Berilium

Berilium merupakan unsur kimia dalam jadual berkala yang mempunyai simbol Be dan nombor atom 4. Unsur toksik bivalen, berilium merupakan kelabu keluli, kukuh, ringan tetapi mudah pecah, logam Alkali Bumi, yang kegunaan utamanya adalah sebagai bahan penguat dalam aloi (terutamanya, tembaga berilium).

Berilium,  ₄Be

Ciri-ciri umum
Rupa	metalik putih kelabu
Berilium dalam jadual berkala
– ↑ Be ↓ Mg litium ← berilium → boron
Nombor atom (Z)	4
Kumpulan, kala	kumpulan 2 (logam alkali bumi), kala 2
Blok	Blok s
Konfigurasi elektron	[He] 2s2
Bil. elektron per petala/cengkerang	2, 2
Ciri-ciri fizikal
Takat lebur	1560 K ​(1287 °C, ​2349 °F)
Takat didih	2742 K ​(2469 °C, ​4476 °F)
Ketumpatan suhu bilik hampir	1.85 g/cm3
apabila cecair, pada t.l.	1.690 g/cm3
Titik genting	5205 K,  MPa (tertentu-luar)
Haba pelakuran	12.2 kJ/mol
Haba pengewapan	292 kJ/mol
Muatan haba molar	16.443 J/(mol·K)
Tekanan wap T (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k pada S (K) 1462 1608 1791 2023 2327 2742
Ciri-ciri atom
Keadaan pengoksidaan	+2, +1 ​(oksida amfoterik)
Keelektronegatifan	Skala Pauling: 1.57
Tenaga pengionan	pertama: 899.5 kJ/mol ke-2: 1757.1 kJ/mol ke-3: 14,848.7 kJ/mol (lagi)
Jejari atom	empirik: 112 pm
Jejari kovalen	96±3 pm
Jejari van der Waals	153 pm
Rampaian
Struktur hablur	​heksagon disusun rapat (hcp)
Kelajuan bunyi rod nipis	12,890 m/s (pada s.b.)
Pekali pengembangan terma	11.3 µm/(m·K) (pada 25 °C)
Daya pengaliran terma	200 W/(m·K)
Kerintangan elektrik	36 nΩ·m (pada 20 °C)
Sifat kemagnetan	diamagnetik
Kerentanan magnet (χmol)	−9.0·10−6 cm3/mol
Modulus Young	287 GPa
Modulus ricih	132 GPa
Modulus pukal	130 GPa
Nisbah Poisson	0.032
Skala Mohs	5.5
Kekerasan Vickers	1670 MPa
Kekerasan Brinell	590–1320 MPa
Nombor CAS	7440-41-7
Sejarah
Penemuan	Louis Nicolas Vauquelin (1798)
Pengasiangan pertama	Friedrich Wöhler & Antoine Bussy (1828)
Isotop utama bagi berilium
Iso­top Kelim­pahan Separuh hayat Mod reputan Pro­duk 7Be halus 53.12 d ε 0.862 7Li γ 0.477 – 9Be 100% adalah stabil dengan 5 neutron 10Be trace 1.39×106 y β− 10B

Sifat

Berilium mempunyai antara takat lebur yang tertinggi di kalangan logam jenis ringan. Modulus kekenyalan berilium adalah lebih kurang 1/3 lebih besar daripada besi waja. Ia mempunyai konduktiviti terma yang sangat baik, tak magnetik dan tahan kakisan asid nitrik. Ia juga mudah ditembusi sinaran X, dan neutron dibebaskan apabila ia dihentam oleh zarah alfa, seperti daripada radium dan polonium (lebih kurang 30 neutron-neutron/juta zarah alfa). Pada suhu dan tekanan piawai, berilium tahan pengoksidaan apabila didedahkan kepada udara (walaupun kemampuannya untuk menggores kaca adalah kemungkinannya disebabkan pembentukan lapisan nipis oksida).

