Бериллий — это четвертый элемент таблицы Менделеева, обладающий чрезвычайно странными свойствами. У него всего четыре электрона, причем все они расположены на s-орбиталях, и никаких свободных мест для новых электронов у него нет. Поэтому в химические реакции бериллий вступает неохотно, разве что встретится ему элемент, способный отобрать электроны, — вроде галогена. Бериллий по всем приметам металл, но его атомы, помимо металлической, связаны еще и ковалентной связью, что сказывается на механических свойствах: бериллий твердый — может резать стекло, — и хрупкий. А еще он чрезвычайно легкий.
1. Человечеству бериллий известен с древности в качестве бериллиесодержащих минералов — не одно тысячелетие люди искали и разрабатывали месторождения аквамаринов, изумрудов и бериллов. Так, например, существуют упоминания о том, что еще во времена фараонов разрабатывались изумрудные прииски в Аравийской пустыне. Однако за привлекательной внешностью бериллов «разглядеть» новый элемент удалось лишь в конце XVIII века. Как новый элемент бериллий был открыт в виде берилловой земли (оксида ВеО) французским химиком Луи Вокленом в 1798 году. Металлический бериллий (в виде порошка) действием металлического калия на хлористый бериллий впервые получили в 1828 году Фридрих Велер и Антуан Бюсси независимо друг от друга, однако металл содержал очень большое количество примесей. Чистый бериллий удалось выделить лишь в 1898 году путем электролиза бериллиево-фтористого натрия, сделал это П. Лебо.
2. Латинское название Beryllium происходит от латинского обозначения берилла — основного минерала, из которого получают бериллий. В свою очередь «берилл» восходит к греческому βήρυλλος, что означает приблизительно следующее: «драгоценный цвета морской воды камень».
3. Бериллий — это один из самых твердых металлов в чистом виде, хотя и хрупкий.
4. Казалось бы, следуя в ряду за литием, который становится жидким уже при нагреве до 180оС и предшествуя в столбце магнию, плавящемся при 650оС, он не должен выдерживать высокие температуры. Ан нет, его температура плавления — 1283оС, что лишь на 367 градусов меньше, чем у железа.
5. Его содержание в земной коре 4—6•10-4% — это в два раза больше, нежели свинца. Другое дело, что бериллий — весьма рассеянный элемент.
6. Всего извлекаемые запасы бериллия оценены в 80 тысяч тонн, причем 65% находится в США, а мировое производство составляет по разным оценкам от 150 до 300 тонн в год и сосредоточено в США, КНР, РФ и Казахстане.
7. Скорость распространения звука через бериллий в 2-3 раза превышает скорость распространения звука в других металлах.
8. Фторид бериллия (BeF2) используется в атомной технике для варки стекла. Кроме того, в атомных реакторах из бериллия изготовляют отражатели нейтронов.
9. Во время Второй мировой войны немецкая промышленность была отрезана от основных источников бериллиевого сырья и испытывала острую нехватку данного металла. Производство бериллиевой бронзы, которая требовалась для создания пружин скорострельных авиационных пулеметов, фактически полностью находилось под контролем США. Тогда немецкие промышленники решили использовать в своих целях нейтральную Швейцарию для контрабандного ввоза бериллиевой бронзы. Американские фирмы получили от якобы швейцарских часовщиков заказ на такое её количество, которого хватило бы на часовые пружины всему миру на пару столетий вперёд. Немецкий план был разгадан.
10. Небольшая добавка бериллия в сталь резко увеличивает и ее сопротивление усталости: так, обычная автомобильная рессора выдерживает 700—800 тысяч толчков, а из стали с добавкой бериллия — почти в двадцать раз больше. Еще инструмент из бериллиевой бронзы при ударе не дает искры, в отличие от стального. Это важно для проведения работ в пожароопасном месте, например в шахте, на нефте- или газоприиске. А прочность такого инструмента вполне сопоставима со стальным.
