ബെറിലിയം – ഒരു ദിവസം ഒരു മൂലകം

പ്രൊഫ. എം.ഗോപാലന്‍

മുന്‍ HOD കെമിസ്ട്രി വിഭാഗം, ഗവ.കോളേജ് കാസര്‍കോട്

ലൂക്ക – ആവര്‍ത്തനപ്പട്ടികയുടെ 150ാംവാര്‍ഷികത്തിന്റെ ഭാഗമായുള്ള ഒരു ദിവസം ഒരു മൂലകം (One day One Element) പംക്തി തുടരുന്നു. നാലാം  ദിവസമായ ഇന്ന് ബെറിലിയത്തെ പരിചയപ്പെടാം.

[dropcap][/dropcap]വര്‍ത്തനപ്പട്ടികയിലെ രണ്ടാം ഗ്രൂപ്പായ ആല്‍ക്കലൈന്‍ എര്‍ത്തുകളിലെ ആദ്യത്തെ അംഗമാണ് ബെറിലിയം. മഗ്നീഷ്യം (Mg), കാത്സ്യം (Ca), സ്ട്രോണ്‍ഷ്യം (Sr), ബേരിയം (Ba), റേഡിയം (Ra), എന്നിവയാണ് മറ്റുകുടുംബാംഗങ്ങള്‍. ഓക്സൈഡുകളുടെ ക്ഷാരവീര്യം ജലത്തില്‍ ലയിക്കുന്ന ആല്‍ക്കലികളുടെയും ജലത്തില്‍ ലയിക്കാത്ത എര്‍ത്തുകളുടെയും (ഉദാ: ആലൂമിനിയം ഓക്സൈഡ് Al2O3) മധ്യേ ആയതുകൊണ്ടാണ് കുടുംബത്തിന് ആ പേര് വന്നത്.

ഭൂവല്‍ക്കത്തില്‍ വളരെ കുറഞ്ഞ അളവിലുള്ള  ഈ ലോഹത്തിന്റെ പ്രധാനപ്പെട്ട ധാതുക്കളെല്ലാം തന്നെ ദുര്‍ലഭമായ  രത്നക്കല്ലുകളാണ്. ഏറ്റവും കൂടുതല്‍ അളവില്‍ കാണപ്പെടുന്ന അലൂമിനോ സിലിക്കേറ്റായ ബെറില്‍ (beryl) Be3Al2[Si6O18] ആണ് ബെറിലിയത്തിന്റെ മുഖ്യ സ്രോതസ്സ്. ബെറില്‍ എന്ന വാക്കില്‍ നിന്നാണ് ബെറിലിയം എന്ന പേരുണ്ടായത്. ശുദ്ധമായ ബെറില്‍ നിറമില്ലാത്തതും സുതാര്യമായതുമാണ്.  ചെറിയ ആളവില്‍ അപദ്രവ്യങ്ങളുള്ളവ (impurities) വൈവിധ്യമാര്‍ന്ന നിറങ്ങളുള്ള ശേഭയേറിയ രത്നക്കല്ലുകളാണ്.

ബെറില്‍ രത്നക്കല്ലുകള്‍

രത്നത്തിന്റെ പേര് അപദ്രവ്യം നിറം
മരതകം (എമറാള്‍ഡ്) 2% വരെ ക്രോമിയം അപൂര്‍വ്വമായി വനേഡിയം നേരിയ പച്ചനിറം
ഹീലിയോഡോര്‍ – സുവര്‍ണ ബെറില്‍ Fe3+ അവസ്ഥയിലുള്ള ഇരുമ്പ് ഇളം മഞ്ഞ നിറം മുതല്‍ തിളങ്ങുന്ന സ്വര്‍ണനിറം വരെ
മോര്‍ഗനൈറ്റ് Mn2+ അവസ്ഥയിലുള്ള മാംഗനീസ് പിങ്ക്, റോസ്
ചുവപ്പ് ബെറില്‍ (ചുവപ്പ് എമറാള്‍ഡ്) Mn3+ അവസ്ഥയിലുള്ള മാംഗനീസ് ചുകപ്പ്
അക്വാമറൈന്‍ Fe2+, Fe3+ ഇരുമ്പ് വ്യത്യസ്ത അളവില്‍ കടുംനീല മുതല്‍ പച്ചകലര്‍ന്ന നീല നിറം വരെ