Kegunaan

• Berilium digunakan sebagai agen pengaloian di dalam penghasilan tembaga berilium. (Be mempunyai kebolehan menyerap kandungan haba yang banyak). Aloi tembaga-berilium digunakan dalam pelbagai kegunaan oleh kerana konduktiviti elektrik dan konduktiviti termanya, kekuatan tinggi dan kekerasan, sifat yang tak magnetik, dan juga tahan kakisan serta tahan lesu (logam). Kegunaan-kegunaan ini termasuklah pembuatan: elektrod kimpalan bintik, pegas, alat tukang tak mencucuh dan penyambung elektrik.
• Ketegaran, ringan dan kestabilan dimensi pada julat suhu yang lebar menyebabkan aloi tembaga-berilium digunakan dalam industri aeroangkasa dan pertahanan iaitu sebagai bahan penstrukturan ringan dalam pesawat halaju tinggi, peluru berpandu, kapal terbang dan satelit komunikasi.
• Kepingan nipis kerajang berilium digunakan bersama diagnostik pengesanan sinaran X untuk menapis cahaya nampak dan membenarkan hanya sinaran X dikesan.
• Dalam bidang litografi sinaran X, berilium digunakan untuk penghasilan litar bersepadu mikroskopik.
• Oleh kerana ia mempunyai keratan rentas penyerapan terma neutron yang rendah, industri tenaga nuklear menggunakan logam ini dalam reaktor nuklear sebagai pemantul neutron dan moderator.
• Berilium digunakan dalam pembuatan giroskop, pelbagai alat komputer, spring jam tangan dan peralatan yang memerlukan keringanan, ketegaran dan kestabilan dimensi.
• Berilium oksida sangat berguna dalam pelbagai kegunaan yang memerlukan konduktor haba yang baik, dan kekuatan serta kekerasan yang tinggi, dan juga takat lebur yang tinggi, seterusnya bertindak sebagai perintang elektrik.
• Sebatian berilium pernah pada satu ketika dahulu digunakan dalam lampu kalimantang, tetapi penggunaan tersebut tergendala oleh sebab pendedahan pekerja dalam kilang penghasilan lampu kepada penyakit beriliosis.

Sejarah

Nama berilium berasal daripada perkataan Yunani beryllos, beril. Pada satu ketika, berilium pernah dinamakan glucinium (daripada Yunani glykys, manis), oleh kerana rasa manis garamnya. Unsur ini dijumpai oleh Louis Vauquelin dalam tahun 1798 dalam bentuk oksida dalam beril dan dalam zamrud. Friedrich Wöhler dan A. A. Bussy masing-masing berjaya mengasingkan logam pada tahun 1828 dengan memberi tindak balas antara kalium dengan berilium klorida.

Kejadian

Berilium dijumpai dalam 30 jenis garam galian berbeza, dan antara yang paling penting ialah bertrandite, beril, chrysoberyl, dan phenacite. Jenis batu permata beril termasuklah aquamarine dan zamrud. Mutakhir, kebanyakan penghasilan logam ini diselesaikan dengan mengurangkan (kimia) berilium fluorida dengan logam magnesium. Logam berilium tidak mudah didapati sehingga tahun 1957.

Pengasingan

${\mbox{BeF}}_{2}+{\mbox{Mg}}\rightarrow {\mbox{MgF}}_{2}+{\mbox{Be}}$

Isotop

Berilium hanya mempunyai satu isotop stabil, Be-9. Berilium kosmogenik (Be-10) dihasilkan dalam atmosfera melalui perkecaian oksigen dan nitrogen oleh sinaran kosmik. Oleh sebab berilium seringkali wujud dalam bentuk larutan pada paras pH yang kurang daripada 5.5 (dan kebanyakan air hujan mempunyai pH kurang daripada 5), ia akan larut ke dalam larutan dan diangkut ke permukaan Bumi melalui air hujan. Apabila pemendakan dengan cepatnya menjadi semakin beralkali, Be keluar dari larutan. Be-10 kosmogenik akan berkumpul atas permukaan tanah, di mana ia mempunyai separuh hayat yang panjang (1.5 juta tahun) lalu membolehkannya menetap dengan lebih lama sebelum mereput menjadi B-10 (boron). Be-10 dan hasil reputannya digunakan dalam kajian hakisan tanah, pembentukan tanah oleh regolitos, pembentukan tanah laterit, dan juga variasi dalam aktiviti matahari dan usia teras ais. Pengetahuan bahawa Be-7 dan Be-8 yang tak stabil memberikan pendapat kesan kosmologi yang mendalam kerana ini bermaksud unsur yang lebih berat daripada berilium tidak mungkin dapat dihasilkan daripada pelakuran nuklear semasa letupan besar big bang. Malahan, aras tenaga nuklear berilium-8 memberi petunjuk bahawa karbon boleh dihasilkan dalam bintang-bintang, maka memungkinkan penghasilan hidupan. (Lihat proses tripel-alfa dan nukleosintesis big bang)

Awasan

Berilium dan garamnya adalah bahan bertoksik dan berpotensi sebagai karsinogenik. Beriliosis kronik adalah penyakit granulomatous pulmonari dan sistemik yang disebabkan oleh pendedahan kepada berilium. Penyakit berilium akut dalam bentuk pneumonitis kimia pertama kali dilaporkan di Eropah pada tahun 1933 dan di Amerika Syarikat pada tahun 1943. Kes beriliosis kronik pertama kali diperincikan dalam tahun 1946 di kalangan pekerja dalam kilang penghasilan lampu kalimantang. Beriliosis kronik menyamai sarkoidisis dalam pelbagai perkara, dan diagnosis pembezaan amatlah sukar.

Walaupun sebatian berilium dalam lampu kalimantang telah dihentikan pada tahun 1949, kemungkinan pendedahan kepada berilium masih wujud daripada industri nuklear dan aeroangkasa dan dalam penulenan logam berilium dan peleburan aloi berkandungan berilium, penghasilan alat elektronik dan pengurusan bahan yang mengandungi berilium.

