Berillio

Generale
Nome, Simbolo, N° Atomico			Berillio, Be, 4
Serie chimica			metalli alcalino terrosi
Gruppo, Periodo, Blocco			2 (IIA), 2, s
Densità, Durezza			1848 kg/m3, 5,5
Colore			grigio-bianco metallico
Proprietà atomiche
Peso atomico			9,01218 amu
Raggio atomico			112 pm
Raggio covalente			90 pm
Raggio di van der Waals			sconosciuto
Configurazione elettronica			He2s2
e- per livello energetico			2, 2
Stato di ossidazione			2 (amfoterico)
Struttura cristallina			Esagonale
Proprietà fisiche
Stato di aggregazione			solido (diamagnetico)
Punto di fusione			1551,15 K, (1278 °C)
Punto di ebollizione			3243,15 K, (2961 °C)
Volume molare			4,85 ×10-3 m3/mol
Entalpia di vaporizzazione			292,4 kJ/mol
Entalpia di fusione			12,2 kJ/mol
Pressione del vapore			4180 Pa
Velocità del suono			13000 m/s
Varie
ElettronegativitÃ			1,57 (Scala di Pauling)
Capacità calorica specifica			1825 J/(kg*K)
Conducibilità elettrica			31,3 10-6 ohm
Conducibilità termica			201 W/(m*K)
Prima energia di ionizzazione			899,5 kJ/mol
Seconda energia di ionizzazione			1757,1 kJ/mol
Terza energia di ionizzazione			14848,7 kJ/mol
Isotopi stabili
iso	NA	TD	DM	DE	DP
7Be	sintetico	53,12 giorni	ε	0,862	7Li
9Be	100%	Be è stabile con 5 neutroni
10Be	tracce	1.51×106anni	β-	0,556	10B
iso = isotopo
NA = abbondanza in natura
TD = tempo di dimezzamento
DM = modalità di decadimento
DE = energia di decadimento in MeV
DP = prodotto del decadimento

Il Berillio è l'elemento chimico della tavola periodica degli elementi, che ha come simbolo Be e come numero atomico il 4. Un elemento bivalente, tossico, il berillio è un metallo alcalino terroso, color girgio accaio, forte, leggero ma fragile. E' usato principalmente come agente rafforzante nelle leghe (Rame-berillio).

Table of contents

1 Caratteristiche 2 Applicazioni 3 Storia 4 Disponibilità 5 Isotopi 6 Precauzioni 7 Effetti sulla salute

Caratteristiche

Il Berillio ha uno dei punti di fusione più alti tra i metalli leggeri. Il fattore di elasticità di questo metallo leggero è di circa 1/3 superiore a quello dell'acciaio. Possiede un'eccellente conducibilità termica, è diamagnetico e resite agli attacchi dell'acido nitrico concentrato. E' altamente permeabile ai raggi X, e rilascia neutroni se viene colpito da particelle alfa, così come dal radio o dal polonio (circa 30 neutroni per milione di particelle alfa). A temperatura e pressione standard il berillio resiste all'ossidazione se esposto all'aria (anche se la sua capacità di scalfire il vetro è probabilmente dovuta alla formazione di un sottile strato di ossido).

