बेरिलियम मूलद्रव्य

बेरिलियम हे आधुनिक आवर्त सारणीमधील गट २ अ मधील मूलद्रव्य आहे. या मूलद्रव्याची रासायनिक संज्ञा Be अशी असून अणुक्रमांक ४ आणि अणुभार ९.०१२ इतका आहे. याचे इलेक्ट्रॉन संरूपण २, २ असे आहे तर संयुजा २ अशी आढळते.

इतिहास : प्राचीन काळापासून मानवाला पाचू व बेरील ही खनिजे ज्ञात होती. १७९८मध्ये एन. एल. व्होक्लँ  (Louis Nicholas Vauquelin) या शास्त्रज्ञाने बेरील खनिज व पाचू या रत्नाचे रासायनिक पृथक्करण करून असा शोध लावला की दोन्हीतील घटक सारखेच असून त्यात एक नवीन मूलद्रव्य  आहे. या संयुगांची चव गोडसर असल्याने त्या मूलद्रव्याला ग्लुसेनियम असे नाव दिले. परंतु पुढे इट्रियम यांच्या संयुगांची चवसुद्धा गोडसर असल्याने त्याबाबत विवाद सुरू झाला. १८२८ मध्ये फ्रीड्रिख व्हलर (Friederich Wohler) व आंत्वान ब्यूसी (Antoine Bussy) यांना स्वतंत्रपणे पाचूपासून बेरिलियम मूलद्रव्याला विलग करण्यात यश आले. त्यांनी बेरिलियम क्लोराइडची पोटॅशियमशी रासायनिक अभिक्रिया करून बेरिलियमला विलग केले.

बेरील नामक खड्यातील बेरोलीस ह्या ग्रीक नावावरून याचे नामकरण बेरिलियम सुचविण्यात येऊन IUPAC कडून १९५७ मध्ये त्याला अधिकृत मान्यता मिळाली. तत्पूर्वी १९३२ मध्ये जेम्स चॅडविक (James Chadwick) यांनी बेरिलियमच्या नमुन्यावर रेडियममधून निघणाऱ्या अल्फा कणांचा मारा केला असता न्यूट्रॉन या नवीन प्रकारच्या कणाचा शोध लागला. अजूनही संशोधनासाठी लागणाऱ्या न्यूट्रॉनांची निर्मिती या प्रकारे केली जाते. १९५७ पर्यंत बेरिलियम सहजासहजी उपलब्ध होत नव्हते.

आढळ : बेरिलियमची उत्पत्ती बिग बॅंगच्या वेळी झाली असावी. पृथ्वीच्या कवचात याचे प्रमाण ०.००५% इतके तथा अंतराळात याचे प्रमाण अत्यल्प म्हणजेच ६ पीपीएम एवढे आहे. बेरिलियम निसर्गात मुक्त स्वरूपात आढळत नसून संयुगी स्वरूपात त्याची ३० प्रकारची खनिजे सापडतात, पैकी बेरील व बेरट्रांडाइट (bertrandite), क्रिसोबेरील(chrysoberyl), फिनॅसाइट (phenacite) ही मुख्य खनिजे असून पाचू आणि ॲक्वामरीन हे बेरिलियमचे मौल्यवान प्रकार आहेत.  औद्योगिकदृष्ट्या बेरील व बेरट्रांडाइट ही खनिजे बेरिलियम आणि त्यांच्या संयुगांच्या निर्मितीसाठी महत्त्वाची आहेत.

बेरिलियम : भौतिक गुणधर्म

भौतिक गुणधर्म : बेरिलियम वजनाने हलका, चंदेरी रंगाचा ठिसूळ व चमकदार धातू आहे. याची घनता ॲल्युमिनियमच्या तुलनेत २/३ व स्थितिस्थापक गुणांक (modulus of elasticity) स्टीलपेक्षा जास्त आहे. वजनाने हलक्या असलेल्या धातूंच्या श्रेणीमध्ये त्याचा द्रवणांक उच्चतम आहे. त्याची औष्णिक वाहकता उत्तम आहे. तो सामान्य तापमानात हवेमुळे होणारा ऑक्सिडीकरणरोधक आहे तर नायट्रिक अम्लाचा त्याच्यावर परिणाम होत नाही. तो चुंबकीय गुणधर्म दाखवत नाही व क्ष -किरणांसाठी उच्च कोटीची पारगम्यता दाखवतो.

 

 

 

 

बेरिलियम : समस्थानिके

 

समस्थानिके : बेरिलियमची एकूण १२ समस्थानिके ज्ञात आहेत. यांपैकी केवळ 9Be हे स्थिर व नैसर्गिकरीत्या आढळणारे असून बाकीची ११ समस्थानिके किरणोत्सर्गी असून त्यांचे अर्धायुकाल अल्प असल्याने त्यांचे अस्तित्व जाणवत नाही.