11. В том же «Буране» и американских шаттлах из бериллия были сделаны такие ответственные узлы, как рамы остекления кабины, трубчатые фермы, балки крепления агрегатов и приборов. Примером использования бериллия в космических аппаратах служат станции «Венера-Галлея» — ее сварные трубчатые фермы крепления солнечных батарей, корпуса приборов, валы, кронштейны крепления поворотного устройства к станции и вакуум плотное двухкоординатное поворотное устройство приборного блока. Особенно важную роль сыграли термоэлементы в спускаемых аппаратах станций серии «Венера», которые обеспечивали работу приборов при температуре 500оС и давлении в 100 атмосфер. Чувствительные приборы помещали в оболочки из бериллия, и по мере возрастания температуры на траектории спуска и выдержки на поверхности планеты тепло аккумулировалось в этих термостабилизаторах. Впервые несколько бериллиевых стабилизаторов было установлено на космическом аппарате «Венера-5». В дальнейшем количество бериллиевых деталей увеличивалось, а на космических станциях «Венера-8» — «Венера-15» их установили около 150 штук. В результате ресурс активной работы приборов на поверхности этой горячей планеты был увеличен в два-три раза.
12. В начале 30-х годов немецкие физики Вальтер Боте и Герберт Беккер, бомбардируя бериллий альфа-частицами, обнаружили очень слабые, но обладающие значительной проникающей силой лучи: они проходили через слой свинца толщиной несколько сантиметров. Вскоре Джеймс Чедвик доказал, что это поток электрически нейтральных частиц. Так был открыт нейтрон. А бериллий показал себя прекрасным генератором нейтронов, в этом качестве его используют и по сей день.
13. Правда ли, что рудой для получения бериллия служат драгоценные камни? Да. Например, изумруд можно рассматривать как бериллиевую руду — именно этому элементу драгоценный камень обязан своим зеленым цветом. Есть он и в других самоцветах: меняющем цвет с зеленого на красный при различном освещении александрите, лазурном аквамарине, вишнево-красном воробьевите, зеленом хризоберилле и некоторых других. Все эти камни — разновидности минерала берилла, который и служит одним из основных источников промышленного производства бериллия. Собственно, и открыли бериллий благодаря анализу российских бериллов, которые французский геолог, член- корреспондент Академии наук Эжен Патрен привез из Барнаула, а добыли их в районе Усть-Каменогорска, ныне отошедшего к Казахстану. Патрен подарил камни Луи Воклену, и в 1797 году тот нашел в составе берилла «сладкую землю» — поэтому назвал образующий ее элемент глицинием. Так многие французы до сих пор называют бериллий. Общераспространенное же название предложил в 1814 году Фердинанд (в крещении Федор Иванович) Гизе, профессор Харьковского университета.
14. При попадании в организм половина бериллия выводится достаточно быстро, однако четверть его отлагается в почках, остальное — в костях, где замещает магний. Бериллий в организме вызывает болезнь — бериллиоз. Различают два вида бериллиоза. Острый возникает при попадании в организм растворимых солей бериллия: отек легких, сухой кашель, затрудненное дыхание, возможен летальный исход. В легких случаях возможно полное излечение, поскольку необратимых изменений не происходит. Иное дело хронический бериллиоз: в ткани вокруг мелких сосудов и бронхов образуются мелкие гранулемы, подобные туберкулезным. Процесс этот идет скрытно, может проявиться через недели, а может развиваться годами, вплоть до 15 лет, когда человек уже давным-давно перестал работать с бериллием. Не случайно немецкие химики прозвали его «чертовым металлом».
15. В СССР все производства бериллия получили статус вредных, с соответствующими льготами для сотрудников и с повышенными мерами безопасности при работе с ним. Прежде всего были предусмотрены меры защиты от попадания пыли бериллия и его оксида, а также паров в организм человека как на предприятии, так и за его пределами. Благодаря им, например, на Ульбинском металлургическом комбинате (Казахстан) за год в атмосферу попадает не более 300 граммов бериллия. Это значительно меньше тех нескольких тонн бериллия, которые вылетают за год из трубы угольной ТЭЦ среднего размера. Как ни странно, в США меры охраны здоровья рабочих на бериллиевых производствах гораздо менее строгие.
