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berìllio

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Chimica: generalità

sm. [sec. XVIII; da berillo]. Elemento chimico di simbolo Be, numero atomico 4 e peso atomico 9,01. Il berillio è relativamente poco abbondante nella crosta terrestre e questo è stato almeno in parte attribuito alla capacità di subire facilmente trasformazioni nucleari convertendosi in altri elementi. Il berillio naturale è costituito da un unico isotopo. Il più comune minerale di berillio e il solo sfruttato a scopo industriale è il berillo, che è un silicato di alluminio e berillio. Si conoscono altri silicati di berillio, tra i quali la fenacite e la bertrandite, e un alluminato, il crisoberillo. L'isotopo naturale del berillio è dotato di una piccola sezione di cattura rispetto ai neutroni termici e per questa sua caratteristica trova applicazione nei reattori nucleari. Oltre all'isotopo stabile sono noti cinque isotopi radioattivi artificiali del berillio. Il berillio metallico puro si può ottenere dal berillio trasformandolo dapprima in idrossido e riducendo poi questo a metallo. Il berillio, presente in forma insolubile nel minerale di partenza, viene solubilizzato per arrostimento con fluosilicato di sodio o per fusione e successivo trattamento a caldo con acido solforico. La riduzione dell'idrossido di berillio si può ottenere trasformandolo dapprima in fluoruro e fondendo poi questo con magnesio metallico. Un altro processo di estrazione è quello elettrolitico, nel quale l'idrossido viene prima calcinato per trasformarlo nell'ossido BeO; questo, con cloro e carbone, a 800 ºC si trasforma nel cloruro, BeCl2, il quale viene sottoposto a elettrolisi allo stato fuso, in miscela con cloruro di sodio. Il berillio è un metallo grigio, che fonde a 1283 ºC. È assai stabile all'ossidazione da parte dell'atmosfera, probabilmente a causa della formazione di un sottilissimo strato di ossido compatto e aderente che protegge il metallo sottostante. Per le sue proprietà il berillio trova impiego come componente minore di leghe leggere a base di alluminio e magnesio, delle quali migliora le caratteristiche di inalterabilità. L'inalazione di quantità anche minime di berillio sotto forma di polvere o vapore provoca la berilliosi. Con l'azoto a temperatura elevata e con il cloro il berillio reagisce formando rispettivamente il nitruro e il cloruro; col vapor d'acqua a temperatura elevata sviluppa idrogeno trasformandosi in idrossido:

Il berillio viene disciolto dall'acido cloridrico diluito; è attaccato dall'acido nitrico diluito a freddo, ma viene reso passivo dall'acido concentrato; sviluppa idrogeno con l'acido solforico diluito. Le soluzioni diluite di idrossidi alcalini reagiscono solo molto lentamente con il berillio, mentre quelle concentrate lo attaccano rapidamente disciogliendolo sotto forma di berillato, come per esempio il berillato di sodio, Na2BeO2.

Chimica: i composti del berillio

In tutti i suoi composti stabili il berillio si comporta da bivalente; esso può inoltre formare complessi, nei quali entra con numero di coordinazione due o quattro. Eccetto i sali che derivano da un anione di per sé colorato, come per esempio il cromato, i composti del berillio sono incolori. Con l'idrogeno il berillio forma un idruro BeH2, al quale si attribuisce generalmente una struttura polimera. Per calcinazione dell'idrossido o del carbonato si ottiene l'ossido di berillio BeO; il composto di elevata purezza, usato nelle reazioni nucleari, si ottiene per decomposizione termica dell'ossalato puro. L'ossido di berillio ha un punto di fusione elevatissimo, oltre i 2500 ºC, e viene ridotto dal carbone solo oltre i 1700 ºC per cui costituisce un materiale refrattario di pregio. L'idrossido di berillio, Be(OH)2, si ottiene per precipitazione con alcali dalle soluzioni di sali del metallo; riscaldato oltre i 500 ºC perde acqua trasformandosi in ossido. Il fluoruro di berillio, BeF2, si prepara per decomposizione termica del fluoberillato di ammonio (NH4)2[BeF4] e presenta un reticolo cristallino molto simile a quello della silice. Per riscaldamento di una miscela di ossido di berillio e carbone in atmosfera di cloro si ottiene il cloruro, bianco e facilmente solubile in acqua, dando luogo a soluzioni che presentano reazione acida per idrolisi:

Il carburo Be2C si ottiene per riduzione dell'ossido con carbone a 1500 ºC; in assenza di aria e di umidità è particolarmente stabile anche a temperatura elevata ed è perciò usato come refrattario. Per azione dell'azoto o dell'ammoniaca su berillio metallico si forma il nitruro Be3N2, il quale reagisce facilmente con l'acqua liberando ammoniaca. È noto anche un solfuro BeS, che si ottiene per sintesi diretta da berillio e zolfo a 1350 ºC. Gli ossosali di berillio sono per lo più facilmente idrolizzabili e molto solubili; inoltre essi si ottengono sempre in forma idratata ed è praticamente impossibile operare una disidratazione termica. Il carbonato BeCO3·4H2O si ottiene saturando una sospensione di idrossido con biossido di carbonio ed è stabile solo in atmosfera di CO2. Evaporando una soluzione di idrossido di berillio in acido solforico diluito, si ottiene il solfato BeSO4·4H2O e in modo analogo si possono ottenere il perclorato Be(ClO4)2·4H2O e il nitrato Be(NO3)2·4H2O. Del berillio sono noti anche alcuni composti organometallici: uno dei più studiati, il dimetilberillio Be(CH3)2, si ottiene scaldando lungamente, in assenza di aria e di umidità, una miscela di berillio metallico e dimetilmercurio:

Astrofisica

Il berillio svolge un ruolo anche nelle catene collaterali di nucleosintesi, che si verificano nei nuclei di stelle con massa non superiore a quella del sole. Una di queste reazioni tramuta il boro in berillio per reazione con un protone e il berillio a sua volta si dissocia in due nuclei di elio. Per questo motivo il berillio risulta, insieme al boro e al litio, un elemento scarsamente rappresentato nella chimica del sistema solare.