणात, निष्क्रिय वातावरणात, बेरिलियम पावडरमध्ये ग्राउंड केले जाते आणि व्हॅक्यूममध्ये 1140-1180 °C तापमानात गरम दाबले जाते. पाईप्स, रॉड्स आणि बेरीलियमचे इतर प्रोफाइल 800-1050 °C (गरम एक्सट्रूझन) किंवा 400-500 °C (उबदार एक्सट्रूझन) वर एक्सट्रूझनद्वारे तयार केले जातात. बेरीलियम शीट्स 760-840 °C तापमानात गरम दाबलेल्या रिक्त किंवा बाहेर काढलेल्या पट्ट्या गुंडाळून मिळवल्या जातात. इतर प्रकारची प्रक्रिया देखील वापरली जाते - फोर्जिंग, स्टॅम्पिंग, रेखाचित्र.

भौतिक गुणधर्म

बेरीलियम एक ठिसूळ आहे, परंतु त्याच वेळी एक धातूचा शीनसह अतिशय कठोर, हलका राखाडी धातू आहे. बेरीलियममध्ये दोन स्फटिकासारखे बदल आहेत: α-बेरीलियम (कमी-तापमान बदल) मध्ये एमजी प्रकाराची षटकोनी बंद-पॅक केलेली जाळी आहे (ज्यामुळे गुणधर्मांची अॅनिसोट्रॉपी होते) पॅरामीटर्स a = 0.22866 nm, c = 0.35833 = 2nm; β-बेरीलियम (उच्च-तापमान बदल) मध्ये Fe प्रकाराची घन शरीर-केंद्रित जाळी आहे a = 0.25515 nm. α-बदलापासून β-बदलापर्यंतचे संक्रमण तापमान अंदाजे 1,277 °C आहे. घटक क्रमांक चार (tmelt) चा वितळण्याचा बिंदू 1,285 °C आहे, उत्कलन बिंदू (tboil) 2470 °C आहे. बेरिलियम हे सर्वात हलके घटकांपैकी एक आहे, घन अवस्थेत त्याची घनता फक्त 1.816 g/cm3 आहे, अगदी अॅल्युमिनियमसारखा हलका धातू (घनता 2/3 सेमी पेक्षा अर्धा आहे. शिवाय, द्रव अवस्थेत, बेरिलियमची घनता आणखी कमी असते (1287 °C वर, घनता 1.690 g/cm3 असते). बेरीलियममध्ये सर्व धातूंची सर्वाधिक उष्णता क्षमता आहे - 1.80 kJ / (kg K) किंवा 0.43 kcal / (kg ° C), उच्च थर्मल चालकता - 178 W / (m K) किंवा 0.45 cal / (cm se ° C) 50 ° C तापमानात, कमी विद्युतीय प्रतिरोधकता - μ3 cm खोली तापमान कमी - 6m-4 सेमी. बेरिलियम 10.3-131 (25-100 °C) च्या रेखीय विस्ताराचे गुणांक.

इतर अनेक घटकांप्रमाणेच, बेरीलियमचे बरेच भौतिक गुणधर्म धातूच्या गुणवत्तेवर आणि संरचनेवर अवलंबून असतात आणि तापमानासह स्पष्टपणे बदलतात. उदाहरणार्थ, अगदी थोड्या प्रमाणात परदेशी अशुद्धी देखील बेरिलियमला ​​जोरदारपणे भ्रष्ट करतात. बेरीलियमचे यांत्रिक गुणधर्म धातूच्या शुद्धतेवर अवलंबून असतात, धान्य आकार आणि पोत, प्रक्रियेच्या स्वरूपाद्वारे निर्धारित केले जाते. बेरिलियम खराब मशीन केलेले आहे आणि कार्बाइड साधनांचा वापर आवश्यक आहे. इतर हलक्या वजनाच्या सामग्रीच्या तुलनेत, बेरिलियममध्ये भौतिक आणि यांत्रिक गुणधर्मांचा एक अद्वितीय संयोजन आहे. विशिष्ट ताकद आणि कडकपणाच्या बाबतीत, ते इतर सर्व धातूंना मागे टाकते, हे फायदे 500-600 °C तापमानापर्यंत टिकवून ठेवते. बेरीलियमसाठी अनुदैर्ध्य लवचिकता (यंग्स मोड्यूलस) चे मॉड्यूलस 300 Gn/m2 किंवा 3.104 kgf/mm2 आहे (अॅल्युमिनियमपेक्षा 4 पट जास्त, टायटॅनियमच्या संबंधित पॅरामीटरपेक्षा 2.5 पट जास्त आणि स्टीलच्या तुलनेत एक तृतीयांश जास्त). बेरीलियमची तन्य शक्ती 200-550 MN/m2 (20-55 kgf/mm2) आहे, वाढवणे 0.2-2% आहे. प्रेशर ट्रीटमेंटमुळे बेरिलियम क्रिस्टल्सचे विशिष्ट पुनर्रचना होते, परिणामी अॅनिसोट्रॉपी होते आणि गुणधर्मांमध्ये लक्षणीय सुधारणा शक्य होते. रेखांकन दिशेतील तन्य शक्ती 400-800 MN/m2 (40-80 kgf/mm2) पर्यंत पोहोचते, उत्पादन शक्ती 250-600 MN/m2 (25-60 kgf/mm2) असते आणि सापेक्ष वाढ 4-12% पर्यंत असते. रेखांकनाच्या लंब दिशेने यांत्रिक गुणधर्म जवळजवळ बदलत नाहीत. आधी सांगितल्याप्रमाणे - बेरिलियम एक ठिसूळ धातू आहे - त्याची प्रभाव शक्ती 10-50 kJ/m2 (0.1-0.5 kgf m/cm2) आहे. बेरिलियमचे ठिसूळ अवस्थेपासून प्लास्टिकमध्ये संक्रमण तापमान 200-400 °C आहे. बेरीलियमसाठी ब्रिनेल कडकपणा 1060-1320 MPa आहे. बेरीलियम उच्च परमाणु वैशिष्ट्यांद्वारे वैशिष्ट्यीकृत आहे - धातूंमध्ये सर्वात कमी प्रभावी थर्मल न्यूट्रॉन कॅप्चर क्रॉस सेक्शन आणि त्यांच्यासाठी सर्वात जास्त विखुरणारा क्रॉस सेक्शन.

