Berílio – Propriedades – Preço – Aplicações – Produção

Sobre o Berílio

O berílio é um metal duro e acinzentado naturalmente encontrado em rochas minerais, carvão, solo e poeira vulcânica. O uso comercial de berílio requer o uso de equipamentos apropriados de controle de poeira e controles industriais em todos os momentos devido à toxicidade de poeiras contendo berílio inaladas que podem causar uma doença alérgica crônica com risco de vida em algumas pessoas chamada beriliose. O berílio tem uma grande seção transversal de espalhamento para nêutrons de alta energia, cerca de 6 barns para energias acima de aproximadamente 10 keV. Portanto, ele funciona como um refletor de nêutrons e moderador de nêutrons, efetivamente retardando os nêutrons para a energia térmica. Como o berílio tem um limiar de energia muito baixo para emissão de nêutrons, ele pode ser usado como fonte de nêutrons em reatores nucleares. A fonte de Sb-Be é baseada na reação (γ,n) (ou seja, emite fotonêutrons).

Resumo

Elemento	Berílio
Número atômico	4
Categoria do elemento	Metal alcalino-terroso
Fase em STP	Sólido
Densidade	1,848 g/cm3
Resistência à tração	345 MPa
Força de rendimento	N/D
Módulo de elasticidade de Young	287 GPa
Escala de Mohs	5,5
Dureza Brinell	600 MPa
Dureza Vickers	1670 MPa
Ponto de fusão	1278 °C
Ponto de ebulição	2469 °C
Condutividade térmica	200 W/mK
Coeficiente de Expansão Térmica	11,3 µm/mK
Calor específico	1,82 J/gK
Calor de fusão	12,2 kJ/mol
Calor da vaporização	292,4 kJ/mol
Resistividade elétrica [nanoOhm meter]	36
Suscetibilidade Magnética	−9,0e-6 cm3/mol

Aplicações de Berílio

O berílio pode ser utilizado como agente de liga na produção de berílio-cobre, diagnóstico de detecção de raios X, fabricação de periféricos de computador, em reatores nucleares como moderadores de nêutrons e refletores. 80% do berílio usado vai para ligas de cobre-berílio. A combinação de peso leve com alta resistência em temperaturas extremas torna as ligas de berílio metálico e alumínio-berílio ideais para uso em aplicações aeroespaciais de alto desempenho, como componentes de foguetes. A transparência à radiação X torna o metal berílio puro essencial em equipamentos de segurança e tecnologia de imagens médicas de alta resolução, como mamografia para detectar câncer de mama. O cobre-berílio é a liga de cobre mais dura e forte (UTS até 1400 MPa), na condição totalmente tratada termicamente e trabalhada a frio.

 

 

Produção e preço do Berílio

Os preços das matérias-primas mudam diariamente. Eles são impulsionados principalmente pela oferta, demanda e preços de energia. Em 2019, os preços do berílio puro estavam em torno de 5300 $/kg.

O conteúdo de berílio na crosta terrestre é de 2,6 ppm. É um dos elementos mais tóxicos, portanto, causa danos aos pulmões humanos e outros organismos. É encontrado em até 30 minerais diferentes. O berílio é mais comumente extraído do mineral berilo, que é sinterizado usando um agente de extração ou fundido em uma mistura solúvel. O processo de sinterização envolve a mistura de berilo com fluorosilicato de sódio e soda a 770 °C (1420 °F) para formar fluoroberilato de sódio, óxido de alumínio e dióxido de silício. 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.

Fonte: www.luciteria.com

Propriedades mecânicas do Berílio

Força do Berílio

Na mecânica dos materiais, a resistência de um material é sua capacidade de suportar uma carga aplicada sem falha ou deformação plástica. A resistência dos materiais considera basicamente a relação entre as cargas externas aplicadas a um material e a deformação resultante ou alteração nas dimensões do material. Ao projetar estruturas e máquinas, é importante considerar esses fatores, para que o material selecionado tenha resistência adequada para resistir às cargas ou forças aplicadas e manter sua forma original. A resistência de um material é sua capacidade de suportar esta carga aplicada sem falha ou deformação plástica.

Para tensão de tração, a capacidade de um material ou estrutura de suportar cargas que tendem a se alongar é conhecida como resistência à tração final (UTS). O limite de escoamento ou tensão de escoamento é a propriedade do material definida como a tensão na qual um material começa a se deformar plasticamente, enquanto o ponto de escoamento é o ponto onde a deformação não linear (elástica + plástica) começa.

Veja também: Resistência dos Materiais

Resistência à tração final do Berílio

A resistência à tração final do Berílio é de 345 MPa.

Força de rendimento do Berílio

O limite de escoamento do Berílio é N/A.

Módulo de Elasticidade do Berílio

O módulo de elasticidade de Young do Berílio é 287 GPa.

Dureza do Berílio

Na ciência dos materiais, a dureza é a capacidade de suportar o recuo da superfície (deformação plástica localizada) e arranhões. O teste de dureza Brinell é um dos testes de dureza de indentação, que foi desenvolvido para testes de dureza. Nos testes Brinell, um penetrador esférico duro é forçado sob uma carga específica na superfície do metal a ser testado.

A dureza Brinell do Berílio é de aproximadamente 600 MPa.