7Be आणि 10Be हे किरणोत्सर्गी समस्थानिक भूवैज्ञानिक कालनिर्धारणासाठी उपयुक्त आहेत. बेरिलियमाचे समस्थानिक जमिनीलगतची हवा, पाऊस, हिम व सागरी गाळ यांत आढळतात. गाळात 7Be चे अस्तित्व आढळल्यास गाळ ताजा असल्याचे मानण्यात येते.

 

 

 रासायनिक गुणधर्म :  बेरिलियमचे रासायनिक गुणधर्म ॲल्युमिनियमशी साधर्म्य दाखवतात.

(१) सामान्य परिस्थितीत हवेमुळे बेरिलियमच्या पृष्ठभागावर ऑक्साइडचे संरक्षक आवरण तयार होते व त्याचे पुढील ऑक्सिडीकरण रोखले जाते.

            2 Be(s) + O2 (g) → 2 BeO (s)

(२) ९०००  से. पेक्षा जास्त तापमानाला नायट्रोजनशी क्रिया होऊन बेरिलियम नायट्राइड मिळते.

           3 Be(s) + N2 (g) → Be3 N2 (s)

(३) पाणी अथवा वाफेचा बेरिलियमवर परिणाम होत नाही.

(४) बेरिलियमवर ऑक्साइडचे संरक्षक आवरण असल्याने अम्लांचा परिणाम होत नाही. परंतु त्याची भुकटी विरल अम्लात विरघळून हायड्रोजन वायू निर्माण करते.

          Be (s) + H2SO4 (aq) → Be SO4 (aq) + H2 (g)

          Be (s) + 2 HCl (aq) → BeCl2 (aq) + H2 (g)

          Be (s) + 2 HNO3 (aq) → Be (NO3)2 (aq) + H2 (g)

उत्पादन : पेग्मटाइटांमध्ये आढळणारे वैदूर्याचे मोठे स्फटिक हा बेरिलियमाचा प्रमुख कच्चा माल होय. अभ्रक, फेल्स्पार इ. खनिजांच्या खाण कामात वैदूर्य उप-उत्पादन म्हणून मिळते.

वैदूर्यापासून बेरिलियम ऑक्साइड वा हायड्रॉक्साइड मिळविण्यासाठी दोन पद्धती वापरण्यात येतात. या पद्धतीत वैदूर्य फ्ल्युओराइड वा सल्फेट या रूपात विरघळविण्यावर आधारलेल्या आहेत. बेरिलियम हायड्रॉक्साइड पेटवून त्याचे ऑक्साइडात रूपांतर करतात. बेरिलियम ऑक्साइडाचे क्षपण करून धातू मिळविण्याच्याही दोन पद्धती आहेत. प्रथम बेरिलियम ऑक्साइडावर (हायड्रॉक्साइडावर) अमोनियम बाय फ्ल्युओराइडाची विक्रिया करून (NH4)2 BeF4 मिळवितात व त्यापासून अपघटनाने (घटक अलग करण्याच्या क्रियेने) बेरिलियम फ्ल्युओराइड तयार करतात किंवा बेरिलियम ऑक्साइड व कार्बन यांवरून क्लोरीन वायू नेऊन बेरिलियम क्लोराइड मिळवितात. बेरिलियम फ्ल्युओराइडाचे मॅग्नेशियमाच्या साहाय्याने औष्णिक पद्धतीने क्षपण करण्यात येते किंवा बेरिलियम क्लोराइड व मीठ (सोडियम क्लोराइड) यांच्या मिश्रणाचे ३७० से. ला विद्युत् विच्छेदन करण्यात येते. ९०% पेक्षा अधिक बेरिलियम धातू औष्णिक पद्धतीने ‍मिळविण्यात येते.

उपयोग : बेरिलियम वजनाने हलका, उच्च वितळबिंदू, उत्तम विद्युत् संवाहकता, उच्च उष्णताशोषक असणारा एक स्थिर धातू आहे. या गुणधर्मांबरोबरच उच्च तापमानालाही टिकून राहणारे यांत्रिक गुणधर्म आणि अतिशय उच्च स्थितिस्थापकता गुणांक या अशा असामान्य गुणधर्मांमुळे तो  संरचनांमध्ये, औष्णिक उपयोगांमध्ये तसेच अणुकेंद्रीय विक्रियकांत उपयुक्त ठरला आहे.

वजनाने हलका असूनही त्याच्या मजबूत असण्यामुळे त्याचा वापर क्षेपणास्त्रे, अवकाशयाने सेलफोन, कॅमेरा, क्षेपणास्त्रे (missile), हवाईजहाज इत्यादींमध्ये केला जातो. पदार्थाला मजबुती आणण्यासाठी तांबे व निकेल या धातूंच्या मिश्रणात बेरिलियम मिसळण्यात येते. अशा मिश्रणाचा उपयोग घूर्णक (gyroscope), स्प्रिंग वगैरेंसाठी होतो.

अंतराळात वापरण्यात येणाऱ्या दुर्बिणी, रॉकेट नोझलसाठीसुद्धा बेरिलियम वापरतात. त्याच्या अचुंबकीय गुणधर्मांमुळे रेडिओ व रडार प्रणालीचे मेलन (fine tuning) करण्यासाठी बेरिलियमचा उपयोग करतात.