मोठ्या संख्येने फायद्यांसह, बेरिलियमचे अजूनही अनेक तोटे आहेत. प्रथम, ही या धातूची उच्च किंमत आहे, कच्च्या मालाची कमतरता आणि त्याच्या प्रक्रियेच्या जटिलतेशी संबंधित आहे आणि दुसरे म्हणजे, बेरिलियममध्ये थंड ठिसूळपणा खूप कमी आहे. तांत्रिक बेरीलियमची प्रभाव शक्ती 5 J/cm2 च्या खाली आहे. आणि तरीही, बेरिलियमच्या तांत्रिक फायद्यांचे अद्वितीय संयोजन ते विविध क्षेत्रांमध्ये एक अपरिहार्य सामग्री बनवते.

रासायनिक गुणधर्म

रासायनिक संयुगेमध्ये, बेरीलियम द्विसंवेदी आहे (बाह्य इलेक्ट्रॉन थराचे कॉन्फिगरेशन 2s2 आहे). त्याच्या रासायनिक गुणधर्मांच्या बाबतीत, बेरिलियम मुख्यत्वे अॅल्युमिनियमसारखे आहे, जे तिसऱ्या कालावधीत आणि नियतकालिक प्रणालीच्या तिसऱ्या गटात आहे, म्हणजेच उजवीकडे आणि खाली बेरिलियम आहे. ही घटना, ज्याला कर्ण समानता म्हणतात, काही इतर घटकांमध्ये देखील दिसून येते, उदाहरणार्थ, बोरॉन हे सिलिकॉनच्या अनेक रासायनिक गुणधर्मांमध्ये समान आहे. बेरिलियम आणि अॅल्युमिनियमच्या गुणधर्मांची जवळीक हे केशन चार्जच्या Be2+ आणि Al3+ आयनांच्या त्रिज्येच्या जवळजवळ समान गुणोत्तराने स्पष्ट केले आहे. घटक क्रमांक चार सामान्यत: एम्फोटेरिक असतो - त्यात धातू आणि नॉन-मेटल दोन्ही गुणधर्म असतात, परंतु धातूचे गुणधर्म प्रामुख्याने असतात. कॉम्पॅक्ट मेटॅलिक बेरिलियम खोलीच्या तपमानावर रासायनिकदृष्ट्या निष्क्रिय आहे - ते हवेत ऑक्सिडाइझ करत नाही (600 डिग्री सेल्सिअस तापमानापर्यंत), गरम आणि थंड पाण्याशी संवाद साधत नाही आणि त्याच्या पृष्ठभागावर बेरिलियम ऑक्साईड BeO ची संरक्षणात्मक फिल्म तयार झाल्यामुळे पाण्याच्या वाफेशी देखील संवाद साधत नाही, ज्यामुळे बेरिलियमला ​​निस्तेज रंग मिळतो. तथापि, जेव्हा 800 डिग्री सेल्सियस तापमानापेक्षा जास्त गरम केले जाते तेव्हा ते त्वरीत ऑक्सिडाइझ होते. बेरीलियम ऑक्साईड बीओ नैसर्गिकरित्या एक दुर्मिळ खनिज, ब्रोमेलाइट म्हणून उद्भवते. बेरिलियम हे हायड्रोक्लोरिक (HCl), पातळ सल्फ्यूरिक (H2SO4), हायड्रोफ्लोरिक ऍसिडमध्ये सहज विरघळते, एकाग्र सल्फ्यूरिक आणि पातळ नायट्रिक ऍसिडशी कमकुवतपणे प्रतिक्रिया देते जेव्हा गरम होते (HNO3) आणि एकाग्र नायट्रिक ऍसिडवर प्रतिक्रिया देत नाही - नंतरच्या बाबतीत, ऍसिड धातूचे पॅसिव्हेट करते. क्षारांच्या जलीय द्रावणात, बेरिलियम देखील हायड्रोजनच्या उत्सर्जनासह आणि हायड्रॉक्सोबेरिलेट्सच्या निर्मितीसह विरघळते:

