Берилій – мешканець з четвертої клітини
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
Серед безлічі хімічних елементів в природі є такі, без яких не було б життя на Землі. Це – кисень, водень, вуглець, азот. Є елементи-трудівники, що з незапам’ятних часів працюють на людину, – мідь, залізо, свинець, олово. Але природа подарувала ще й такі елементи, практичну цінність яких ми усвідомили лише недавно, а тепер вже не мислимо без них розвитку науки і техніки. Про один з них, про берилій, ми і поговоримо в нашій статті.
… Камінь цей – краси незвичайної. Недарма заради нього ще три тисячі років тому в надрах Аравійської пустелі пробивали шахти. В їх темній глибині працювали сотні рабів, на дотик витягуючи з породи дорогоцінні кристали. Смарагд, смарагдос, зуммуруд, змурі – так звучить на різних мовах ім’я цього яскраво-зеленого мінералу, що володів, на думку древніх, не тільки красою, але й силою таємничою.
Відомий був з давніх-давен і ще один мінерал, правда, більш скромний. Настільки скромний, що часом з великих кристалів його робили деталі колон в древніх храмах, а в Іспанії… навіть одвірки. Втім, благородне походження цього жовтувато-зеленого каменю не викликало сумнівів у древніх греків, що наділили його гідним ім’ям «беріллос», що означає «блискучий».
Пізніше з’ясувалося, що яскраво зелений смарагд і жовтувато зелений берил, рожевий воробьевит, жовтий геліодор і навіть непостійний александрит, який протягом одного лише дня міняє своє забарвлення (як сказав Н. С. Лесков, в ньому «ранок зелений, а вечір червоний…»), – рідні брати в одному сімействі мінералів. А ріднить їх окис берилію – легкого металу з четвертої клітини таблиці Менделєєва.
Відкриття берилію
Не відразу, до речі, вдалося йому потрапити в цю четверту клітину. Відкрив новий елемент в 1798 році французький хімік Л. Н. Воклен. Але лише через сто років хіміки зуміли виділити металевий берилій в чистому вигляді. Всілякі домішки утруднювали точне визначення його фізико-хімічних властивостей. Саме тому берилій довго не міг знайти свого місця в періодичній таблиці. Висловлювався навіть сумнів у правильності періодичного закону. Лише в 1884 році шведські хіміки Л. Ф. Нільсон і О. Петерсон підвели підсумок багаторічної дискусії: «… Ми повинні відмовитися від раніше захищеної нами думки, що берилій тривалентний елемент… Одночасно ми визнаємо правильність періодичного закону і в цьому важливому випадку».
Фізичні та хімічні властивості берилію
Легкість і міцність, твердість і жорсткість, висока жаро- і корозієстійкість – мимо цих якостей не могла пройти техніка. Цифри красномоніше слів: берилій в 1,5 рази легше алюмінію, в 3 рази міцніший за сталь. Жаростійкий і жорсткий, як титан, але легше і міцніше його. За електропровідністю берилій близький до «лідерів» в електротехніці – міді та срібла. Окислюватися він починає лише при 800 °С, а плавитися – при 1300 °С. Кожна з його властивостей – не найвища в своїй категорії, але поєднання їх в одному елементі унікальне.
Застосування берилію
Почавши працювати в механічній техніці – в підшипниках і шестернях, пружинах і безіскровому інструменті, берилій прийшов в авіацію і космонавтику, ядерну фізику і біологію та став тут незамінним. Гальмівні диски коліс в надзвукових літаках і особливо відповідальні вузли в газотурбінних двигунах, жароміцні екрани на космічних кораблях і металеві присадки до ракетного палива – все це берилій.
Бомбардуючи берилієву мішень альфа-частками, фізики відкрили нейтрон. І, нарешті, берилій «вторгається» в техніку ядерних реакторів: застосовуватися він може, по суті, у всіх основних вузлах – в конструкціях і оболонках тепловидільних елементів, як сповільнювач і відбивач нейтронів, та й в ядерному паливі.
«Каменем надії» називали в давнину берил. Метал з «каменю надії» виправдав і навіть перевершив мрії і надії багатьох поколінь вчених, які прагнули розкрити таємницю зелених кристалів.
Автор: Ю. Слюсарев.