Berilyum, dünyada ender bulunan elementlerdendir. Elde edilmesi pahalı olan berilyumun kullanım alanları da sınırlı. Alüminyum ile benzer kimyasal özellikler gösteren berilyum, atom fiziğinin gelişmesinde önemli bir rol oynamıştır. Nükleer teknolojide kullanılan önemli bir elementtir. Pahalı olması sebebiyle genellikle bazı alaşım ve bileşiklerle birlikte kullanılıyor. Üretimi de sınırlı sayıdaki ülkede yapılan ve ismi pek duyulmayan berilyum, önemli ürünlerde kritik görevler üstlenir.
Tarihçe
Berilyumun keşfedilmesi 18. yüzyılın sonlarına doğru gerçekleşiyor. Fransız kimyager Louis-Nicolas Vaquelin, 1798 yılında beril ve zümrüt kristalleri arasında oksit halde berilyum keşfetti. 1828 yılında da kimyagerler Friedrich Wöhler ve Antoine Bussy, birbirlerinden bağımsız olarak baryum klorürü potasyumla indirgeyerek metal berilyum elde etti. Beril minerali, 1925 yılına kadar yalnızca mücevherlerde ve takılarda değerli taş olarak kullanıldı.
İngiliz atom fizikçisi James Chadwick, 1932 yılında berilyumun alfa parçacıklarına tutunarak ışıma yaptığını tespit etti. Chadwick, berilyuma yoğunlaşarak yaptığı deneyler sonucu alfa parçacıkları ile bombardıman edilen berilyumdan dışarı fırlayan yüksüz parçacıkları gözlemledi. Bu parçacıklara da nötron adını verdi. Böylece varlığından şüphelenilen nötronu keşfetmiş oldu. 1942 yılında İtalyan kuantum fizikçisi Enrico Fermi, bazı berilyum alaşımları ile radyoaktivite oluşturma deneyleri yaptı. Fermi, uranyum üzerinde yaptığı deneylerde ilk denetimli çekirdek bölünmesi tepkilerini berilyum içeren bir nötron kaynağından faydalanarak gerçekleştirdi.
Berilyum, 1950’li yıllara kadar “glusinyum” olarak biliniyordu. Yunanca “tatlı” anlamındaki “glukus” sözcüğünden türetilen glusinyum, berilyum bileşiklerinin tatlı olması sebebiyle uzun yıllar berilyum elementi zannedilmişti.
Kimyasal Özellikleri
Periyodik element cetvelinin 2-A grubunda, alkali elementler arasında yer alan berilyumun kimyasal sembolü “Be”dir. Atom numarası 4, atom ağırlığı 9,012’dir. Erime noktası 1287, kaynama noktası 2470 derecedir. Çelik grisi rengindedir. Çelikten esnek, alüminyumdan hafif ve sert bir metaldir. En hafif metallerdendir. Başka bir ifadeyle; hafif ve kırılgan metallerin en sertlerinden biridir. Kimyasal özellikleri bakımından alüminyum ve magnezyumla benzerlik gösterir. Metallere özgü özelliklerin birçoğunu barındırır. Yani metalik ve ametalik özellikler gösterir. Metalik berilyum, çok serttir ve çelik gibi parlaktır.