+ 2NaOH + 2H2O → Na2 + H2 व्हा

400-500 डिग्री सेल्सिअस तपमानावर अल्कली वितळण्याची प्रतिक्रिया पार पाडताना, डायऑक्सोबेरिलेट्स तयार होतात:

Be + 2NaOH → Na2BeO2 + H2

बेरीलियम धातू अमोनियम बायफ्लोराइड NH4HF2 च्या जलीय द्रावणात वेगाने विरघळते. निर्जल BeF2 च्या निर्मितीसाठी आणि बेरीलियमच्या शुद्धीकरणासाठी ही प्रतिक्रिया तांत्रिकदृष्ट्या महत्त्वाची आहे:

व्हा + 2NH4HF2 → (NH4)2 + H2

जेव्हा बेरिलियम नायट्रोजन आणि अमोनियाशी 500-900 डिग्री सेल्सियसवर संवाद साधते तेव्हा Be3N2 नायट्राइड प्राप्त होते. खोलीच्या तपमानावर, बेरिलियम फ्लोरिनवर प्रतिक्रिया देते आणि इतर हॅलोजन (हॅलाइड्स तयार करते, जसे की BeHal2) आणि हायड्रोजन सल्फाइडसह गरम केल्यावर. बेरिलियम हॅलाइड्सपैकी सर्वात महत्वाचे म्हणजे त्याचे फ्लोराइड (BeF2) आणि क्लोराईड (BeCl2), जे बेरिलियम धातूंच्या प्रक्रियेसाठी वापरले जातात. कार्बन 1 700-2 100 ° से, बेरिलियम बी 2 सी कार्बाइड बनवते, फॉस्फरस 750 ° से - Be3P2 फॉस्फाइड पेक्षा जास्त. 700 ° से वरील व्हॅक्यूममध्ये, बेरिलियम KOH कमी करते, 270 ° C - BaO वर, 1075 ° C - MgO वर, 1400 ° C - TiO2 वर संबंधित धातूंना आणि 270 ° C - SiCl4 ते Si वर. बेरिलियम संपूर्ण तापमान श्रेणीवर हायड्रोजनवर व्यावहारिकरित्या प्रतिक्रिया देत नाही, तथापि, LiAlH4 सह बेरिलियम क्लोराईडची अप्रत्यक्ष कपात करून, बेरिलियम हायड्राइड (BeH2) प्राप्त झाले, हा पदार्थ 240 डिग्री सेल्सियस पर्यंत स्थिर आहे, नंतर गरम झाल्यावर ते हायड्रोजन सोडण्यास सुरवात करते. उच्च तापमानात, घटक #4 बेरीलाइड्स तयार करण्यासाठी बहुतेक धातूंवर प्रतिक्रिया देतो. द्रव अवस्थेत, मॅग्नेशियमचा अपवाद वगळता बेरीलियम अनेक धातूंमध्ये (Zn, Al, Fe, Co, Cu, Ni, इ.) विरघळते. बेरिलियम अॅल्युमिनियम आणि सिलिकॉनसह युटेक्टिक मिश्रधातू बनवते. घटक क्रमांक चार केवळ काही धातूंसह घन द्रावण तयार करतो, तांबे (वजनानुसार 2.75%), क्रोमियम (1.7%), निकेल (2.7%) सह मिश्र धातुंमध्ये सर्वात विद्रव्य. घटत्या तापमानासह विद्राव्यता मोठ्या प्रमाणात कमी होते, परिणामी बेरिलियम असलेले मिश्रधातू पर्जन्य कडक होण्यास सक्षम असतात. बेरिलियममधील अशुद्ध घटकांची विद्राव्यता अत्यंत कमी आहे.

