Берилиум — хемиски елемент кој има симбол Be и атомски број 4. Тоа е челично-сив, тврд, силен, лесен и кршлив земноалкален метал. Тоа е двовалентен елемент кој природно се јавува единствено во комбинација со други елементи за да формира минерали. Скапоцените камења со висока содржина на берилиум вклучуваат берил (аквамарин, смарагд, црвен берил) и хризоберил. Тој е релативно редок елемент во Вселената, кој обично се јавува како производ на распрснувањето на поголемите атомски јадра кои се судриле со космичките зраци. Во јадрата на ѕвездите, берилиумот се исцрпува бидејќи се спојува во потешки елементи. Берилиумот сочинува околу 0,0004 проценти од масата на Земјината кора. Светското годишно производство на берилиум од 220 тони обично се произведува со екстракција од минералот берил, тежок процес бидејќи берилиумот силно се врзува со кислородот.
Во структурните апликации, комбинацијата на висока виткачка ригидност, топлинска стабилност, топлинска спроводливост и мала густина (1,85 пати поголема од онаа на водата) го прават берилиумот пожелен материјал за воздухопловството, за проектили, вселенски летала и сателити. Поради неговата мала густина и атомска маса, берилиумот е релативно проѕирен за рендгенски зраци и други форми на јонизирачко зрачење; затоа, тој е најчестиот материјал за прозорци за опрема за рендген и компоненти на забележувач на честички. Кога се додава како елемент на легура на алуминиум, бакар (особено легура на берилиум бакар), железо или никел, берилиумот подобрува многу физички својства. На пример, алатите и компонентите направени од легури на бакар од берилиум се силни и тврди и не создаваат искри кога ќе удрат на челична површина. Во воздухот, површината на берилиумот лесно се оксидира на собна температура за да формира пасивнен слој од 1-10 nm дебелина што го штити од понатамошна оксидација и корозија. Металот оксидира на големо (надвор од слојот на пасивација) кога се загрева над , и брилијантно гори кога се загрева на околу .
Комерцијалната употреба на берилиум бара употреба на соодветна опрема за контрола на прашина и индустриски контроли во секое време поради труење на вдишената прашина што содржи берилиум што може да предизвика хронична алергиска болест опасна по живот, берилиоза, кај некои луѓе. Берилиозата типично се манифестира со хронична белодробна пневмофиброза и, во тешки случаи, деснострана срцева слабост и смрт.
Карактеристики мини|Зрно берилиум од топење Физички својства Берилиумот претставува челичен сив и тврд метал кој е кршлив на собна температура и има шестоаголна кристална структура. Има исклучителна крутост (Јунгов модел 287 GPa) и точка на топење од 1287 °C. Модулот на растегливост на берилиумот е приближно 35% поголем од оној на челикот. Комбинацијата на овој модул и релативно мала густина резултира со невообичаено брзина на спроводливост на звукот во берилиум - околу 12,9 km/s при стандардни услови. Други значајни својства се високата специфична топлина () и топлинска спроводливост (), кои го прават берилиумот метал со најдобри карактеристики за ширење на топлина по единица тежина. Во комбинација со релативно нискиот коефициент на линеарно топлинскопроширување (11,4 × 10 −6 K −1), овие карактеристики резултираат со единствена стабилност во услови на топлинско оптоварување.
Јадрени својства Природно настанатиот берилиум, освен со мало загадување од космогените радиоизотопи, е изотопски чист берилиум-9, кој има јадрен спин од . Берилиумот има голем напречен пресек за високоенергетски неутрони, околу 6 барни за енергии над приближно 10 keV. Затоа, работи како неутронски рефлектор и модератор на неутрони, ефикасно забавувајќи ги неутроните до опсегот на топлинска енергија под 0,03 eV, каде што вкупниот напречен пресек е најмалку по ред по големина помал; точната вредност силно зависи од чистотата и големината на кристалитите во материјалот.