Berilyum, bazı elementlerle alaşım oluşturur. En önemli berilyum alaşımı, bakır alaşımıdır. Nikel, demir ve alüminyumla da alaşımlar oluşturabilir. Kullanıldığı alaşımlara sertlik kazandırır. Bakır alaşımları korozyona ve metal yorgunluğuna dayanıklı özellikler gösterirken, nikel alaşımları makine parçalarında yüksek sıcaklıklara direnç kazandırır. Bazı bileşikleri genellikle renksizdir ve zehirlidir. En önemli berilyum bileşiği berilyum oksittir. Normal sıcaklıklarda hava oksidasyonuna dirençlidir ve gevrektir. Elektriği ve ısıyı iyi derecede iletir. Sıcaklık arttıkça hava oksidasyonuna direnci düşer. Oksitlendiğinde yüzeyin ince bir film tabakası oluşur. Bu özelliği, alüminyumdaki “eloksal kaplama” özelliği ile benzeşir. Bu tabaka berilyuma asitlere karşı oldukça direnç kazandırır. Magnetik özelliği yoktur. Atom numarası küçük olduğu için x ışınlarına karşı yüksek oranda geçirgendir. Seyreltik klorür, nitrat, sülfat gibi asitlerle tepkimeye girer. Alkalilerle tepkimesi sırasında hidrojen açığa çıkar. Berilyum tuzları, sulu çözeltilerde hidrolizlenir ve asit özelliği gösterir. Yükseltgenebilen alaşımlarda yüzeyde koruyucu bir katman oluşturur. Berilyum organik bileşikler de oluşturur. Alkiller, ariler gibi bazı organometalik bileşiklerde doğrudan karbona bağlanır.
Yerkabuğundaki kor kayaçların yaklaşık yüzde 0,0006 oranında berilyum içerdiği tahmin edilmektedir. Çok ender bulunan bir elementtir. Genellikle beril mineralinden elde edilir. Doğada serbest halde bulunmaz. Laboratuvar ortamında elde edilemez. En önemli berilyum minerali “beril”dir. Beril dışında 30’a yakın mineralden elde edilebilir. Berilyum bakımından zengin diğer mineraller şunlardır; bertrandit, krizoberil, fenasit.
Doğadaki berilyumun tek kararlı izotopu “berilyum-9”dur. Yarılanma ömrü yaklaşık 3 milyon yıldır. Kendiliğinden iki alfa parçacığına dönüşen yapay izotopu ise “berilyum-8”dir. Berilyum, radyum gibi alfa parçacıkları yayan çeşitli maddelerle karıştırılınca nötron kaynağı oluşturmaktadır.
Beril Nedir?
Beril minerali, ender bulunan berilyumun önemli bir kaynağıdır. En ekonomik berilyum bileşiğidir. Yeşil zümrütgillerden değerli bir taştır. Kimyasal formülü “berilyum alüminyum siklosilikat” (Be3Al2Si6O18) şeklindedir. Kristal formu, yeşilin tonlarındaki rengi ve sertliği ile diğer minerallerden ayrılır. Sertlik değeri 7,5-8 arasındadır. Şeffaf veya yarı şeffaf oluşumları, camsı parlaklığı vardır. Kristal sistemi hegzagonaldır. Çok küçük veya metrelerce büyük kristal boyutları vardır.
Beril; renksiz, beyaz, açık yeşil, mavimsi yeşil, yeşilimsi sarı, pembemsi turuncu gibi renklerde bulunabilir. Genellikle zümrüt rengindedir ve bu rengi içeriğindeki krom sağlar. Koyu yeşil formuna “zümrüt veya smorag”, mavimsi gri formuna “akuamarin”, kırmızı formuna “aleksandrit”, sarı formuna “heliodor”, pembe formuna da “margarit”, sezyum içeren pembe formuna “vorobijit”, yeşil kırmızı formuna “krizoberil” adı verilir.
Berilin bileşikleri, alaşımları ve tuzları uçak sanayisi, floresan lambaları ve x ışını tüplerinde kullanılır. Berilin çeşitli renklerdeki formları da süs taşı olarak tercih edilen taşlardır.
Beril oluşum ve yatakları şunladır; granit pegmatitler, biyotit şistler, grayzenler, pnömatolik hidrotermal damarlar...
Bunları Biliyor musunuz?
- Parlatılmış berilyum, normal şartlardan etkilenmeden parlaklığını yıllarca koruyabilir.
- Berilyum tuzları tatlıdır; ancak zehirlidir. Düşük bir miktarı bile ölümlere sebep olabilir. Cilde temas halinde deri iltihabına yol açar.
- Berilyumun toz parçacıklarının veya buharının solunması “berilyoz” adı verilen akciğer hastalığına yol açar.