बारीक विखुरलेली बेरीलियम पावडर सल्फर, सेलेनियम आणि टेल्युरियम वाफांमध्ये जळते. वातावरणातील हवेत प्रज्वलित केल्यावर, बेरीलियम पावडर तेजस्वी ज्योतीने जळते आणि ऑक्साईड आणि नायट्राइड तयार होतात. वितळलेले बेरीलियम बहुतेक ऑक्साईड्स, नायट्राइड्स, सल्फाइड्स आणि कार्बाइड्ससह प्रतिक्रिया देते. बेरिलियम वितळण्यासाठी एकमेव योग्य क्रूसिबल सामग्री म्हणजे बेरिलियम ऑक्साईड.

बेरीलियम क्षार अत्यंत हायग्रोस्कोपिक असतात आणि काही अपवाद वगळता (फॉस्फेट, कार्बोनेट) पाण्यात अत्यंत विरघळणारे असतात; त्यांचे जलीय द्रावण हायड्रोलिसिसमुळे अम्लीय असतात. अनेक जटिल ऑर्गनोबेरिल संयुगे ज्ञात आहेत, त्यापैकी काहींचे हायड्रोलिसिस आणि ऑक्सिडेशन स्फोटाने पुढे जाते.

या धातूसह पर्यावरणीय प्रदूषण देखील उद्योगाच्या विकासाशी संबंधित आहे आणि त्याशिवाय, सर्वात आधुनिक - परमाणु. अणुऊर्जेचे मोठे शक्तिशाली स्त्रोत असलेल्या उद्योगांमध्ये (बेरिलियम आण्विक अणुभट्ट्यांमध्ये स्त्रोत म्हणून काम करते), कारखाने आणि खाणींमध्ये, जेथे या घटकाची एकाग्रता 0.01 मिलीग्राम प्रति 1 मीटर 3 हवेपर्यंत पोहोचते, विषबाधाची चिन्हे आधीच लक्षात घेतली जाऊ शकतात. विषबाधाचे तीन अंश आहेत: मी - तथाकथित फाउंड्री ताप, 24 किंवा 48 तासांतून जातो; II - फुफ्फुसाचा विषारी जळजळ, काही वर्षांनंतरही दिसून येतो; III - तीव्र विषबाधा, ज्याला बेरिलियम किंवा औद्योगिक फुफ्फुस म्हणतात. आकडेवारी दर्शवते की अशा विषबाधांमागे 10 मृत्यू होतात. पहिले प्रकरण 1930 मध्ये आधीच नोंदवले गेले होते, परंतु नंतर 1 मीटर 3 हवेमध्ये फक्त 25 मिलीग्राम बेरिलियम होते.

बेरिलियम त्या गैर-किरणोत्सर्गी घटकांशी संबंधित आहे, ज्याचा वापर गेल्या 20 वर्षांत सुमारे 500% वाढला आहे, तर, उदाहरणार्थ, बोरॉन - 78%, - 50%, तांबे - 30%, मॅंगनीज - 45%, निकेल - 70%, - 44% ने.

या घटकाची उद्योगाची मागणी नाटकीयरित्या वाढली आहे आणि यामुळे डॉक्टर आणि पोषणतज्ञांना काळजी वाटते, विशेषत: बेरिलियमचा वापर रॉकेट इंजिनमध्ये, केवळ वातावरणीय संशोधनासाठी रॉकेटमध्येच नाही तर लष्करी उपकरणांमध्ये देखील केला जातो. हे ज्ञात आहे की वायुमंडलीय संशोधनासाठी रॉकेटमध्ये वर्षाला अनेक टन बेरिलियम वापरला जातो, परंतु लष्करी उपकरणांमध्ये किती? 1963 पासून, यूएसएसआर या घटकाची जागा घेऊ शकेल अशी सामग्री शोधत आहे.

बेरीलियम - आपल्या ग्रहावरील एक दुर्मिळ घटक - अनेक मौल्यवान गुणधर्म आहेत. ते खूप हलके आहे (लोखंडापेक्षा 4.5 पट हलके) आणि अल्फा कणांचा भडिमार केल्यावर तो न्यूट्रॉनचा समृद्ध स्रोत बनतो. एन्रिको फर्मीने या प्रयोगांमध्ये औषधे आणि बेरिलियमचा वापर केला ज्याने जगाला पहिली अणुभट्टी दिली.

बर्याच वर्षांपासून, फ्लोरोसेंट प्रकाशासह रंगीत पथदिवे झिंकसह बेरिलियमने भरलेले होते, जे नंतर हानिकारक ठरले. बेरिलियमला ​​गंज येत नाही. आणि आणखी एक मोठा फायदा: रॉकेट इंधन मिश्रणात सतत वापरल्या जाणार्‍या बेरिलियम पावडर, जळल्यावर मोठ्या प्रमाणात ऊर्जा सोडते.