Pengkaji awal merasa berilium dan sebatian-sebatiannya yang lain untuk rasa kemanisan bagi memastikan kehadirannya. Alat diagnostik moden tidak lagi memerlukan prosedur berisiko tinggi ini dan percubaan untuk memakan bahan ini tidak patut dilakukan. Berilium dan sebatiannya haruslah dikendalikan dengan rapi dan pengawasan haruslah dijalankan semasa melakukan kegiatan yang memungkinkan pelepasan habuk berilium (barah peparu adalah antara akibat daripada pendedahan berpanjangan kepada habuk berilium).

Bahan ini haruslah dikendalikan dengan berhati-hati dan prosedur tertentu haruslah dipatuhi. Tidak patut ada percubaan menggunakan berilium sebelum prosedur pengendalian yang tepat diperkenalkan dan dibiasakan.

Kesan Kesihatan

Berilium adalah sangat berbahaya jika disedut. Kesannya bergantung kepada kandungan yang didedahkan dan jangka masa pendedahan. Jika paras udara berilium sangat tinggi (lebih tinggi daripada 1000 μg/m³), keadaan akut boleh berlaku. Keadaan ini menyamai pneumonia dan dipanggil penyakit berilium akut. Piawaian udara komuniti dan tempat kerja adalah berkesan dalam mengelakkan kerosakan peparu yang paling akut.

Sesetengah orang (1-15%) akan menjadi sensitif (alah) kepada berilium. Orang-orang ini akan mendapat tindak balas keradangan pada sistem pernafasan. Keadaan ini dipanggil penyakit berilium kronik (CBD), dan boleh berlaku setelah pendedahan bertahun-tahun kepada paras berilium lebih daripada normal (lebih daripada 0.2 μg/m³). Penyakit ini boleh menyebabkan rasa lemah dan kelesuan, dan juga kesesakan bernafas. Ini boleh menyebabkan anoreksia, susut berat badan, dan boleh juga menyebabkan pembesaran bahagian kanan jantung dan penyakit jantung dalam kes-kes peringkat lanjut. Sesetengah orang yang alah kepada berilium mungkin atau mungkin tidak akan mendapat simptom-simptom ini. Bilangan penduduk pada umumnya jarang mendapat penyakit berilium akut atau kronik kerana paras berilium dalam udara ambien adalah pada kebiasaannya sangat rendah (0.00003-0.0002 μg/m³).

Menelan berilium tidak pernah dilaporkan menyebabkan kesan kepada manusia kerana berilium diserap sangat sedikit oleh perut dan usus. Ulser dikesan pada anjing yang mempunyai berilium pada pemakanannya. Berilium yang terkena kulit yang mempunyai luka atau terkikis mungkin akan menyebabkan radang atau ulser.

Pendedahan jangka masa panjang kepada berilium boleh meningkatkan risiko menghidap penyakit barah peparu di kalangan orang ramai.

United States Department of Health and Human Services (DHHS) dan International Agency for Research on Cancer (IARC) telah memberi kepastian bahawa berilium adalah karsinogen kepada manusia. EPA menjangkakan bahawa pendedahan seumur hidup kepada 0.04 μg/m³ berilium boleh menyebabkan satu perseribu kebarangkalian untuk menghidap barah.

Tidak terdapat mana-mana kajian tentang kesan pendedahan berilium terhadap kanak-kanak. Kemungkinannya kesan kesihatan yang dilihat pada kanak-kanak yang terdedah kepada berilium adalah sama dengan kesannya terhadap orang dewasa. Kita tidak lagi mengetahui sama ada terdapat perbezaan dalam kesan terhadap berilium antara orang dewasa dan kanak-kanak.

Kita juga tidak mengetahui sama ada pendedahan terhadap berilium boleh menyebabkan kecacatan sejak lahir atau lain-lain kesan yang berlanjutan kepada orang ramai. Kajian terhadap kesan lanjutan terhadap haiwan adalah tidak konklusif.

Berilium boleh disukat dalam air kencing atau darah. Kandungan berilium dalam darah atau air kencing boleh memberi petunjuk kepada berapa banyak atau berapa lama anda telah terdedah. Paras berilium juga boleh disukat daripada sampel peparu dan kulit. Ujian-ujian ini biasanya tidak terdapat dalam bilik doktor, tetapi doktor boleh menghantar sampel ke makmal yang dapat melakukan ujian tersebut.

Satu lagi ujian darah, iaitu beryllium lymphocyte proliferation test (BeLPT), mengenal pasti alahan terhadap berilium dan memberikan jangkaan terhadap CBD.

Paras berilium biasa yang mungkin dilepaskan ke dalam udara daripada kawasan perindustrian adalah pada tertib 0.01 μg/m³, dipuratakan pada tempoh 30 hari, atau 2 μg/m³ dalam bilik kerja dengan syif kerja 8 jam.

Pautan luar

• Los Alamos National Laboratory – Beryllium
• WebElements.com – Beryllium
• EnvironmentalChemistry.com – Beryllium
• It's Elemental – Beryllium