ക്രിസോബെറില്‍ (Chrysoberyl) എന്ന ബെറിലിയം അലൂമിനേറ്റ് (BeAl2O4) ,രത്നക്കല്ലുകളില്‍ ഏറ്റവും ഉറപ്പേറിയ ഇനത്തില്‍പ്പെടുന്നു. ( കാഠിന്യം -Mohs’  scale ല്‍ 8.5 യൂണിറ്റ്). മഞ്ഞ കലര്‍ന്ന നേരിയ പച്ചനിറത്തില്‍ കാണപ്പെടുന്ന ഈ രത്നക്കല്ലിന്റെ മൂന്ന്  ഇനങ്ങളില്‍ Cymophane (catseye) എന്ന ഇനമാണ് പൂച്ചക്കണ്ണ് എന്ന് വിപണിയില്‍ അറിയപ്പെടുന്നത്.

പൂച്ചക്കണ്ണ് – Cymophane – (Catseye)

ഫിനാസൈറ്റ് (Phenacite) എന്ന പേരിലറിയപ്പെടുന്ന ബെറിലിയം ഓര്‍ത്തോ സിലിക്കേറ്റ് (Be2SiO4) വളരെ അപൂര്‍വ്വമായതും സുതാര്യവുമാണ്. നിറമില്ലാത്തതായോ, നേരിയ ചാരനിറത്തിലോ , അല്ലെങ്കില്‍ മഞ്ഞ നിറത്തിലോ ഇത് കാണപ്പെടുന്നു.

ലോഹനിഷ്കര്‍ഷണം

1798 ല്‍ ഫ്രഞ്ച് ശാസ്ത്രജ്ഞന്‍ നിക്കോളാസ് വോക്വലിനാണ് ബെറില്‍, മരതകം തുടങ്ങിയ രത്നക്കലുകളില്‍ ബെറിലിയം മൂലകത്തിന്റെ സാന്നിദ്ധ്യം തിരിച്ചറിഞ്ഞത്. അലൂമിനിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡില്‍ ലയിക്കുന്ന ആല്‍ക്കലൈന്‍ എര്‍ത്തുകളില്‍പ്പെടുന്നതാണതെന്ന് തെളിയിച്ചെങ്കിലും അതിനെ വേര്‍തിരിച്ചെടുക്കാന്‍ അദ്ദേഹത്തിന് കഴിഞ്ഞില്ല. മധുരം നല്കുന്നത് എന്നര്‍ത്ഥത്തില്‍ ഗ്ലൂസിനിയം (glucinium)എന്നാണദ്ദേഹം അതിന് പേരിട്ടത്.

യഥാര്‍ത്ഥത്തില്‍ ധാതുക്കളില്‍ നിന്നും ബെറിലിയം വേര്‍തിരിക്കല്‍ വളരെ ശ്രമകരമായ ജോലിയാണ്. ഉയര്‍ന്ന താപനിലയില്‍ ഓക്സിജനുമായി പ്രതിപ്രവര്‍ത്തിക്കാനുള്ള  ശക്തമായ പ്രവണതയാണ് ഇതിന് കാരണം. 1828 ല്‍ ഫ്രഡറിക് വോളര്‍ (Friedrich Wöhler) ആണ് ആദ്യമായി ബെറിലിയം ക്ലോറൈഡിനെ പൊട്ടാസ്യം കൊണ്ട് നിരോക്സീകരിച്ച് (reduction) ബെറിലിയത്തെ വേര്‍തിരിച്ചെടുത്തത്.

(BeCl2 + 2K ➝ Be + 2KCl) .