परंतु त्यातील एक कमतरता त्याच्या सर्व फायद्यांपेक्षा जास्त आहे: ते विषारी आहे आणि अगदी कमी प्रमाणात. मोठ्या प्रमाणावर, ते स्त्रियांना प्रभावित करते, कधीकधी ते पुरुषांना नष्ट करते.

कोंबडीवरील प्रयोगातून असे दिसून आले आहे की बेरिलियम त्यांना घातक विष देते. जरी कोंबडी विषारी अंड्यांतून दिसली तरी ती विविध विकृती असलेल्या विचित्र होत्या. आणि बेरीलियम-विषयुक्त कोंबडीने सामान्यपेक्षा मोठी अंडी घातली, जणू त्यांना अशा प्रकारे विषापासून मुक्ती मिळवायची होती.

बेरिलियमसह पर्यावरणीय प्रदूषण देखील उद्योगाच्या विकासाशी संबंधित आहे. बेरिलियम अणुभट्ट्यांमध्ये न्यूट्रॉनचा स्रोत म्हणून काम करतो. जेथे या घटकाची एकाग्रता 0.01 मिलीग्राम प्रति 1 एम 3 हवेपर्यंत पोहोचते, तेथे विषबाधाची चिन्हे दिसू शकतात, तेथे तीन टप्पे आहेत:

* ताप फाउंड्री, जो 24-48 तासांतून जातो;

* फुफ्फुसांची विषारी जळजळ, जी बेरिलियम विषबाधानंतर काही वर्षांनी देखील होऊ शकते;

* क्रॉनिक बेरिलियम विषबाधा - बेरीलिओसिस किंवा औद्योगिक फुफ्फुसाचा सारकॉइडोसिस.

सांख्यिकी दर्शविते की अशा विषबाधांमागे साधारणपणे 10 मृत्यू होतात.

बेरिलियम हे किरणोत्सर्गी नसलेल्या घटकांचे आहे. परंतु अलीकडे त्याचा वापर सुमारे 500% वाढला आहे (बोरॉनचा वापर 78%, क्रोमियम 50%, तांबे 30%, मॅंगनीज 45%, निकेल 70%, जस्त 44% ने वाढला आहे).

बेरिलियम हा आपल्या ग्रहावरील दुर्मिळ घटक आहे. त्यात अनेक मौल्यवान गुणधर्म आहेत: ते खूप हलके आहे (लोखंडापेक्षा 4.5 पट हलके) आणि विशिष्ट परिस्थितीत न्यूट्रॉनचा समृद्ध स्रोत बनतो. अशाप्रकारे, एनरिको फर्मीने रेडियम आणि बेरिलियमची तयारी प्रयोगांमध्ये वापरली ज्याने जगाला पहिली अणुभट्टी दिली. बेरीलियम गंजत नाही!

बर्याच वर्षांपासून, रंगीत पथदिवे झिंकसह बेरीलियमने भरलेले होते, ज्याचा प्रकाश, नंतर दिसून आला, तो हानिकारक होता.

आणि बेरीलियमची आणखी एक मालमत्ता: रॉकेटसाठी इंधन मिश्रणात सतत वापरली जाणारी त्याची पावडर, ज्वलन दरम्यान मोठ्या प्रमाणात ऊर्जा सोडते. परंतु त्याचे सर्व फायदे एका दोषापेक्षा जास्त आहेत: बेरीलियम अगदी कमी प्रमाणात देखील विषारी आहे. लैंगिक कार्यांवर त्याचा हानिकारक प्रभाव पडतो.

संरक्षण उद्योगासह उद्योगात बेरीलियमचा सखोल वापर डॉक्टर, पोषणतज्ञ आणि देशाची लोकसंख्या गंभीरपणे चिंतेत आहे.