- Berilyumun üretimi ve elde edilmesi alüminyumdan yaklaşık 200 kat, titanyumdan 3 kat daha pahalıdır.
- Berilyum, çeşitli metal oksitlerle renklenir ve zümrüt ve akuamarin gibi değerli taşları oluşturur.
- Zümrüt, kromoksit içeren beril minerali formudur.
- Berilyuma yüzde 3 oranında bakır katıldığında oluşan alaşım, bakırın kopma direncini 6 kat artırır.
- Bakırla oluşturduğu alaşım, darbe sonucu oluşan kıvılcımlanmaları önler.
- Berilyum, magnezyumun tutuşma özelliğini azaltır; gümüş alaşımlarının kararmasını önler.
- Berilyum, x ışınlarını alüminyumdan 17 kat daha çok geçirir.
Hangi Ürünlerde Kullanılır?
Berilyum, ender bulunması ve üretim maliyetleri sebebiyle kullanıldığı alanlar da sınırlı olan bir elementtir. Kimyasal özellikleri sebebiyle bilgisayar parçalarında kullanılan maddelerdendir. Sertleştirici olarak metalürji (metalik) uygulamalarda ve uzay teknolojilerinde kullanılan elementlerdendir. Yüksek sıcaklık altında çalışan makine parçaları, berilyum-nikel alaşımından üretilir.
Üstün nötron yansıtıcısı ve yavaşlatıcısı özelliği sebebiyle nükleer reaktörler için değerli bir elementtir. Berilyum ve radyum alaşımı proton kaynağı olarak nükleer sistemlerde kullanılır. X ışınlarını geçirgenlik oranı yüksek olduğu için x ışını lambalarının pencerelerinde kullanımı yaygındır. Ağır iş makinelerinin fren tamburalarında dayanıklı malzeme olarak tercih edilen berilyum, soğutma sistemi düzeneklerinin de aranan metallerindendir. Berilyum seramikleri, göz ameliyatlarında kullanılan lazerlerde kullanılır.
Berilyumdan yapılan alet ve malzemeler; yüksek güçlü mikrodalga uygulamalarında kullanılan manyetik klistronlarda (güç yükseltici), manyetik telekomünikasyon cihazlarında, x ışını dedektörlerinde, röntgen cihazlarında mikroskobik entegre devrelerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Berilyum bileşiklerinden berilyum oksit; yüksek sıcaklıklarda nükleer aygıtlarda kullanılan seramik malzemelerin yapımında, berilyum klorür; Friedel Crafts tepkimesinde katalizör olarak, bazik berilyum karbonat; berilyum tuzlarında başlangıç maddesi olarak kullanılır.
Berilyumun bileşik ve alaşımlarının kullanıldığı bazı ürünler şunlardır: Jiroskop, röntgen tüplerinin pencereleri, uçaklar, füzeler, uzay araçları, seramik eşyalar, özel camlar, iletişim uyduları, saat zemberekleri, kaynaklar, elektrik bağlantıları, elektrotlar, aşınmaya dirençli yaylar, nükleer yakıt kaplamaları, mermi, ivme ölçer, güdüm aygıtları, barut üretim aletleri, enjeksiyon iğneleri, cerrahi müdahale aletleri, uzay mekikleri, uzay teleskopları, nükleer silahlar, ses cihazları ve aletleri…
Berilyum Rezervleri Nerelerde Bulunur?
Berilyum rezervleri bakımından zengin ülkeler Brezilya, Arjantin, Afrika ve Hindistan’dır. Kuzey Amerika, İngiltere, Zimbabwe, Namibya, Norveç ve İspanya’da da berilyum içeren mineral yatakları bulunmaktadır. Türkiye’de Kütahya’nın Simav ilçesine bağlı Söğütçük köyünde ve Manisa’nın Gördes ilçesinde bağlı Kozluca köyünde pegmatitler için berilyum kaynağı olan beril minerali cevherleri bulunmaktadır. Berilyum üretimi yapılan ülkeler ABD, Çin ve Kazakistan’dır.