Applicazioni

• Il berillio è usato come legante nella produzione di Rame-berillio (grazie alla sua capacità di assorbire grandi quantità di calore). Le leghe Rame-berillio sono usate in un'ampia gamma di applicazioni per via della loro conducibilità elettrica e termica, alta resistenza e durezza, proprietà diamagnetiche, oltre che alla resistenza a corrosione e fatica. Queste applicazioni includono la produzione di: elettrodi per la saldatura a punto, molle, attrezzi che non producono scintille e contatti elettrici.
• Grazie alla loro rigidezza, leggerezza e stabilità dimensionale in un ampio raggio di temperature, le leghe Rame-berillio sono usate nell'industria aerospaziale e militare come materiali strutturali leggeri per la fabbricazione di aerei supersonici, missili, veicoli spaziali e satelliti per telecomunicazioni.
• Sottili fogli di berillio vengono usati negli strumenti diagnostici a raggi X per filtrare la luce visibile e permettere solo ai raggi X di venire rilevati.
• Nel campo della litografia a raggi X, il berillio viene usato per la riproduzione di circuiti stampati microscopici.
• Poichè ha un basso assorbimento termale (neutronico) sulla sezione trasversale, l'industria nucleare usa il berillio nei reattori come moderatore e riflettore di neutroni.
• Il berillio è inoltre utilizzato nella costruzione di giroscopi, parti di computer, molle per orologeria e strumenti dove leggerezza, rigidità e stabilità dimensionale sono richieste.
• L'ossido di berillio è utile in molte applicazioni che richiedono un eccellente conduttore di calore, con alta forza e durezza, un alto punto di fusione, e che agisca come isolante elettrico.
• Composti al berillio venivano usati per nei tubi delle lampade a fluorescenza, ma il loro utilizzo venne cessato a causa della berilliosi che colpiva gli operai addetti alla loro produzione.

Storia

Il nome berillio deriva dal greco beryllos, berillo. Un tempo veniva chiamato glucinium (dal greco glykys, Dolce), A causa del sapore dei suoi sali. Questo elemento fu scoperto da Vauquelin nel 1798 come ossido nel berillo e negli smeraldi. Friedrich Wöhler; e A. A. Bussy isolarono indipendentemente il metallo nel 1828 facendo reagire il potassio con il cloruro di berillio.

Disponibilità

Il berillio si trova in 30 diversi minerali, i più importanti dei quali somo: bertrandite, berillo, crisoberillo, e fenacite. Forme preziose di berillo sono l'acquamarina e lo smeraldo. Le più importanti fonti commerciali di berillio e dei suoi composti sono il berillo e la bertrandite. Attualmente, il grosso della produzione di questo elemento è ottenuta riducendo il fluoruro di berillio con il magnesio. Il berillio non fu disponibile in grosse quantita fino al 1957.
Isolmento
BeF₂ + Mg --> MgF₂ + Be

Isotopi

Il berillio ha solo un isotopo stabile, Be-9. Il berillio cosmogenico (Be-10) è prodotto nell'atmosfera terrestre dalla spallazione di ossigeno e azoto da parte dei raggi cosmici. Poichè il berillio tende a esistere in soluzioni con pH inferiore a 5,5 (e la maggior parte dell'acqua pioavana ha pH inferiore a 5), entra in soluzione con la pioggia ed è da essa trasportato sulla superficie terrestre. Man mano la precipitazione diventa più alcalina, il berillio esce dalla soluzione. Il berillio cosmogenico si accumula quindi sulla superficie del suolo dove, il suo tempo di decadimento relativamente lungo (1,5 milioni di anni), gli permette una lunga resistenza prima di decadere in B-10. Il Be-10 e i suoi sottoprodotti sono stati usati per esaminare l'erosione del suolo, la formazione del suolo dalla regolite e la formazione di terreno lateritico, così come per lo studio delle variazioni nell'attività solare e dell'età dei ghiacciai.

Il fatto che il Be-7 e il Be-8 sono instabili ha profonde conseguenze cosmologiche, in quanto significa che elementi più pesanti del berillio non possono essere stati prodotti dalla fusione nucleare durante il big-bang. Inoltre i livelli di energia nucleare del berillio-8 sono tali per cui il carbonio può essere prodotto all'interno delle stelle rendendo la vita possibile.

Precauzioni

Il berillio e i suoi sali sono sostanze tossiche e potenzialmente cancerogene. La berilliosi cronica è una malattia polmonare granulomatosa causata dall'esposizione al berillio. La berilliosi acuta, in forma di pneumotisi chimica venne segnalata per la prima volta in Europa nel 1933 e negli Stati Uniti nel 1943. Casi di berilliosi cronica furono per primi descritti nel 1946 tra i lavoratori di fabbriche per la produzione di lampadine a fluorescenza nel Massachusetts. La berilliosi cronica ricorda la sarcoidosi in molti aspetti, e la distinzione tra le due è spesso difficile.

