Берилій

Сполуки берилію як коштовного каміння були из;

вестны ще давнини. З давніх-давен люди шукали і разраба;

тывали родовища аквамаринів, смарагдів і берилів. Есть.

свідчення, що ще у період Єгипетських фараонов.

разрабатывавлись смарагдові копальні в Аравійської пустыни.

Однак у кінці 18 століття хіміки запідозрили, що у бер;

риллах є якась новий невідома елемент. У 1798 году.

французький хімік Воклен виділив із берилла окис «La terree.

du beril ", відрізнялася від окису алюмінію. Ця окис прида;

валу солей солодкий смак, не утворювала квасцов, растворя;

лася в розчині карбонату амонію і осаджувалася оксалатом.

чи тартратом калію. Металевий берилій уперше по;

лучен в 1828 року відомим німецьким ученим Велером і однов;

ременно французким ученным Блюссеном, який одержав поро;

шок металевого берилію востановлением хлористого берил;

лія металическим калием.

Промислове отримання берилію почалося лише у 20-х.

роках нашого століття. До сорокових років масштаби произ;

водства застосування берилію були великі. Проте якщо з отк;

рытием властивостей берилію, що зумовили його використання в.

атомної енергетики попит нею сильно зріс. Що у свою.

чергу призвела до розвитку дослідницьких и.

геолого-розвідувальних робіт у цій области.

1. Хімічні і химико-физические свойства.

бериллия.

Берилій (Be) — має атомний номер 4 і атомний вес.

9.0122. Він перебуває у другому періоді періодичної системы.

і очолює головну підгрупу 2 групи, у якому также.

входять магній, кальцій, стронцій, барій і радій. Электронная.

структура атома берилію 1s 2s. На зовнішньої оболчке він имеет.

два електрона, що притаманним елементів этой.

групи. Електронна структура зовнішньої оболонки іона каждого.

з цих елементів з зарядом +2 відповідає электронной.

структурі інертного газу з атомним номером на дві единицы.

менше номери аналізованого елемента. Берилій вещество.

сіро-сталевого кольору; при кімнатної температурі металличес;

київ берилій має щільно упаковану гексагональную решет;

ку, таку решітці магния.

Атомний (металевий) радіус берилію дорівнює 1.13 А.

Збільшення і заряду ядра при сохраненнии конфигурации.

електронних оболонок є причиною різкого уменьшения.

атомного і іонного радіусів берилію проти соседним.

літієм. Після відриву валентных електронів атом берилію об;

роззує іон типу шляхетних газів, й має, подібно литию,.

всього одну електронну оболонку, але характеризується значи;

тельно меншими розмірами і компактністю. Істинний ионный.

радіус берилію — 0,34 А є найменшим серед металлов.

Потенціали іонізації у берилію рівні (відповідно для.

першого, другого, третього і четвертого електронів) I1−9,28;

I2−18,12; I3−153,1; I4−216,6 еВ. На кривою потенціалів иона;

зации берилій займає одне з чільних місць. Останнє со;

— 2 ;

ответсвует його малому радіусу і характеризує берилій как.

елемент особливо охоче який чи свої електрони, що в.

першу чергу виявляє міру хімічної активності эле;

мента. Той самий чинник має вирішальне значення в образование.

тієї чи іншої типу хімічного зв’язку при з'єднання бериллия.

коїться з іншими елементами. З погляду электроотрицательности.

берилій поруч із алюмінієм може расматриваться як типич;

ный перехідний елемент між электроположительными атомами.

металів, легко віддають свої електрони, і типовими комп;

лексообразователями, мають тенденцію до утворення кова;

лентной связи.

У нейтральних розчинах гидроокилы берилію дисоциируют.

по схеме:

2+ _ + 2;

Be + OH = Be (OH) = H BeO = 2H + [BeO ].

2 2 2 2.

У лужних розчинах, містять атоми лужних элемен;

тов, здійснюється можливість виникнення більш прочной.

ковалентної зв’язок між аніоном і атомом амфотерного элемен;

та. Відбувається освіту комплексу, міцність якого в.

першу чергу визначається концентрацією елементів з низким.

значенням электроотрицательности, тобто лугів. Бериллий.

цих умовах поводиться як комплексообразователь.

У кислих розчинах, що характеризуються високої концентра;

цией водневого іона, елементи з низьким значення электроот;

рицательности, подібні бериллию, можуть перебуває у форме.

вільних, позитивно заряджених іонів, тобто. є ка;

тионами.

Властивості основности елемента, як відомо характеризу;

ются також велечиной ионого потенціалу w/r, выражающего.

енергію силовим полем іона. Як слід було очікувати, малень;

київ іон берилію відрізняється великою ионого потен;

циала, рівної 5,88.

Отже, характером своїх хімічних свойств,.