बेरिलियम हा एक विषारी रासायनिक घटक आहे. बेरीलियम मानवी शरीरात अन्न आणि फुफ्फुसाद्वारे प्रवेश करू शकतो. बेरीलियमचे सरासरी दैनिक सेवन 10-20 μg आहे. गॅस्ट्रोइंटेस्टाइनल ट्रॅक्टमध्ये विद्रव्य स्वरूपात प्रवेश केल्यावर, बेरीलियम फॉस्फेट्सशी संवाद साधतो आणि एक खराब विद्रव्य Be3(PO4)2 संयुग तयार करतो किंवा उपकला पेशींच्या प्रथिनांना मजबूत प्रोटीनमध्ये बांधतो. म्हणून, गॅस्ट्रोइंटेस्टाइनल ट्रॅक्टमध्ये बेरिलियमचे शोषण कमी आहे आणि प्राप्त झालेल्या रकमेच्या 4 ते 10% पर्यंत आहे. हे सूचक गॅस्ट्रिक ज्यूसच्या आंबटपणावर देखील अवलंबून असते. प्रौढ व्यक्तीच्या शरीरात बेरिलियमचे एकूण प्रमाण 0.4 ते 40 मायक्रोग्रामपर्यंत असते. बेरिलियम रक्त, हाडे आणि स्नायूंच्या ऊतींमध्ये (0.001-0.003 µg/g) आणि इतर अवयवांमध्ये सतत असते. हे स्थापित केले गेले आहे की फुफ्फुस, यकृत, लिम्फ नोड्स, हाडे आणि मायोकार्डियममध्ये बेरिलियम जमा केले जाऊ शकते. बेरीलियम शरीरातून प्रामुख्याने मूत्राने (90% पेक्षा जास्त) उत्सर्जित होते.

बेरीलियम फॉस्फरस-कॅल्शियम चयापचय नियमन मध्ये भाग घेऊ शकते, शरीराची रोगप्रतिकारक स्थिती राखते. हे स्थापित केले गेले आहे की बेरिलियम संयुगेची क्रिया अकार्बनिक फॉस्फेट्सच्या सहभागाशी संबंधित विविध जैवरासायनिक परिवर्तनांमध्ये स्पष्टपणे प्रकट होते.

अन्नामध्ये बेरिलियमची वाढलेली सामग्री बेरिलियम फॉस्फेटच्या निर्मितीमध्ये योगदान देते. हाडांच्या सर्वात महत्वाच्या भागातून फॉस्फेट पद्धतशीरपणे "हरण" करते - कॅल्शियम फॉस्फेट, बेरिलियम, ज्यामुळे हाडांचे ऊतक कमकुवत होते आणि त्याचा नाश होतो. हे प्रायोगिकरित्या ज्ञात आहे की प्राण्यांमध्ये या घटकाचा परिचय "बेरीलियम" रिकेट्स होतो. हे सिद्ध झाले आहे की हाडांच्या संरचनेत अगदी थोड्या प्रमाणात बेरिलियम देखील त्यांच्या मऊपणा (बेरीलियम) ठरतो. बेरिलियमच्या पॅरेंटरल प्रशासनाच्या ठिकाणी, आसपासच्या ऊतींचा नाश होतो, येथून बेरिलियम खूप हळू उत्सर्जित होतो. शेवटी, बेरिलियम कंकाल आणि यकृतामध्ये जमा होतो.

आधुनिक संकल्पनांनुसार, बेरीलियम एक विषारी, कार्सिनोजेनिक आणि म्युटेजेनिक घटक आहे. बेरीलियमचा रोगजनक प्रभाव 2 किंवा अधिक वेळा MPC पेक्षा जास्त असलेल्या एकाग्रतेमध्ये इनहेल केल्यावर दिसून येतो. 1 μmol/l च्या एकाग्रतेतील बेरिलियम क्षार विशेषतः अल्कधर्मी फॉस्फेटसची क्रिया रोखतात आणि इतर एन्झाईम्सवर निराशाजनक प्रभाव पाडतात. बेरिलियमच्या इम्युनोटॉक्सिक गुणधर्मांचा चांगला अभ्यास केला गेला आहे. पॅथॉलॉजीमध्ये, तीव्र आणि क्रॉनिक बेरिलियम विषबाधा ओळखली जाते. हे ज्ञात आहे, उदाहरणार्थ, शरीरातून बेरिलियम संयुगे काढून टाकणे (विशेषत: लिम्फॉइड प्रणालीच्या अवयवांमधून, जेथे ते जमा होतात) 10 वर्षांहून अधिक कालावधीत अत्यंत हळूहळू होते. कामाच्या ठिकाणी या घटकाच्या संपर्कात आलेल्या कामगारांच्या कुटुंबात बेरिलियमची उच्च पातळी आढळते.

शरीरात जादा बेरिलियमची चिन्हे

* फुफ्फुसाच्या ऊतींचे नुकसान (फायब्रोसिस, सारकोइडोसिस);

* त्वचेचे विकृती - एक्जिमा, एरिथेमा, त्वचारोग (जेव्हा बेरीलियम संयुगे त्वचेच्या संपर्कात येतात);

* बेरिलियम;

* फाउंड्री ताप (डोळे आणि श्वसनमार्गाच्या श्लेष्मल त्वचेची जळजळ);

* गॅस्ट्रोइंटेस्टाइनल ट्रॅक्टच्या श्लेष्मल झिल्लीचे क्षरण;

* मायोकार्डियम, यकृताचे बिघडलेले कार्य;

* स्वयंप्रतिकार प्रक्रिया, ट्यूमरचा विकास.