Единствениот исконски изотоп на берилиум 9 Be исто така се подложува на (n,2n) неутронска реакција со неутронска енергија над околу 1,9 MeV, произведувајќи <sup id="mwwA">8</sup> Be, кој речиси веднаш се распаѓа на две алфа честички. Така, за високоенергетските неутрони, берилиумот е умножувач на неутрони, што ослободува повеќе неутрони отколку што впива. Оваа јадрена реакција е:
+ n → 2 + 2 n
Неутроните се ослободуваат кога јадрата на берилиум ќе бидат погодени од енергетски алфа честички кои произведуваат јадрена реакција
+ → + n
каде е алфа честичка и е јадро на јаглерод-12. Берилиумот исто така ослободува неутрони под бомбардирање од гама зраци. Така, природниот берилиум бомбардиран или со алфи или гами од соодветен радиоизотоп е составен дел на повеќето неутронски извори на јадрена реакција на радиоизотопи за лабораториско производство на слободни неутрони.
Мали количини на тритиум се ослободуваат кога јадрата впиваат неутрони со ниска енергија во тристепената јадрена реакција
+ n → + , → + β−, + n → +
има полуживот од само 0,8 секунди, β- е електрон и има пресек со високо впивање на неутрони. Тритиумот е радиоизотоп што предизвикува загриженост во тековите на отпад од јадрените реактори.
Оптички својства Како метал, берилиумот е проѕирен за повеќето бранови должини на Х-зраци и гама зраци, што го прави корисен за излезните прозорци на рендгенските цевки и други такви апарати.
Изотопи и нуклеосинтеза Многу мал дел - 10 −9 - од исконските атоми создадени во нуклеосинтезата на Биг Бенг биле 7 Be. Ова е последица на малата густина на материјата кога температурата на Вселената се оладила доволно за малите јадра да бидат стабилни. Создавањето такви јадра бара судири на јадрени реакции кои се ретки. 7Be е нестабилен и се распаѓа во 7Li со полуживот од 53 дена, но во раниот период на вселената овој канал на распаѓање бил недостапен и замената на 7 Be во Li е завршена само во близина на времето на рекомбинација.
И стабилните и нестабилните изотопи на берилиумот се создаваат во ѕвездите, но радиоизотопите не траат долго. Се верува дека берилиумот во вселената настанал во меѓуѕвездената средина кога космичките зраци предизвикале цепење на потешките елементи пронајдени во меѓуѕвездениот гас и прашина, процес наречен распрскување на космичките зраци. Природниот берилиум е единствено составен од стабилниот изотоп берилиум-9. Берилиумот е единствениот моноизотопски елемент со парен атомски број. лево|мини| Графикон кој покажува варијации во сончевата активност, вклучувајќи варијации во бројот на сончевите дамки (црвена) и 10 Be концентрација (сина). Забележливо е дека скалата на берилиум е превртена, така што зголемувањата на оваа скала укажуваат на пониски нивоа од 10 Be Радиоактивниот космоген <sup id="mwATE">10</sup> Be се произведува во Земјината атмосфера со распрскување на космичките зраци на кислородот. 10 Be се насоберува на површината на почвата, каде што неговиот релативно долг период на полураспад (1,36 милиони години) дозволува долго време на престој пред да се распадне до бор -10. Така, 10 Be и неговите ќерки производи се користат за испитување на природната ерозија на почвата, формирањето на почвата и развојот на латеритни почви, и како посредник за мерење на варијациите во сончевата активност и староста на ледените јадра. Производството на 10 Be е обратно пропорционално на сончевата активност, бидејќи зголемениот сончев ветер за време на периоди на висока сончева активност го намалува флуксот на галактичките вселенски зраци што стигнуваат до Земјата. Јадрените експлозии исто така формираат 10 Be од реакцијата на брзите неутрони со 13 C во јаглерод диоксидот во воздухот. Ова е еден од показателите за минатите активности на местата за тестирање на јадрено оружје. Изотопот 7 Be (полуживот 53 дена) е исто така космоген и покажува атмосферско изобилство обратно пропорционално со сончевата активност.