എന്നാല്‍ അത് ശുദ്ധമായ അവസ്ഥയില്‍ ലഭ്യമായിരുന്നില്ല .(അകാര്‍ബണിക പദാര്‍ഥമായ അമോണിയം സയനേറ്റിനെ കാര്‍ബണിക സംയുക്തമായ യൂറിയയാക്കി മാറ്റുന്നതിലൂടെയാണ് വോളര്‍ പ്രശസ്തനായത്). ശുദ്ധമായ ബെറിലിയം ഇലക്ട്രോലിസിസ് പ്രക്രിയയിലൂടെയാണ് ലഭ്യമാക്കുന്നത്. സോഡിയത്തിന്റെയും  ബെറിലിയത്തിന്റെയും ഫ്ലൂറൈഡുകള്‍ 2:1 അനുപാതത്തില്‍ ചേര്‍ത്താണ് സാധാരണയായി ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ആയി ഉപയോഗിക്കുന്നത്. ശുദ്ധത കുറഞ്ഞ ബെറിലിയത്തെ വാക്വം ഡിസ്റ്റിലേഷന്‍ നടത്തിയും ശുദ്ധമായ ബെറിലിയം നിര്‍മ്മിക്കാം.

ബെറിലിയം – സവിശേഷതകളും രാസഗുണങ്ങളും 

ആല്‍ക്കലൈന്‍ എര്‍ത്തുകളെല്ലാം തന്നെ തിളക്കമാര്‍ന്ന വെള്ളിനിറമുള്ള ലോഹങ്ങളാണ്. (സ്ട്രോണ്‍ഷ്യത്തിന് നേരിയ മഞ്ഞപ്പകര്‍ച്ചയുണ്ടെങ്കിലും) ബാഹ്യഷെല്ലിലെ രണ്ട് ഇലക്ട്രോണുകള്‍ ലോഹ ബന്ധനത്തില്‍ ഏര്‍പ്പെടുന്നതാണ് ലോഹത്തിളക്കത്തിനും വൈദ്യുതചാലക സ്വഭാവത്തിനും കാരണം.

ഇലക്ട്രോണുകള്‍ നഷ്ടപ്പെട്ട് ധനചാര്‍ജ്ജുള്ള അയോണുകളാകുന്നതിനുള്ള പ്രവണതയാണ് ലോഹങ്ങളുടെ രാസസ്വഭാവത്തിന്റെ പ്രധാന പ്രത്യേകത. എന്നാല്‍ ബെറിലിയം ,ഗ്രൂപ്പിലെ മറ്റ് അംഗങ്ങളില്‍ നിന്നും വ്യത്യാസങ്ങള്‍ കാണിക്കുന്നതിന് കാരണം അതിന്റെ സഹസംയോജക ബന്ധത്തിലേര്‍പ്പെടാനുള്ള പ്രവണതയാണ്. ഉദാഹരണത്തിന് ബെറിലിയം ക്ലോറൈഡില്‍ സഹസംയോജക ബന്ധനം ആണ്. മാത്രമല്ല ഖരാവസ്ഥയില്‍ BeCl2 തന്മാത്രകള്‍ കൂട്ടിച്ചേരുന്നത് പോളിമര്‍ രൂപത്തിലാണ്.

എന്നാല്‍ കാത്സ്യം ക്ലോറൈഡാകട്ടെ അയോണിക സംയുക്തമാണ്.  മറ്റുചില കാര്യങ്ങളിലും ബെറിലിയം തൊട്ടടുത്ത മൂന്നാംഗ്രൂപ്പിലെ ആലൂമിനിയവുമായി രാസസാമ്യത കാണിക്കുന്നു. ഇതിനെ ‍ഡയഗണല്‍ ബന്ധമെന്നാണ് വിശേഷിപ്പിക്കുന്നത്.  ആവര്‍ത്തനപ്പട്ടികയില്‍ അലൂമിനയത്തിന്റെ സ്ഥാനം ബെറിലിയത്തിന് ഡയഗണല്‍ ആണ്. (Li-Mg, B – Si എന്നീ ജോഡികളും ശക്തമായ ഡയഗണല്‍ ബന്ധം കാണിക്കുന്നു.)