Anche se l'uso di composti al berillio nei tubi a fluorescenza è stato cessato nel 1949, il rischio di esposizione al berillio esiste nell'industria aerospaziale e nucleare, nella raffinazione del metallo di berillio, nella fusione di leghe contenenti berillio, nella produzione di apparecchi elettronici e nel trattamento di altri materiali che lo contengono.

I primi ricercatori assaggiavano il berillio e i suoi composti al fine di verificarne la presenza attraverso la caratteristica dolcezza. I moderni apparati diagnostici non necessitano più di queste procedure rischiose e non bisogna in alcun modo ingerire la sostanza. Il berillio e i suoi composti devono essere maneggiati con la massima cura e speciali precauzioni devono essere prese durante lo svolgimento di attività che possono produrre il rilascio di polvere di berillio (il tumore ai polmoni è un possibile risultato di una prolungata esposizione alla polvere di berillio).

Questa sostanza può essere maneggiata in sicurezza se si seguono certe procedure. Nessun tentativo di maneggiare il berillio deve essere fatto prima di aver familiarizzato con le corrette procedure.

Effetti sulla salute

Il berillio è dannoso se inalato. gli effetti dipendono dai tempi e dalla quantità di esposizione. Se i livelli di berillio nell'aria sono sufficientemente alti (più di 1000 μg/m³), si può andare incontro a una condizione che ricorda la polmonite ed è chiaamta berilliosi acuta.

Alcune persone (1-15%) sviluppano una sensibilità al berillio. Questi individui possono sviluppare una reazione infiammatoria alle vie respiratorie. Questa condizione viene chiamata berilliosi cronica, è può manifestarsi molti anni dopo l'esposizione a livelli di berillio superiori alla norma (maggiori di 0.2 μg/m³). Questa malattia fa sentire deboli e stanchi, e può causare difficoltà nella respirazione. Può anche provocare anorressia, perdita di peso e portare, in casi avanzati, a problemi cardiaci. Alcune delle persone sensibili al berillio possono non manifestare sintomi. In generale la popolazione non rischia di contrarre la berilliosi acuta o cronica, in quanto i livelli di berillio normalmente nell'aria sono molto bassi (0.00003-0.0002 μg/m³).

Nessun caso di effetti dovuti all'ingestione di berillio è stato seganlato sugli esseri umani, poichè lo stomaco e l'intestino ne assorbono pochissimo. Ulcere sono state riscontrate in cani sottoposti a una dieta contenente berillio. Il contatto del berillio con delle lesioni sulla pelle può provocare eruzioni o ulcerazioni.

L'esposizione al berillio per lunghi periodi può incrementare i rischi di sviluppare il cancro ai polmoni.

L'agenzia internazionale per la ricerca sul cancro (IARC) ha stabilito che il berillio è una sostanza cancerogena. L'agenzia americana EPA ha stimato che un'esposizione a vita a 0.04 μg/m³ di berillio può risultare in una possibilità su mille di sviluppare il cancro.

Non esistono studi degli effetti dell'esposizione al berillio sulla salute dei bambini. E' probabile che questi siano simili a quelli riscontrati negli adulti ma non si sa se i bambini abbiano una sensibilità differente.

Non si sa inoltre se l'esposizione al berillio possa provocare diffetti alla nascita o in altre fasi dello sviluppo. Gli studi condotti sugli animali non hnno portato a prove conclusive.

Il berillio può essere misurato nelle urine e nel sangue. Il livello riscontrato non è indicativo di quanto recente sia stata l'esposizione. I livelli di berillio possono essere misurati anche in campioni di pelle e polmoni.

Un altro test sanguigno, il test di proliferazione dei linfociti da berillio, individua la sensibilità al berillio ed è un valore predittivo della berilliosi cronica.

I livelli tipici di berillio che le industrie possono rilasciare nell'aria sono nell'ordine di 0.01 μg/m³, in media su un periodo di 30 giorni.

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