8 Be има многу краток полуживот од околу 8 . Тоа придонесува за неговата значајна вселенска улога, бидејќи елементите потешки од берилиумот не можеле да бидат произведени со јадрено соединување во Големата експлозија. Ова се должи на недостатокот на доволно време за време на фазата на нуклеосинтеза на Биг Бенг за производство на јаглерод со спојување на јадрата 4 He и многу ниските концентрации на достапниот берилиум-8. Британскиот астроном Сер Фред Хојл прв покажал дека енергетските нивоа на 8Be и 12C овозможуваат производство на јаглерод со таканаречениот троен алфа-процес во ѕвездите со хелиум каде што е достапно повеќе време за нуклеосинтеза. Овој процес овозможува јаглерод да се произведува во ѕвездите, но не и во Големата експлозија. Јаглеродот создаден од ѕвезди (основата на животот заснован на јаглерод) е компонента во елементите во гасот и прашината исфрлени од АГЏ-ѕвездите и суперновите (види исто така нуклеосинтеза на Биг Бенг), како и создавањето на сите други елементи со атомски број поголем од оној на јаглеродот.
2s електроните на берилиумот може да придонесат за хемиско поврзување. Затоа, кога 7 Be се распаѓа со зафат на L-електрон, тоа го прави со земање електрони од неговите атомски орбитали кои можеби учествуваат во поврзувањето. Ова ја прави неговата стапка на распаѓање зависна до мерлив степен од неговата хемиска околина – ретка појава при јадрено распаѓање.
Познато е дека егзотичните изотопи 11 Be и 14 Be покажуваат јадрен ореол. Овој феномен може да се разбере како јадрата на 11 Be и 14 Be имаат, соодветно, 1 и 4 неутрони кои орбитираат значително надвор од очекуваниот јадрен полупречник.
Појава лево|мини| Берилиумска руда со американски пени мини| Смарагдот е природно соединение на берилиум. Сонцето има концентрација од 0,1 делови на милијарда (ppb) берилиум. Берилиумот има концентрација од 2 до 6 делови на милион (ppm) во Земјината кора и е 47-ми најзастапен елемент. Најмногу е концентриран во почвите со 6 ppm. Количините во трагови од 9 Be се наоѓаат во Земјината атмосфера. Концентрацијата на берилиум во морската вода е 0,2-0,6 делови на трилион. Во потокната вода, сепак, берилиумот е позастапен со концентрација од 0,1 ppb.
Берилиумот се наоѓа во над 100 минерали, но поголемиот дел од нив се невообичаени до ретки. Почестите минерали кои содржат берилиум вклучуваат: бертрандит (Be4 Si2 O7 (OH)2), берил (Al2 Be3 Si6 O18), хризоберил (Al2 BeO4) и фенакит (Be2 SiO4). Скапоцени форми на берил се аквамарин, црвен берил и смарагд. Зелената боја во формите на берил со квалитетен скапоцен камен доаѓа од различни количини на хром (околу 2% за смарагд).
Двете главни руди на берилиум, берил и бертрандит, може да бидат пронајдени во Аргентина, Бразил, Индија, Мадагаскар, Русија и САД. Вкупните светски резерви на берилиумова руда се поголеми од 400.000 тони.
Производство Екстракцијата на берилиум од неговите соединенија преттавува тежок процес поради неговиот висок афинитет за кислород на покачени температури и неговата способност да ја намалува водата кога ќе се отстрани неговата оксидна фолија. Во моментов, Соединетите Американски Држави, Кина и Казахстан се единствените три земји вклучени во извлекување на берилиум во индустриски размери. Казахстан произведува берилиум од концентрат складиран пред распадот на Советскиот Сојуз околу 1991 година. Овој ресурс бил речиси исцрпен до средината на 2010-тите.
Производството на берилиум во Русија било прекинато во 1997 година, а постои план да се обнови во 2020-тите.