El elemento berilio — Átomo de berilio

El berilio es un elemento químico de la tabla periódica que tiene el símbolo Be y el número atómico 4. El berilio es un elemento bivalente tóxico, de color gris acero, fuerte, ligero pero frágil, metal alcalinotérreo, que se utiliza principalmente como agente endurecedor en aleaciones (sobre todo, el cobre berilio).

litio – berilio – boro Be Mg
Generalidades
Nombre, Símbolo, Número	Berilio, Be, 4
Serie	Metales alcalinotérreos
Grupo, Periodo, Bloque	2 (IIA), 2, s
Densidad, Dureza	1848 kg/m3, 5.5
Aspecto	blanco-gris metálico
Propiedades atómicas
Peso atómico	9.01218 amu
Radio atómico	112 pm
Radio covalente	90 pm
Radio de Van der Waals	desconocido
Configuración de electrones	2s2
e- por nivel de energía	2, 2
Estados de oxidación (Óxido)	2 (anfótero)
Estructura cristalina	Hexagonal
Propiedades físicas
Estado de la materia	sólido (diamagnético)
Punto de fusión	1551.15 K
Punto de ebullición	3243,15 K
Volumen polar	4.85 ×10-6 m3/mol
Calor de vaporización	292,40 kJ/mol
Calor de fusión	12.20 kJ/mol
Presión de vapor	4180 Pa
Velocidad del sonido	13000 m/s
Varios
Electronegatividad	1.57 (escala de Pauling)
Capacidad calorífica específica	1825 J/kg*K
Conductividad eléctrica	31.3 106/m ohm
Conductividad térmica	201 W/m*K
1er potencial de ionización	899,5 kJ/mol
2do potencial de ionización	1757.1 kJ/mol
3er potencial de ionización	14848,7 kJ/mol
Se utilizan las unidades & STP excepto cuando se indica.

El berilio tiene uno de los puntos de fusión más altos de los metales ligeros. El módulo de elasticidad del berilio es aproximadamente 1/3 mayor que el del acero. Tiene una excelente conductividad térmica, no es magnético y resiste el ataque del ácido nítrico concentrado. Es muy permeable a los rayos X, y se liberan neutrones cuando es alcanzado por partículas alfa, como las del radio o el polonio (unos 30 neutrones/millón de partículas alfa). A temperatura y presiones estándar, el berilio resiste la oxidación cuando se expone al aire (aunque su capacidad para rayar el vidrio se debe probablemente a la formación de una fina capa del óxido).

Aplicaciones

• El berilio se utiliza como agente de aleación en la producción de cobre de berilio. (El be tiene la capacidad de absorber grandes cantidades de calor.) Las aleaciones de berilio-cobre se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones debido a su conductividad eléctrica y térmica, alta resistencia y dureza, propiedades no magnéticas, junto con una buena resistencia a la corrosión y a la fatiga. Estas aplicaciones incluyen la fabricación de: electrodos de soldadura por puntos, muelles, herramientas sin chispa y contactos eléctricos.
• Debido a su rigidez, peso ligero y estabilidad dimensional en un amplio rango de temperaturas, los grados de berilio puro y los compuestos de matriz metálica de aluminio-berilio también se utilizan en las industrias de defensa y aeroespacial como materiales estructurales ligeros en aviones de alta velocidad, misiles, vehículos espaciales y satélites de comunicaciones.
• Las láminas finas de berilio se utilizan en los diagnósticos de detección de rayos X para filtrar la luz visible y permitir que sólo se detecten los rayos X.
• En el campo de la litografía de rayos X, el berilio se utiliza para la reproducción de circuitos integrados microscópicos.
• Debido a que tiene una baja sección transversal de absorción de neutrones térmicos, la industria de la energía nuclear utiliza este metal en los reactores nucleares como reflector y moderador de neutrones.
• El berilio también se utiliza en la fabricación de giroscopios, diversos equipos informáticos, muelles de relojes e instrumentos en los que se necesita ligereza, rigidez y estabilidad dimensional.
• El óxido de berilio es útil para muchas aplicaciones que requieren un excelente conductor del calor, con gran resistencia y dureza, con un punto de fusión muy alto, y que actúa como aislante eléctrico.
• Los compuestos de berilio se utilizaban antiguamente en los tubos de iluminación fluorescente, pero este uso se interrumpió debido a la beriliosis de los trabajadores que fabricaban los tubos (véase más adelante).