повністю визначених особливостями будівлі електронних обо;

лочек атома, берилій належить до типовим амфотерным эле;

ментам.

Металевий берилій розчиняється в соляної і разбав;

ленній азотної кислоті, соціальній та водних розчинах гидрооки;

цей натрію і калію із водню й утворенням бе;

риллатов з загальної формулою М Ве О.

Найцікавіше з погляду можливої точки зрения.

можливої роль природних процесах представляють галоидные.

і карбонатні сполуки. Фтористий і хлористий бериллий.

є стійкі сполуки, дуже добре раст;

воримые у питній воді. Обидва вони широко легкоплавки (температура плавления.

фтористого берилію 577, хлористого берилію 405) і относи;

тельно легко сублимируются. У той самий час нейтральний карбо;

нат берилію майже нерозчинимо у воді й є дуже неп;

рочным соединением.

У слабко лужної і кислої середовищі у присутності определен;

ного кількості электроположительных атомів лужних метал;

лови притаманним берилію є освіту комплек;

сов типа:

— 3 ;

У цьому все комплекси берилію є малопрочными.

сполуками, що потенційно можуть існувати лише у определен;

ных інтервалах лужності растворов.

У такий спосіб підставі загального огляду химических.

властивостей берилію можуть бути зроблені такі предваритель;

ные висновки, що характеризують можливу роль різних соеди;

нений берилію в геохимической історію цього роду элемента.

1) за умов істотно кислої середовища при низькою кон;

центрации в розчинах электроположительных атомів щелочей.

берилій, найімовірніше, може мігрувати у вигляді прек;

расно розчинних і легко-летучих галоидных сполук ;

фторидів і хлоридов;

2) в слабокислой і лужної середовищах у присутності дроста;

точного кількості электроположительных атомів лугів миг;

рація берилію може здійснюватися у формі разлчных комп;

лексных бериллатов, які мають різну стійкість в заваи;

симости від характеру среды;

3) істотно лужне середовище деяких випадках также.

може призвести до міграції берилію у вигляді бериллатов.

чи карбонатбериллатов, легко зруйнованих при понижении.

лужності раствора;

4) міграція розчинних у питній воді сполук берилію может.

здійснюватися як і істинних, і у надкритических раст;

злодіїв, оскільки сполуки, розчинні в рідкої воді, лег;

до розчиняються й у надкритической фазі води, даючи ненасы;

щенные такими сполуками растворы;

Закінчуючи характеристику окремих властивостей берилію, без.

уважного аналізу яких навряд чи возжможно правильно.

його минералогию і зрозуміти особливості поведінки в.

природних процесах, слід зазначити, що властивості мно;

гих сполук берилію, цікавих в геохимическом отноше;

нді, вивчені цілком недостаточно.

2. Поширення і мінералогія бериллия.

Берилій попри малий іонний номер належить до ред;

кім елементам. Зміст їх у земної корі оцінюється в.

настящее період від 6*10^-4 до 2*10^-4. Таку малу распрост;

раненность Ве пояснюють її спроможністю взаємодіяти с.

протонами і нейтронами високих енергії. На користь цього объ;

яснения свідчить те, що берилію мало — в атмосфере.

сонця і зірок, а міжзоряному просторі, де условия.

для ядерних реакції несприятливі його кількість різко воз;

стане. Але поруч із процесом безперервного розпаду його ато;

мов, також у результаті численних ядерних реакциим идет.

процес новоутворення його изотопов.

.

— 4 ;

Берилій має сенс тільки один стійкий ізотоп, але кроме.

нього також відомі ізотопи з безліччю 7,8,9,10.

Ізотопи берилію Таблиця 1.

???

? Ізотопи? Маса? Період ?

?? ? піврозпаду ?

???

? Ве- 7? 7.0192? 52.9 дня ?

? Ве- 8? 8.0078? < 5*10^-14 сек ?>

? Ве- 9? 9.0150? стабільний ?

? Ве- 10? 10.0168? 2.7*10⁶ років ?

???

Зміст ізотопів берилію в метероритах потверждают.

гіпотезу космічної дефіцитності берилію. Однак у отдельных.

метеоритах відзначається зміст берилію близький до его.

середньому змісту в земної коре.

Для виведення середнього змісту берилію в земної коре.

був використано дуже багато середніх объединенных.

проб систематично відібраних з різних магматическим мас;

сивам. На підставу цих даних був вирахувано кларк бериллия,.

який виявився дорівнює 3.5* 10^-4.

При формування земної кори берилій переймався в.

залишкової магмі у її затвердіння. Таке концент;

рирование в залишкових магматичних породах має большое.

значення, оскільки завдяки йому елемент виявляється более.

доступним, ніж було б очікувати враховуючи його малую.

поширеність в земної коре.

