Свойства бериллия и его соединений

Краткие исторические сведения

Электролитические способы

Нормальные потенциалы рубидия и цезия очень отрицательны: - 2,99 и -3,02 В значит, практическое значение может иметь получение рубидия и цезия только электролизом расплавленных солей. Однако в отличие от металлургии лития электролиз в металлургии рубидия и цезия не имеет большого применения.

Электролиз хлорида цезия затруднен тем, что наряду с металлом образуется субхлорид. Поэтому в качестве исходного продукта использовался CsCN, который плавится при более низкой температуре. Лучшие результаты получены при электролизе расплава смеси CsCN : Ba(CN)₂ = 4:1 (мол.).

4.3. Металлургия бериллия

Открыт в 1797 г. французским химиком Вокеленом, который выделил оксид бериллия из минерала берилла. Спустя 30 лет, в 1828 г. Велер впервые получил металлический бериллий восстановлением хлорида бериллия калием. Металл был сильно загрязнен примесями. Более чистый бериллий удалось получить в 1898 г. Лебо электролизом расплава, содержащего фтороберрилат калия. Производство бериллия, его соединений и сплавов возникло в 20 – 30 гг. ХХ в.

Физические свойства. Бериллий - металл светло-серого цвета, самый легкий из конструкционных металлов. Атомный номер – 4, атомная масса - 9,013, плотность 1,847 г/см³, температура плавления 1285 °С, температура кипения 2450 ± 50 °С, теплота плавления 1090 – 1150 кДж/г (самая большая среди металлов). Также следует отметить значительную электропроводность (35 - 45 % от электропроводности меди); проницаемость бериллия для рентгеновских лучей в 16 - 17 раз выше проницаемости алюминия; высокую удельную прочность (сохраняет прочность вплоть до 600 °С)

Химические свойства. Типично амфотерен, т.е. обладает свойствами и металла, и неметалла. Однако металлические свойства все же преобладают.

Взаимодействие с кислородом. В сухом воздухе не окисляется до 600 ^оС (образуется защитная пленка). При 900 – 1000 ^оС быстро окисляется.

Взаимодействие с азотом. Реагирует медленно выше 650 ^оС с образованием нитрида Be₃N₂.

Взаимодействие с водородом. Не реагирует вплоть до температуры плавления.

Взаимодействие с углеродом. Расплавленный бериллий реагирует с образованием карбида Be₂C.

Взаимодействие с галогенидами. Реагируют с бериллием при нагревании (300 – 500 ^оС) с образованием BeX₂ (X – галоген).

Взаимодействие с водой. Чистый металл устойчив до 100 ^оС. Металл с примесями в присутствии ионов хлора, сульфат-ионов и др. корродирует.

Взаимодействие с кислотами. Растворяется в HCl, H₂SO₄, при нагревании в HNO₃, на холоду медленно корродирует в разбавленной HNO₃.

Взаимодействие с щелочами. Растворяется в растворах едких щелочей с образованием бериллата Me₂BeO₂.

Соединения бериллия и их свойства. В соединениях бериллий проявляет степени окисления +1 и +2. Наиболее устойчивая степень окисления +1.

Соединения с кислородом. Оксид бериллия - ВеО (белого цвета) тугоплавкое соединение (t_пл = 2550 °С), высокой химической прочности, высокой теплопроводности, практически нерастворим в кислотах и не реагирует с расплавленными металлами. Применяют для футеровки бессердечниковых индукционных печей и тиглей для плавки различных металлов и сплавов, в производстве стекла.

Гидроксид бериллия Ве(ОН)₂ - выделяется из растворов при рН = 6 – 8, обладает амфотерными свойствами: при растворении в кислотах образуются растворы солей бериллия, при растворении в щелочах - бериллаты Ме₂ВеО₂. Растворяется в карбонате аммония с образованием комплексного карбоната (NH₄)₂[Be(CO₃)₂], который при кипячении раствора разлагается с выделением малорастворимого основного карбоната BeCO₃·nBe(OH)₂·mH₂O

Соли бериллия. Сульфат бериллия BeSO₄ - хорошо растворимая в воде соль. С сульфатом аммония, соответствующий двойной сульфат бериллия сохраняет высокую растворимость в растворах сульфата аммония. Это используют в технологии для отделения алюминия от бериллия.

Хлорид бериллия BeCl₂ - белое кристаллическое вещество, на воздухе быстро поглощает влагу, хорошо растворимо в воде, температура плавления = 405 - 440 °С, температура кипения = 487 °С

Фторид бериллия BeF₂ - бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимо в воде, температура плавления = 790 °С, температура кипения = 1327 °С. Фторид бериллия образует с фторидами щелочных металлов и аммония комплексные соли. В технологии важную роль играют соли Na₂BeF₄ и (NH₄)₂BeF₄. Термическим разложением фторобериллата аммония при 900°С получают BeF₂.

Бериллиды - интерметаллические соединения, отличающиеся тугоплавкостью, низкой плотностью, стойкостью против окисления до 1500 - 1600 °С. Наибольший интерес представляют бериллиды тугоплавких металлов: ZnBe₁₃ (t _пл ~ 1930 °С); TaBe₁₇ (t _пл = 1980 °С); МоВе₁₂ (t _пл = 1700 °С).

Соли органических кислот. Бериллий образует основные соли с рядом органических кислот с общей формулой Ве₄О(RСОО)₆, которые получают действием органических кислот на гидроксид бериллия. В технологии используют оксиацетат бериллия Ве₄О(СН₃СОО)₆. Соль возгоняется без разложения при 360 - 400 °С.