Berillio: proprietà, usi

Il berillio è il primo elemento del Gruppo 2  ovvero del gruppo dei metalli alcalino-terrosi con numero atomico 4 e configurazione elettronica 1s²,2s².

È contenuto in molti minerali e in particolare il minerale contenente un suo silicato avente formula Be₃Al₂Si₆O₁₈ chiamato anch’esso  berillio il cui  nome deriva dal greco βήρυλλος  che significa “preziosa acqua blu-verde del mare” occupa un posto di primo piano nella storia dell’uomo, essendo noto fin dall’antico Egitto, sia per le sue varietà d’impiego gemmologico che per l’estrazione del berillio, elemento fondamentale nell’industria moderna.

Lo smeraldo infatti è una varietà del berillio caratterizzata da un intenso colore verde, dovuto alla presenza di cromo, viene estratto dai giacimenti minerari in Colombia e in Brasile.

Proprietà del berillio

Il comportamento chimico del metallo, anomalo rispetto agli altri elementi del gruppo, è influenzato dal basso valore del raggio atomico e del raggio ionico, dall’alta densità elettronica e dall’alto valore di elettronegatività rispetto agli altri elementi del gruppo. Il berillio infatti forma prevalentemente composti in cui sono presenti covalenti polari.

Il raggio ionico dello ione è di 31 pm e il rapporto carica/ raggio è simile a quello dello ione alluminio. Da ciò consegue una analogia di comportamento tra gli elementi.

Sia il berillio che l’alluminio, infatti non sono facilmente attaccati dagli acidi a causa della presenza di uno strato di ossido che ricopre la superficie del metallo. Inoltre l’idrossido di berillio, come quello dell’alluminio ha un comportamento anfotero . Esso si scioglie in presenza di un eccesso di ioni OH^–  formando lo ione berillato [Be(OH)₄]^2- così come l’idrossido di alluminio forma lo ione alluminato [Al(OH)₄]^–.

I cloruri del berillio e dell’alluminio nonostante la differenza di elettronegatività hanno legame covalente e presentano una struttura con il cloro a ponte in fase di vapore.

Nel caso di BeCl₂ il carattere covalente, nonostante l’elevata differenza di elettronegatività tra Be e Cl, è dovuto alla presenza di un catione con carica elevata +2  e piccolo raggio, vicino all’ anione Cl^– altamente polarizzabile.  Nel caso di AlCl₃ la natura del legame covalente è confermata dal suo basso punto di sublimazione di AlCl₃ e dal fatto che il prodotto liquefatto non presenta l’elevata conducibilità elettrica tipica dei composti ionici.

Entrambi i cloruri sono solubili in solventi organici e, essendo entrambe le molecole elettrondeficienti, sono dei forti acidi di Lewis e hanno una forte tendenza a formare complessi come ad esempio BeF₄^2- e AlF₆^3-.

Reazioni

Ridotto in povere sottile brucia all’aria per dare l’ossido di berillio e il nitruro di berillio secondo le reazioni:

2 Be_(s) + O_2(g) → 2 BeO_(s)

3 Be_(s) + N_2(g) →  Be₃N_2(s)

Contrariamente agli ossidi dei metalli del gruppo 2 che sono basici l’ossido di berillio è anfotero.

Non reagisce con acqua o vapore acqueo anche ad alte temperature mentre reagisce con il cloro e il bromo per dare cloruro e bromuro di berillio:
Be_(s) + Cl_2(g) → BeCl_2(s)

Be_(s) + Br_2(g) → BeBr_2(s)

A causa del film sottile che ricopre la superficie  esso non è attaccato dagli acidi ma la polvere di berillio reagisce rapidamente con acidi diluiti come l’acido solforico, l’acido cloridrico o l’acido nitrico con sviluppo di idrogeno gassoso:

Be_(s) + H₂SO_4(aq) → Be²⁺_(aq) + SO₄^2-_(aq) + H_2(g)

Il metallo reagisce con le basi dando l’idrossido di berillio che reagisce in soluzione acquosa di idrossido di sodio per dare il complesso tetraidrossoberillato:

Be(OH)_2(s) + 2 OH^– _(aq)→ Be(OH)₄^2-_(aq)

Usi

Il berillio è noto per la sua eccellente resistenza, resistenza a fatica e stabilità dimensionale. Queste proprietà sono particolarmente vantaggiose per le molle nei sistemi di valvole per l’industria aeronautica, che operano in condizioni estreme.

Inoltre, la sua affidabilità si estende ai sistemi elettrici, dove viene utilizzato per contatti e connettori, assicurando una trasmissione elettrica ininterrotta. La gestione del calore è un altro campo cruciale nell’industria aeronautica in cui il berillio emerge, poiché svolge un ruolo chiave nella creazione di dissipatori di calore, componenti  essenziali per mantenere le temperature operative e prevenire il surriscaldamento in sistemi aerospaziali complessi.