Propriedades, histórico e aplicativos

O berílio é um metal duro e leve, com alto ponto de fusão e propriedades nucleares únicas, o que o torna vital para inúmeras aplicações aeroespaciais e militares.

• Símbolo atômico: Be
• Número atômico: 4
• Categoria do elemento: Metal alcalino-terroso
• Densidade: 1,85 g / cm³
• Ponto de fusão: 2349 F (1287 C)
• Ponto de ebulição: 4476 F (2469 C)
• Mohs Dureza: 5.5

O berílio puro é um metal extremamente leve, forte e quebradiço. Com uma densidade de 1,85 g / cm³, o berílio é o segundo metal elementar mais leve, atrás apenas de lítio.

O metal de cor cinza é avaliado como elemento de liga devido ao seu alto ponto de fusão, resistência à fluência e ao cisalhamento, bem como à sua alta resistência à tração e rigidez à flexão. Embora apenas cerca de um quarto do peso de aço, o berílio é seis vezes mais forte.

Gostar alumínio, o metal berílio forma uma camada de óxido em sua superfície que ajuda a resistir corrosão. O metal é não-magnético e sem faíscas - propriedades avaliadas no campo de petróleo e gás - e possui uma alta condutividade térmica em uma faixa de temperaturas e excelentes propriedades de dissipação de calor.

A seção transversal de baixa absorção de raios-x do berílio e a seção transversal de alta dispersão de nêutrons o tornam ideal para janelas de raios-x e como refletor e moderador de nêutrons em aplicações nucleares.

Embora o elemento tenha um sabor doce, é corrosivo para os tecidos e a inalação pode levar a uma doença alérgica crônica e com risco de vida conhecida como beriliose.

Embora isolado pela primeira vez no final do século 18, uma forma pura de metal de berílio não foi produzida até 1828. Passaria outro século antes que as aplicações comerciais de berílio fossem desenvolvidas.

O químico francês Louis-Nicholas Vauquelin nomeou inicialmente seu elemento recém-descoberto 'glucinium' (do grego glykys para 'doce') devido ao seu sabor. Friedrich Wohler, que trabalhava simultaneamente no isolamento do elemento na Alemanha, preferia o termo berílio e foi, em última análise, a União Internacional de Química Pura e Aplicada que decidiu que o termo berílio deveria ser usava.

Enquanto a pesquisa sobre as propriedades do metal continuou até o século 20, não foi até a realização de propriedades úteis do berílio como agente de liga no início do século 20 que o desenvolvimento comercial do metal começasse.

O berílio é extraído de dois tipos de minérios; beryl (Be₃Al₂(SiO₃)₆) e bertrandita (seja₄Si₂O₇(OH)₂). Embora o Beryl geralmente tenha um teor mais alto de berílio (três a cinco por cento em peso), é mais difícil refinar que o bertrandita, que em média contém menos de 1,5 por cento de berílio. Os processos de refino de ambos os minérios, no entanto, são semelhantes e podem ser realizados em uma única instalação.

Devido à sua dureza adicional, o minério de berila deve primeiro ser pré-tratado por fusão em um forno elétrico a arco. O material fundido é então mergulhado na água, produzindo um pó fino conhecido como 'frita'.

O minério e a frita de bertrandita triturados são primeiro tratados com ácido sulfúrico, que dissolve o berílio e outros metais presentes, resultando em um sulfato solúvel em água. A solução de sulfato de berílio é diluída com água e introduzida em tanques que contêm produtos químicos orgânicos hidrofóbicos.

Enquanto o berílio se liga ao material orgânico, a solução à base de água retém ferro, alumínio e outras impurezas. Este processo de extração por solvente pode ser repetido até que o teor de berílio desejado seja concentrado na solução.

O concentrado de berílio é então tratado com carbonato de amônio e aquecido, precipitando assim o hidróxido de berílio (BeOH₂). O hidróxido de berílio de alta pureza é o material de entrada para as principais aplicações do elemento, incluindo cobre-berílio ligas, cerâmica de berílio e fabricação de metal puro de berílio.

Para produzir metal de berílio de alta pureza, a forma de hidróxido é dissolvida em bifluoreto de amônio e aquecida acima de 1652°F (900°C), criando um fluoreto de berílio fundido. Depois de moldado em moldes, o fluoreto de berílio é misturado com magnésio em cadinhos e aquecidos. Isso permite que o berílio puro se separe da escória (resíduos). Após a separação da escória de magnésio, permanecem esferas de berílio que medem cerca de 97% de pureza.

O excesso de magnésio é queimado por tratamento adicional em um forno a vácuo, deixando o berílio com até 99,99% de pureza.

As esferas de berílio são normalmente convertidas em pó por prensagem isostática, criando um pó que pode ser usado na produção de ligas de berílio-alumínio ou escudos de metal puro de berílio.

O berílio também pode ser facilmente reciclado a partir de ligas de sucata. No entanto, a quantidade de materiais reciclados é variável e limitada devido ao seu uso em tecnologias dispersivas, como a eletrônica. O berílio presente nas ligas de cobre-berílio usado na eletrônica é difícil de coletar e quando coletados são enviados primeiro para reciclagem de cobre, o que dilui o teor de berílio em um montante.

Devido à natureza estratégica do metal, é difícil obter números precisos de produção de berílio. No entanto, a produção global de materiais refinados de berílio é estimada em aproximadamente 500 toneladas.

A mineração e refino de berílio nos EUA, que respondem por até 90% da produção global, são dominados pela Materion Corp. Anteriormente conhecida como Brush Wellman Inc., a empresa opera a mina de bertrandita Spor Mountain em Utah e é o maior produtor e refinador mundial de berílio metálico.

Enquanto o berílio é refinado apenas nos EUA, Cazaquistão e China, o berilo é extraído em vários países, incluindo China, Moçambique, Nigéria e Brasil.

O uso de berílio pode ser classificado em cinco áreas:

• Eletrônicos e telecomunicações
• Componentes industriais e aeroespaciais comerciais
• Defesa e forças armadas
• Médico
• De outros

Fontes:

Walsh, Kenneth A. Química e Processamento de Berílio. ASM Intl (2009).
Pesquisa Geológica dos EUA. Brian W. Jaskula.
Associação de Ciência e Tecnologia de Berílio. Sobre o berílio.
Vulcano, Tom. Noções básicas de berílio: Fortalecendo a força como um metal crítico e estratégico.Anuário de Minerais 2011. Berílio.