У природі мінерали берилію утворюються у дуже различ;

ных умовах, будучи присутніми переважають у всіх типах мінеральних месторож;

дений, крім власне магматичних. У цьому на;

ибольшее число бериллиевых мінералів відомо в пегматитах.

Нині у природі відомо 40 мінералів берил;

лія, вивчених здебільшого цілком недостаточно.

Переважна більшість бериллиевых мінералів є ред;

кими або дуже рідкісними і відомі є лише одна чи двох мес;

торождениях земної кулі. Розподіл бериллиевых минера;

вилов за класами хімічних сполук дуже нерівномірно и.

визначається литофильностью його атома за повної отсутствии.

халькофильности. Головну роль серед мінералів грають силика;

ти 65% від загальної кількості мінералів, менше значення имеют.

окисли і фосфати. Сульфіди серед мінералів берилію отсутс;

вуют повністю, що підкреслює литофильность цього элемен;

та.

.

— 5 ;

Розподіл бериллиевых минералов.

за класами Таблиця 2.

???

? Класи? Типові? У? % від общ ?

?? представники? мінер? числа ?

???

? Окисли? Хризоберил? 3? 7.5 ?

? Силікати? Гельвин, Даналит? 26? 65.0 ?

?? Берил, Фенакит? ? ?

?? Гадолинит? ? ?

? Бораты? Родицит? 2? 5.0 ?

? Антимонаты? Сведенборгит? 1? 2.5 ?

? Фосфати? Бериллонит? 7? 17.5 ?

? Карбонаты? Бериллийтенгерит? 1? 2.5 ?

???

3. Геохімія бериллия.

У геохімічних процесах берилій поводиться як типич;

але литофильный елемент. За класифікацією Перельмана бериллий.

належить до слабко мигрирующим элементам.

Зміст берилію в гірських породах Таблиця 2.

???

? Найменування породи? Зміст Ве ?

?? 10^-4 ?

???

? Ультраосновные породи? Менш 0,2 ?

? Габбро-нориты? Менш 0,2 ?

? Габро? 0,3 ?

? Середні породи? 0,8 — 0,9 ?

? Кислі породи? 1 — 32 (порівн 5) ?

? Лужні породи? 5 — 20 (порівн 7) ?

???

При розгляд поширення берилію в магматичес;

ких гірських породах, треба сказати, що берилій не накап;

ливается над ультроосновных, над основних магмах, присутс;

твую у яких в багато разів менших кількостях, ніж його среднее.

кларк в земної коре.

Отже геохимическая історія берилію в земной.

корі повністю пов’язані з історією освіти кислих і щелоч;

ных магм, заключающих у собі понад 95% атомів берилію. При.

цьому особливості поведениЯ берилію у процесах кристаллиза;

ции кислих і лужних магм визначаються першу чергу ге;

охимической специфікою цих істотно відмінних друг от.

друга процессов.

Незначна зміст берилію в гранітному розплаві иск;

лючает можливість освіту індивідуалізованих берил;

лиевых мінералів. У той самий час отсутсвие в розплаві высоко;

валентных катионів, які б компенсувати вхожде;

ние берилію в кристалическую грати силікатів, затрудняет.

і обмежує захоплення берилію породообразующими минералами.

гранітів. Отже, обмежений розсіювання берилію в.

продуктах головною фази кристалізації гранітній магми приво;

— 6 ;

дит для її нагромадженню продукти кінцевої стадії кристалли;

зации. Особливо різке, стрибкоподібне збагачення поздних.

магматичних продуктів бериллием, очевидно, відбувається в.

процесі кристализации кварцу гранітів, мало при;

нимающего берилію на свій грати. З цією процесом связано.

поява на пізніх стадіях формування гранитнов распла;

ввв, еманації і розчинів, в різної стадії обогащенной.

бериллием. Подальша доля цих утворень, определяю;

щаяся загальними закономірностями становлення конкретного магма;

тического вогнища і геохимической спецификацией, вкрай разно;

образна.

Сліди їхньої діяльності ми бачимо широко распространне;

ных процесах мусковитизации і грейзенизации гранітів, когда.

у процесі зміни гранітів концентрації берилію возрас;

тане вдвічі проти кількістю в биотитовых и.

інших гарнитов, не порушених процесом мусковитизации.

Найяскравіше ці процеси протікають у процесі образова;

ния постматических родовищ берилію, що призводять до об;

разованию родовищ містять багато тисяч тонн этого.

елемента. Найвищу можливе содержаниме берилію, присутс;

вующего як изоморфной домішки в мінералах гранитов.

може становити 15−20 *10^-4%.

Кілька підвищену розсіювання берилію спостерігається в.

гранітах з підвищеним зміст рідкісних земель.

Зупиняючись на особливості поведінки берилію в ще;

лочгых магмах слід підкреслити такі чинники, вли;

яющие долю берилію у тих процессах:

1) високий кларк рідкісних земель.