उत्पादन वातावरणात बेरिलियम यौगिकांच्या संपर्कामुळे पॅथॉलॉजीच्या विकासास प्रतिबंध करण्यासाठी, सुरक्षिततेच्या नियमांचे काटेकोरपणे पालन करणे आवश्यक आहे (श्वासोच्छ्वास यंत्राचा वापर, कपडे बदलणे इ.), संभाव्य त्रासदायक घटक (निकोटीन, थंड कोरडी हवा, फवारण्या) शरीरावरील प्रभाव दूर करणे. पॅथॉलॉजीच्या विकासाच्या एका विशिष्ट टप्प्यावर, नोकरी बदलणे आवश्यक असू शकते.

बेरिलियम सतत वनस्पतींमध्ये आढळते, तसेच प्राणी जीवांमध्ये, म्हणजे. ते एक अशुद्ध अल्ट्रामायक्रोइलेमेंट आहे. बेरिलियमच्या जैविक भूमिकेचा पुरेसा अभ्यास झालेला नाही. हे ज्ञात आहे की बेरिलियम संयुगे विषारी आहेत आणि अनेक रोगांना कारणीभूत ठरतात (बेरीलियम रिकेट्स, बेरिलिओसिस इ.). बेरिलियमचे अस्थिर संयुगे विशेषतः विषारी असतात. आधीच वर चर्चा केल्याप्रमाणे, शारीरिक प्रक्रियांवर Be 2+ आयनचा नकारात्मक प्रभाव त्याच्या रासायनिक गुणधर्मांद्वारे स्पष्ट केला जाऊ शकतो (बायोलिगँड्ससह मजबूत बंध तयार करण्याची क्षमता आणि बेरिलियम फॉस्फेटची चांगली विद्राव्यता).

मॅग्नेशियम औपचारिकपणे मॅक्रोन्यूट्रिएंट आहे. शरीरातील त्याची एकूण सामग्री 0.027% (सुमारे 20 ग्रॅम) आहे. मानवी शरीरात मॅग्नेशियमची स्थलाकृति खालीलप्रमाणे आहे: मॅग्नेशियम डेंटिन आणि दात मुलामा चढवणे, हाडांच्या ऊतींमध्ये सर्वात जास्त प्रमाणात केंद्रित आहे. हे स्वादुपिंड, कंकाल स्नायू, मूत्रपिंड, मेंदू, यकृत आणि हृदयामध्ये देखील जमा होते. प्रौढ व्यक्तीमध्ये, मॅग्नेशियमची दैनिक आवश्यकता सुमारे 0.7 ग्रॅम असते. मॅग्नेशियम आयन, पोटॅशियम आयनप्रमाणे, एक इंट्रासेल्युलर केशन आहे.

जैविक द्रव आणि शरीराच्या ऊतींमध्ये, मॅग्नेशियम एक्वा आयनच्या स्वरूपात आणि प्रथिने-बद्ध अवस्थेत दोन्ही प्रमाणात आढळते.<: 10~2 %, т. е. по сущности это микроэлемент.

तांदूळ. मानवी शरीरातील आयआयए-समूहाच्या एस-एलिमेंट्सची टोपोग्राफी

पेशींच्या आत मॅग्नेशियम आयनची एकाग्रता बाह्य द्रव्यांच्या तुलनेत अंदाजे 2.5-3 पट जास्त असते. मॅग्नेशियम आयन मानवी शरीरात महत्त्वपूर्ण जैविक भूमिका बजावतात. आयनच्या लहान त्रिज्यामुळे आणि उच्च आयनीकरण ऊर्जेमुळे, Mg 2+ आयन कॅल्शियम आयनपेक्षा अधिक मजबूत बंध तयार करतात आणि म्हणूनच एन्झाइमॅटिक प्रक्रियांसाठी अधिक सक्रिय उत्प्रेरक आहे. विविध एंझाइमॅटिक प्रणालींचा भाग असल्याने, मॅग्नेशियम आयन हा त्यांचा अपरिहार्य घटक आणि सक्रियक आहे (कार्बोक्सीपेप्टिडेस, कोलिनेस्टेरेस आणि काही इतर एंझाइम्स मॅग्नेशियम आयनसाठी विशिष्ट आहेत).

एटीपीचे हायड्रोलिसिस, अनेक एंजाइमॅटिक प्रतिक्रियांशी संबंधित, ज्याच्या परिणामी हायड्रोफॉस्फेट आयन एचपीओ 4 2- तयार होतो आणि मोठ्या प्रमाणात ऊर्जा सोडली जाते, एमजी 2+ आयनच्या अनिवार्य अतिरिक्ततेसह होते.