O método de teste de dureza Vickers foi desenvolvido por Robert L. Smith e George E. Sandland na Vickers Ltd como uma alternativa ao método Brinell para medir a dureza dos materiais. O método de teste de dureza Vickers também pode ser usado como um método de teste de microdureza, que é usado principalmente para peças pequenas, seções finas ou trabalhos de profundidade de caixa.

A dureza Vickers do Berílio é de aproximadamente 1670 MPa.

A dureza ao risco é a medida de quão resistente uma amostra é à deformação plástica permanente devido ao atrito de um objeto pontiagudo. A escala mais comum para este teste qualitativo é a escala de Mohs, que é usada em mineralogia. A escala Mohs de dureza mineral é baseada na capacidade de uma amostra natural de mineral riscar visivelmente outro mineral.

O Berílio tem uma dureza de aproximadamente 5,5.

Veja também: Dureza dos Materiais

Berílio – Estrutura Cristalina

Uma possível estrutura cristalina do Berílio é a estrutura compacta hexagonal.

Nos metais e em muitos outros sólidos, os átomos estão dispostos em arranjos regulares chamados cristais. Uma rede cristalina é um padrão repetitivo de pontos matemáticos que se estende por todo o espaço. As forças de ligação química causam essa repetição. É esse padrão repetido que controla propriedades como força, ductilidade, densidade, condutividade (propriedade de conduzir ou transmitir calor, eletricidade, etc.) e forma. Existem 14 tipos gerais de tais padrões conhecidos como reticulados de Bravais.

Veja também: Estrutura Cristalina de Materiais

Estrutura Cristalina de Berílio

Propriedades Térmicas do Berílio

Berílio – Ponto de fusão e ponto de ebulição

O ponto de fusão do Berílio é 1278 °C.

O ponto de ebulição do Berílio é 2469 °C.

Observe que esses pontos estão associados à pressão atmosférica padrão.

Berílio – Condutividade Térmica

A condutividade térmica do Berílio é 200 W/(m·K).

As características de transferência de calor de um material sólido são medidas por uma propriedade chamada condutividade térmica, k (ou λ), medida em W/mK. É uma medida da capacidade de uma substância de transferir calor através de um material por condução. Observe que a lei de Fourier se aplica a toda matéria, independentemente de seu estado (sólido, líquido ou gasoso), portanto, também é definida para líquidos e gases.

Coeficiente de Expansão Térmica do Berílio

O coeficiente de expansão térmica linear de Berílio é 11,3 µm/(m·K).

A expansão térmica é geralmente a tendência da matéria de mudar suas dimensões em resposta a uma mudança na temperatura. Geralmente é expresso como uma mudança fracionária no comprimento ou volume por unidade de mudança de temperatura.

Berílio – Calor Específico, Calor Latente de Fusão, Calor Latente de Vaporização

O calor específico do Berílio é 1,82 J/gK.

A capacidade calorífica é uma propriedade extensiva da matéria, o que significa que é proporcional ao tamanho do sistema. A capacidade calorífica C tem a unidade de energia por grau ou energia por kelvin. Ao expressar o mesmo fenômeno como uma propriedade intensiva, a capacidade calorífica é dividida pela quantidade de substância, massa ou volume, portanto a quantidade é independente do tamanho ou extensão da amostra.

O calor latente de fusão do Berílio é 12,2 kJ/mol.

O calor latente de vaporização do Berílio é 292,4 kJ/mol.

Calor latente é a quantidade de calor adicionada ou removida de uma substância para produzir uma mudança de fase. Essa energia quebra as forças atrativas intermoleculares e também deve fornecer a energia necessária para expandir o gás (o pΔV trabalho). Quando o calor latente é adicionado, nenhuma mudança de temperatura ocorre. A entalpia de vaporização é uma função da pressão na qual essa transformação ocorre.

Berílio – Resistividade Elétrica – Suscetibilidade Magnética

A propriedade elétrica refere-se à resposta de um material a um campo elétrico aplicado. Uma das principais características dos materiais é sua capacidade (ou falta de capacidade) de conduzir corrente elétrica. De fato, os materiais são classificados por essa propriedade, ou seja, são divididos em condutores, semicondutores e não condutores.

Veja também: Propriedades Elétricas

A propriedade magnética refere-se à resposta de um material a um campo magnético aplicado. As propriedades magnéticas macroscópicas de um material são conseqüência das interações entre um campo magnético externo e os momentos de dipolo magnético dos átomos constituintes. Diferentes  materiais reagem à aplicação do campo magnético de forma diferente.

Veja também: Propriedades Magnéticas

Resistividade elétrica do Berílio

A resistividade elétrica do Berílio é 36 nΩ⋅m.

A condutividade elétrica e seu inverso, a resistividade elétrica, é uma propriedade fundamental de um material que quantifica como o berílio conduz o fluxo de corrente elétrica. A condutividade elétrica ou condutância específica é o recíproco da resistividade elétrica.

Suscetibilidade Magnética do Berílio

A suscetibilidade magnética do Berílio é -9,0e-6 cm³/mol.

No eletromagnetismo, a suscetibilidade magnética é a medida da magnetização de uma substância. A suscetibilidade magnética é um fator de proporcionalidade adimensional que indica o grau de magnetização do Berílio em resposta a um campo magnético aplicado.