Quelles sont les propriétés du béryllium ?
Le béryllium, dont le numéro atomique est 4, appartient au deuxième cycle du deuxième groupe principal d'éléments, et est également l'élément métallique alcalino-terreux le plus léger. Le béryllium métal est gris acier, son point de fusion est de 1283 DEG C, son point d'ébullition de 2570 DEG C, sa densité de 1,848g/cm. Le béryllium naturel possède trois isotopes : le béryllium 7, le béryllium 8 et le béryllium 10. Le 9Be est le seul nucléide stable du béryllium. Le minerai de béryllium compte plus de 30 sortes, le béryl (3BeO - AlO3 - 6SiO2), la phénacite (2BeO - SiO2), le chrysobéryl (BeO - Al2O3) ont une valeur économique, c'est la ressource la plus riche en béryllium des États-Unis. Premier membre des métaux alcalino-terreux, le béryllium fait partie des métaux légers rares. Il présente une faible densité, un point de fusion élevé, un module d'élasticité élevé, une grande résistance à la traction, d'excellentes propriétés thermiques, une bonne stabilité dimensionnelle, une faible section transversale d'absorption des neutrons, une transmission des rayons X et d'autres performances excellentes ; c'est un matériau indispensable dans l'industrie aérospatiale, aéronautique, électronique et nucléaire, généralement appelé "super métal", "pointe métallique".
Propriétés du béryllium
Propriétés physiques
Le béryllium est un métal rare et léger, dont la densité atomique est faible (seulement 1,847 g/cm). Le point de fusion est plus élevé (1283 DEG C). Le béryllium a un arrangement dense de six côtés. La transition de phase a lieu à 1254 DEG C, ce qui correspond à la structure du bêta-Be. Le béryllium possède la plus grande capacité thermique de tous les métaux. À température ambiante, la chaleur spécifique est de 1,8828 J/gK, et le béryllium absorbe plus de chaleur que les autres métaux, et cette propriété demeure jusqu'au point de fusion. La conductivité thermique du béryllium à température ambiante est de 0,15kW/(m.K). Le coefficient de dilatation thermique du béryllium est similaire à celui de l'acier inoxydable et de l'alliage Ni-Co, et la diffusivité thermique est également bonne.
La réflectivité du béryllium à la lumière visible est de 50 %, la réflectivité de la lumière ultraviolette est de 55 % et la réflectivité de l'infrarouge est de 98 %. La transmittance des rayons X est élevée, c'est un ingrédient essentiel des fenêtres à rayons X.
Le module d'élasticité du béryllium est très élevé (309 000 MPa), environ 4 fois celui de l'aluminium, 2,5 fois celui du titane et 1,5 fois celui de l'acier. La rigidité spécifique est environ 6 fois supérieure à celle de l'acier, de l'aluminium et du titane. En outre, le taux d'absorption des neutrons thermiques du béryllium est le plus faible de tous les métaux, tandis que la section transversale de diffusion est très importante.
En outre, le béryllium est un métal léger gris acier. Le béryllium est plus dur que ses homologues, contrairement au calcium, au strontium et au baryum, qui peuvent être coupés au couteau.
Propriétés chimiques
Le béryllium est un métal très réactif, qui a une grande affinité avec l'oxygène et peut réagir avec l'oxygène à température ambiante pour produire une fine pellicule d'oxyde protectrice à sa surface. Lorsque la température est inférieure à 600 degrés, le béryllium à l'air sec peut être oxydé pendant une longue période ; si la température est supérieure à 600 DEG C, le taux d'oxydation augmente progressivement. Lorsque la température atteint 800 DEG C, le degré d'oxydation n'est pas très grave lorsqu'il reste peu de temps.
Le béryllium et le lithium peuvent former une couche d'oxyde protectrice dans l'air, ce qui les rend également très stables. Il est insoluble dans l'eau froide, légèrement soluble dans l'eau chaude, soluble dans l'acide chlorhydrique dilué, l'acide sulfurique dilué et la solution d'hydroxyde de potassium, ainsi que dans l'hydrogène. Le béryllium métallique présente une résistance évidente à la corrosion par rapport au sodium métallique sans oxygène, même à des températures plus élevées. L'état de valence du béryllium est positif, ce qui entraîne la formation de polymères et d'une classe de composés covalents dotés d'une grande stabilité thermique.
La nature anormale du béryllium
La structure de la couche d'électrons de valence de l'atome de Be est 2S (2), son rayon atomique est de 89pm, le rayon de l'ion Be (2+) est de 31pm, et l'électronégativité du Be est de 1,57. Le béryllium ayant un rayon atomique et un rayon ionique très petits, son électronégativité est relativement élevée, de sorte que la tendance à la liaison covalente du béryllium est importante, contrairement à d'autres éléments de la famille qui forment principalement des composés ioniques. Par conséquent, le béryllium présente souvent des propriétés anormales distinctes des autres éléments de la même famille.
(1) Le béryllium forme facilement un film protecteur compact en raison de sa surface, mais il ne réagit pas avec l'eau, alors que d'autres métaux comme le magnésium, le calcium, le strontium et le baryum réagissent facilement avec l'eau.
(2) L'hydroxyde de béryllium est bisexué, alors que les autres éléments ont une forte alcalinité ou une alcalinité d'hydroxyde.
(3) Les sels de béryllium sont fortement hydrolysés pour former l'ion tétraédrique [Be (H2O) 2]2+, et la liaison Be-O est forte, ce qui affaiblit la liaison O-H, de sorte que les ions béryllium hydratés ont tendance à perdre des protons :
Les sels de béryllium sont acides dans l'eau pure. Les sels des éléments de la même famille (sauf le magnésium) ne s'hydrolysent pas.