2) тривале участь высоковалентных катионів в процес;

сах минералообразования.

3) підвищена лужність среды.

Наведені фактори полегшують изоморфный захоплення берилію в.

процесі кристализации породообразующих елементів, препятс;

вуя концентрації берилію. Незважаючи, істотно более.

високий вміст берилію порівняно з середнім кларком.

літосфери, найбільш типовою особливістю її поведінки в.

лужних породах є рассеяние.

Поява концентрації берилію в лужних породах можно.

очікувати у процесі перерозподілу берилію у процесі ши;

рокомасштабной альбитизации порід, містять підвищену ко;

личество бериллия.

Геохимическая історія берилію в пегматитовом процессе.

може бути яскравим прикладом послемагматической концентраци;

їй рассеяного элемента.

Накапливась з розвитком пегматитового процесу после.

формування зон графічного і среднезернистого пегматита,.

і виділення великих мономинеральных блоків микроклин-перти;

тов, берилій концентрується в залишкових збагачених лету;

чими порцій пегматитового расплава-раствора. Нарешті оп;

ределенный момент, зазвичай відповідальний закінчення формирования.

великих мономинеральных блоків, за умов сильного пересы;

щения кремнієм, накопичення натрію і летючих компонентів нач;

инается формування головного бериллиевого мінералу гранит;

ных пегматитов — берилла, триваючого на стадії пневмато;

— 7 ;

лито-гидротермальных замещений.

У період формування пегматитов особливості концентра;

ции і міграції берилію тісно пов’язані з поведінкою летучих.

складових частин пегматитового расплава-раствора. Подобная.

зв’язок чітко виявляється в освіту найвищих кон;

центраций бериллиевых мінералів, у апікальних ділянках пегма;

титовых тел.

У обстановці відносно високій концентрації щелочей,.

властивій аналізованого періоду формування пегма;

титов, соціальній та присутності галоидов і вуглекислоти, играю;

щих роль активних экстракторов-минерализаторов, перенесення бе;

риллия здійснено у формі рухливих комплексних соедине;

ний типу хлорбериллатов, фторбериллатов і карбонат берилла;

тов целочных металів мігруючих у процесі формирование.

пегматита в надкритических, а пізніше у водних розчинах в.

центральні частини пегматитовых тіл й у верхнии горизонты.

пегматитовой инъекции.

Отже, при перенесення берилію у вигляді мобильных.

комплексних галоидных чи карбонатних сполук з щелочными.

металами випадання берилію в тверду фазу як бериллие;

вых мінералів можна подати як складного процесу распада.

рухливих сполук берилію і зв’язування їх у формі труд;

але розчинних силикатах берилію і алюмінію. Вирішальне зна;

чение, очевидно, має зміна режиму кислотно-щелоч;

ности розчинів у бік зростання рН, і навіть появления.

рідкої фази М Про, легко що викликає гідроліз таких непрочных.

сполук, як хлорбериллаты та інших. Роль осадителя бериллия.

теж відіграє фосфор, утворюючий з бериллием ряд стійких в.

звичайних гидротермальных умовах минералов.

У скарнах висока концентрація фтору, при сравнительно.

низькою концентрації лугів призводить до переносу берилію в.

вигляді фторидів і фторбериллатов. У цьому важливого значення в.

зменшення міграційної здібності берилію має увеличе;

ние значення pH минералообразующего розчину, происходящее.

під впливом зв’язування атомів фтору кальцієм які вміщали по;

род.

Геохимическая історія берилію в мезоі эпитермальном.

процесі вивчена слабко, проте наявність концентрації берил;

лія, пов’язаних із порівняно низькотемпературними карбонат;

ными жилами, і навіть присутність бериллиеввых мінералів в.

жилах альпійського типу говорить про досить широкому диапазо;

на її міграції в гидротермальных условиях.

У жильних утвореннях, формування яких происходило.

в обстновке високої концентрації карбонат іона, перенесення бе;

риллия здійснювався в карбонатної форме.

Особливості міграції берилію у сфері гипергенеза изу;

чены ще досить. У цьому треба сказати той факт,.

більшість бериллиевых мінералів, мають значительное.

поширення, дуже стійко стосовно агентам хи;

мического вивітрювання. Всі ці мінерали у процесі выветри;

вания содержщих їх порід піддаються переважно механичес;

кому руйнації, рассеяваясь у процесі ерозії з обломочным.

матеріалом. Незначний питому вагу мінералів бериллия.

перешкоджає освіті россыпных родовищ бериллия.

У бокситах відзначається незначне збільшення концент;

рації берилію, як цього можна було б очікувати, учитывая.

подібність берилію і алюминия.

У глинах у зв’язку з високим іонним потенціалом бериллия.