अणुकेंद्रीय विक्रियकांत भंजन न्यूट्रॉनांचा वेग कमी करण्यासाठी, विक्रियकाच्या गाभ्यातून निसटून जाणाऱ्या न्यूट्रॉनांची संख्या कमी करण्यासाठी आणि इंधन साठवण पात्र बनविण्यासाठी बेरिलियमाचा मोठ्या प्रमाणावर उपयोग करण्यात येतो. बेरिलियमचे रेडियमाबरोबर केलेले मिश्रण न्यूट्रॉननिर्मितीसाठी अणुकेंद्रीय विक्रियकांत वापरण्यात येते. त्याच्या विशिष्ट क्षमतेमुळे तो अणुभट्टीत परावर्तक (reflector) व नियामक (moderator) म्हणून कार्य करतो. तसेच आण्विक शस्त्रांमध्ये यापासून तयार केलेले पातळ पत्रे वापरतात.

बेरिलियमच्या उच्च दर्जाच्या पारदर्शकतेमुळे त्याचा उपयोग क्ष-किरण नलिकेसाठी (X-ray tube) केला जातो. डोळ्याच्या शस्त्रक्रियेत लागणाऱ्या लेसर किरणांना नियंत्रित करून निश्चितजागी एकवटण्यास बेरिलियम सिरॅमिकचा वापर केला जातो.

मिश्रधातू : बेरिलियमचा सर्वांत जास्त वापर मिश्रधातू बनविण्यासाठी होतो, कारण त्यामुळे पदार्थ कठीण, मजबूत व हलके होण्यास मदत होते.

बेरिलियम कासे (ब्राँझ ) : बेरिलियम व तांब्याच्या मिश्रधातूंना बेरिलियम कासे असे म्हणतात. शुध्द तांब्यात २ % बेरिलियम मिसळल्याने तांब्याच्या उष्णता व विद्युत वाहकतेवर विशेष परिणाम होत नाही परंतु त्याच्या टणकपणा, मजबूतपणा, गंजरोधक व झीज होण्याच्या क्षमतेत लक्षणीय वाढ होते. अशा मिश्रधातूचा उपयोग विद्युत मंडल फलकामध्ये (circuit board) केला जातो.

ठिणगीरहित हत्यारे विमानाच्या एंजिनामधील महत्त्वाचे हालते भाग, परिशुद्ध मापन उपकरणांतील मुख्य भाग, यांत्रिक संगणक, विद्युत अभिचालित्रे (अगदी अल्प शक्तीचा उपयोग करून मोठ्या शक्तीच्या मंडलात आवश्यकतेनुसार बदल घडवून आणणारी विद्युत् साधने), कॅमेऱ्यातील झडपा इत्यादींत बेरिलियम काशाचा उपयोग केला जातो. खनिज तेल शुद्धीकरण कारखान्यात व इतर काही कारखान्यांत पोलादावर पोलाद आपटून ठिणगी पडल्यामुळे आग लागण्याचा वा स्फोट घडून येण्याचा धोका असतो. त्यामुळे तेथे बेरिलियम काशाचे हातोडे, पाने व इतर हत्यारे वापरतात. बेरिलियम १.५%  किंवा त्यापेक्षा अधिक प्रमाणात असलेल्या काशाचा वितळबिंदू पुष्कळच कमी होऊन त्याचा प्रवाहीपणा बराच वाढतो आणि त्यामुळे गुंतागुंतीच्या आकाराचे ओतकाम सुलभपणे करणासाठी त्याचा उपयोग होतो.

बेरॅलकास्ट : बेरिलियम व ॲल्युमिनियमच्या मिश्रधातूंना बेरॅलकास्ट असे म्हणतात. बेरॅलकास्टमुळे वजनात २५ % घट तर कडकपणात  ३ % वाढ होते. बेरॅलकास्टचा उपयोग हेलिकॉप्टर बनविण्यासाठी केला जातो.

आरोग्यावरील परिणाम व हाताळणी : बेरिलियमची चव गोड असली तरीही याचे हवेत तरंगणारे सूक्ष्म कण अत्यंत विषारी असल्यामुळे ‘बेरिलिओसिस’ या नावाचा श्वसनमार्गाचा प्राणघातक विकार होऊ शकतो. बेरिलियमशी थेट संपर्क टाळावा तसेच त्याचा वापर करताना सुरक्षेची खबरदारी घ्यावी. आंतरराष्ट्रीय कर्करोग संशोधन संस्था (International agency for research on cancer) या संस्थेने बेरिलियमचे वर्गीकरण कर्करोग (cancer) निर्माण करणाऱ्या पदार्थांमध्ये केल्यामुळे याच्या उत्पादनाकरिता नियम पालनाची अंमलबजावणी अत्यंत काटेकोरपणे केली जाते.

पहा : क्रिसोबेरील, जेम्स चॅडविक, पाचू , बेरिलियम  संयुगे.

 समीक्षक : मिनल टिपणीस