നൈട്രജന്‍, ഓക്സിജന്‍, ഹാലോജനുകള്‍ എന്നിവയുമായി ഉയര്‍ന്ന താപനിലയില്‍ സംയോജിച്ച് നൈട്രൈഡ് (Be₃N₂) ഓക്സൈഡ് (BeO), ഹാലൈഡ് (BeX2, X=F,Cl,Br,I) എന്നീ സംയുക്തങ്ങളുമുണ്ടാകുന്നു. എന്നാല്‍ രാസപ്രവര്‍ത്തനക്ഷമത (reactivity) കാത്സ്യം പോലുള്ള മൂലകങ്ങളെ അപേക്ഷിച്ച് വളരെക്കുറവാണ്. ഹൈഡ്രജനുമായി ബെറിലിയം നേരിട്ട് പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നില്ല. എന്നാല്‍ പോളിമര്‍ സ്വഭാവമുള്ള ഹൈഡ്രൈഡ് (BeH2)n ബെറിലിയം ക്ലോറൈഡിന്റെ നിരോക്സീകരണം വഴി ഉണ്ടാക്കാം. ജലവുമായി സാധാരണ ഊഷ്മാവില്‍ പ്രവര്‍ത്തനമില്ല. ( കാത്സ്യം ജലത്തില്‍ ശക്തമായി പ്രതിപ്രവര്‍ത്തിച്ച് ഹൈഡ്രജന്‍ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു.) നേര്‍പ്പിച്ച ആസിഡുകള്‍ ബെറിലിയത്തെ അലിയിച്ച് ഹൈഡ്രജന്‍ പുറത്തുവിടുന്നു. മറ്റു കുടുംബാംഗങ്ങളില്‍ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി ആല്‍ക്കലികളില്‍ ലയിച്ച് ബെറിലേറ്റും ഹൈഡ്രജനും ഉണ്ടാകുന്നു. ഇത്തരത്തില്‍ ആസിഡുകളുമായും ആല്‍ക്കലികളുമായും പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്ന ലോഹങ്ങളെ (ലോഹ ഓക്സൈഡുകളും) ആംഫോട്ടറിക് ലോഹങ്ങളെന്നാണ് (amphoteric metals) പറയുക. ഈ വിധം ആല്‍ക്കലൈന്‍ എര്‍ത്തുകളുടെ പൊതുസ്വഭാവത്തില്‍ നിന്ന് വ്യത്യസ്തത പുലർത്തുകയും എന്നാല്‍ പൊതുവായ ഗ്രൂപ്പ് സ്വഭാവം നിലനിര്‍ത്തുകയും ചെയ്യുന്നു എന്നതാണ് ബെറിലിയം രസതന്ത്രത്തിന്റെ വൈരുധ്യം.

പ്രധാന വസ്തുതകള്‍  

ഗ്രൂപ്പ് 2 ഉരുകല്‍നില 1560 K ​(1287 °C, ​2349 °F)
പീരിയഡ് 2 തിളനില 2742 K ​(2469 °C, ​4476 °F)
ബ്ലോക്ക്  s സാന്ദ്രത (g/cm³) 1.85 g/cm3 , ദ്രാവകം 1.690 g/cm3
അറ്റോമിക സംഖ്യ 4 ആറ്റോമിക ഭാരം 9.012
അവസ്ഥ  20°C ഖരം ഐസോടോപ്പുകള്‍   9Be(~100%), 10Be ,7Be, 
ഇലെക്ട്രോണ്‍വിന്യാസം
1s2 2s2 ആല്‍ക്കലൈന്‍ ഏര്‍ത്ത് ലോഹം