कॅल्शियम

कॅल्शियम हे मॅक्रोन्यूट्रिएंट आहे. शरीरातील त्याची एकूण सामग्री 1.4% आहे / मानवी शरीराच्या प्रत्येक पेशीमध्ये कॅल्शियम आढळते. मोठ्या प्रमाणात कॅल्शियम हाडे आणि दातांच्या ऊतींमध्ये आढळते. सरासरी, प्रौढ व्यक्तीने दररोज 1 ग्रॅम कॅल्शियमचे सेवन केले पाहिजे, जरी कॅल्शियमची आवश्यकता फक्त 0.5 ग्रॅम आहे. हे या वस्तुस्थितीमुळे होते की अन्नासोबत दिलेले कॅल्शियम केवळ 50% आतड्यांमध्ये शोषले जाते. तुलनेने खराब शोषण हे कमी प्रमाणात विरघळणारे कॅल्शियम फॉस्फेट Ca 3 (PO 4) 2 आणि फॅटी ऍसिडचे कॅल्शियम लवण यांच्या गॅस्ट्रोइंटेस्टाइनल ट्रॅक्टमध्ये तयार होण्याचा परिणाम आहे.

शरीरात, कॅल्शियम आयनची एकाग्रता हार्मोन्सद्वारे नियंत्रित केली जाते.

प्रौढ व्यक्तीच्या हाडे आणि दातांमध्ये, सुमारे 1 किलो कॅल्शियम अघुलनशील क्रिस्टलीय खनिजाच्या स्वरूपात असते - हायड्रॉक्सीलापेटाइट Ca 10 (PO 4) b (OH) 2, ज्याची निर्मिती कॅल्शियम आयन फॉस्फेट आयनांशी संवाद साधतात तेव्हा होते.

रक्त आणि लिम्फमध्ये, कॅल्शियम आयनीकृत आणि नॉन-आयनीकृत स्थितीत आढळते - प्रथिने, कर्बोदकांमधे, इ. यौगिकांमध्ये. रक्त गोठण्याच्या यंत्रणेमध्ये अनेक टप्पे असतात, त्यापैकी बरेच आयनीकृत Ca 2+ च्या उपस्थितीवर अवलंबून असतात. कॅल्शियम आयन मज्जातंतूंच्या आवेगांच्या प्रसारामध्ये, स्नायूंचे आकुंचन, हृदयाच्या स्नायूंच्या नियमनमध्ये सक्रियपणे गुंतलेले असतात.

सेलच्या आत आणि बाहेर कॅल्शियम आयनचे प्रमाण अनुक्रमे 10 -6 आणि (2.25-2.8) 10 -3 mol/l आहे. कॅल्शियम व्यावहारिकपणे सेलच्या आत वापरला जात नसल्यामुळे, ते शरीरात, हाडे, दातांमध्ये एक बांधकाम साहित्य म्हणून कार्य करते. सांगाडा हे शरीरातील कॅल्शियमचे मुख्य भांडार आहे.

कॅल्शियम क्लोराईडचा वापर मॅग्नेशियम क्षार, तसेच ऑक्सलेट आणि फ्लोराईड आयनांसह विषबाधा करण्यासाठी केला जातो. पहिल्या प्रकरणात औषधाचा वापर शरीरातील कॅल्शियम आणि मॅग्नेशियम आयनच्या अदलाबदलीवर आधारित आहे आणि दुसऱ्या प्रकरणात, कॅल्शियम ऑक्सलेट आणि फ्लोराईडच्या गैर-विषारी, खराब विद्रव्य संयुगे तयार करण्यावर आधारित आहे.

कॅल्शियम कार्बोनेट CaCO3 मध्ये अँटासिड आणि शोषक प्रभाव असतो. हे पोटाच्या वाढीव आंबटपणासह तोंडी लिहून दिले जाते, कारण ते हायड्रोक्लोरिक ऍसिड तटस्थ करते:

CaCO3 (t) + 2HC1 (लोहाचा रस) \u003d CaCl 2 (p) + H 2 O (g) + CO 2 (g)

कॅल्शियम सल्फेट (जळलेले जिप्सम) फ्रॅक्चरसाठी प्लास्टर कास्ट तयार करण्यासाठी, तसेच दंत प्रोस्थेटिक्ससाठी इंप्रेशन सामग्री तयार करण्यासाठी वापरले जाते.

किरणोत्सर्गी समस्थानिक Ca देखील औषधात वापरला जातो. या समस्थानिकेच्या मदतीने, शरीरातील कॅल्शियमचे शोषण आणि वितरण, शरीराच्या सामान्य जीवनात हाडांमध्ये त्याचे संचय आणि उत्सर्जन आणि विविध पॅथॉलॉजीजचा अभ्यास केला गेला.