ബെറിലിയം – ഉപയോഗങ്ങള്‍

  1. എക്സ്റേകിരണങ്ങള്‍ക്ക്  സുതാര്യമായതിനാല്‍ എക്സ്റേ ഉപകരണങ്ങളില്‍ റേഡിയേഷന്‍ ജാലകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു.
  2. അറ്റോമികനമ്പര്‍ ചെറുതായതിനാല്‍ താരതമ്യേന ഉയര്‍ന്ന ഊര്‍ജകണങ്ങള്‍ക്ക് സുതാര്യമാണ്. ആയതിനാല്‍ കണങ്ങള്‍ കൂട്ടിയിടിക്കുന്ന പ്രദേശത്തെ ബീം പൈപ്പ് നിര്‍മ്മാണത്തിന് ഉപയോഗിക്കുന്നു.  ലാര്‍ജ് ഹാഡ്രോണ്‍ കൊളൈഡര്‍ പോലുള്ള ഗവേഷണസംവിധാനത്തില്‍ ബെറിലിയം കൊണ്ടുള്ള ബീം പൈപ്പുകള്‍ ആവശ്യമാണ്.
  3. ബെറിലിയം ടാര്‍ഗറ്റ് പ്രോട്ടോണ്‍ ബീമിനെ ന്യൂട്രോണ്‍ ബീമാക്കി മാറ്റും .ഇത് ഒരു ന്യൂട്രോണ്‍ സ്രോതസ്സാണ്. റേഡിയം ബെറിലിയം മിശ്രിതം ന്യൂട്രോണ്‍ സ്രോതസ്സായി ഉപയോഗിക്കാറുണ്ട്. റേഡിയം പുറത്തുവിടുന്ന ആല്‍ഫ കണങ്ങള്‍ ബെറിലിയം ന്യൂക്ലിയസ്സുമായി പ്രതിപ്രവര്‍ത്തിച്ച് ന്യൂട്രോണിനെ പുറത്തുവിടുന്നു. ജയിംസ് ചാഡ്‍വിക്ക്  ന്യൂട്രോണ്‍ കണ്ടെത്തുന്നത് ബെറിലിയം ഉപയോഗിച്ച് നടത്തിയ പരീക്ഷണത്തിലാണ്. ( 2H4 + 4Be96C12+ 0n1  )
  4. ഭാരക്കുറവ്, കാഠിന്യം, ഉയര്‍ന്ന താപത്തെ താങ്ങാനുള്ള കഴിവ് തുടങ്ങിയ ഗുണങ്ങള്‍ മൂലം  പ്രതിരോധ- ബഹിരാകാശ ഉപകരണങ്ങളില്‍ ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്നു..
  5. രണ്ട് ശതമാനം ബെറിലിയം അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന ചെമ്പ് (ബെറിലിയം കോപ്പര്‍) ചെമ്പിനേക്കാള്‍ ആറ് മടങ്ങ് ഉറപ്പുള്ളതാണ്. തീപ്പൊരി ഉണ്ടാക്കാത്ത ഉപകരണങ്ങള്‍, ഉറപ്പേറിയ സ്പ്രിങ്ങുകള്‍ , ആവരണങ്ങള്‍ എന്നിവയുടെ നിര്‍മ്മാണത്തിന്  അവ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
  6. മുന്‍പ്  യുദ്ധവിമാനങ്ങളുടെ ബ്രേക്കുകളില്‍ ഉപയോഗിച്ചിരുന്നു. പക്ഷെ ഇവയില്‍ നിന്നുണ്ടാകുന്ന പുക അത്യന്തം വിഷകരമാണ്. ബെറിലിയം ഓക്സൈഡ് പൊടി ശ്വസിച്ചാല്‍ മാരകമായ ബെറിലിയോസിസ് രോഗമുണ്ടാകും. ഇത് ശ്വാസകോശത്തിനുണ്ടാക്കുന്ന ആഘാതം ചികിത്സിച്ചു ഭേദമാക്കാന്‍ പ്രയാസമാണ്.
  7. ബെറിലിയം പൂശിയ കണ്ണാടികള്‍ കാലാവസ്ഥാ ഉപകരണങ്ങള്‍, യുദ്ധോപകരണങ്ങള്‍, ആധുനിക സ്പേസ് ടെലസ്കോപ്പുകള്‍ എന്നിവയിലുപയോഗിക്കുന്നു.
  8. ആണവ റിയാക്ടറുകളില്‍ മോഡറേറ്റര്‍ ആയും ഉപയോഗിക്കുന്നു
  9. സെമി കണ്ടക്ടറുകളുടെ നിര്‍മ്മാണത്തിന് ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ചിത്രങ്ങള്‍ക്ക് കടപ്പാട് : വിക്കിമീഡിയ

Leave a Reply