Historia

El nombre berilio proviene del griego beryllos, berilo. En una época el berilio se denominaba glucinio (del griego glykys, dulce), debido al sabor dulce de sus sales. Este elemento fue descubierto por Louis Vauquelin en 1798 como óxido en el berilo y en las esmeraldas. Friedrich Wöhler y A. A. Bussy aislaron independientemente el metal en 1828 haciendo reaccionar el potasio sobre el cloruro de berilio.

Ocurrencia

El berilio se encuentra en 30 minerales diferentes, los más importantes de los cuales son la bertrandita, el berilo, el crisoberilo y la fenacita. Las formas preciosas del berilo son la aguamarina y la esmeralda. Las fuentes comerciales más importantes de berilio y sus compuestos son el berilo y la bertrandita. En la actualidad, la mayor parte de la producción de este metal se realiza mediante la reducción del fluoruro de berilio con magnesio metálico. El berilio metálico no estuvo disponible hasta 1957.

Aislamiento

Isótopos

El berilio sólo tiene un isótopo estable, el Be-9. El berilio cosmogénico (Be-10) se produce en la atmósfera por la espalación de rayos cósmicos del oxígeno y el nitrógeno. Dado que el berilio tiende a existir en solución a niveles de pH inferiores a 5,5 aproximadamente (y la mayor parte del agua de lluvia tiene un pH inferior a 5), entrará en solución y será transportado a la superficie de la Tierra a través del agua de lluvia. Como la precipitación se vuelve rápidamente más alcalina, el Be sale de la solución. El Be-10 cosmogénico se acumula así en la superficie del suelo, donde su vida media relativamente larga (1,5 millones de años) permite un largo tiempo de residencia antes de descomponerse en B-10 (boro). El Be-10 y sus productos hijos se han utilizado para examinar la erosión del suelo, la formación del suelo a partir del regolito, el desarrollo de los suelos lateríticos, así como las variaciones en la actividad solar y la edad de los núcleos de hielo.

El hecho de que el Be-7 y el Be-8 sean inestables tiene profundas consecuencias cosmológicas, ya que significa que los elementos más pesados que el berilio no pudieron producirse por fusión nuclear en el big bang. Además, los niveles de energía nuclear del berilio-8 son tales que se puede producir carbono dentro de las estrellas, lo que hace posible la vida. (Ver proceso triple alfa y nucleosíntesis del big bang).

Precauciones

El berilio y sus sales son sustancias tóxicas y potencialmente cancerígenas. La beriliosis crónica es una enfermedad granulomatosa pulmonar y sistémica causada por la exposición al berilio. La enfermedad aguda del berilio en forma de neumonitis química se notificó por primera vez en Europa en 1933 y en Estados Unidos en 1943. Los casos de beriliosis crónica se describieron por primera vez en 1946 entre los trabajadores de las fábricas de lámparas fluorescentes de Massachusetts. La beriliosis crónica se asemeja a la sarcoidosis en muchos aspectos, y el diagnóstico diferencial suele ser difícil.

Aunque el uso de compuestos de berilio en los tubos de iluminación fluorescente se interrumpió en 1949, existe un potencial de exposición al berilio en las industrias nuclear y aeroespacial y en el refinado del metal de berilio y la fundición de aleaciones que contienen berilio, la fabricación de dispositivos electrónicos y la manipulación de otros materiales que contienen berilio.

Los primeros investigadores probaban el berilio y sus diversos compuestos para comprobar su presencia. Los equipos de diagnóstico modernos ya no necesitan este procedimiento tan arriesgado y no se debe intentar ingerir esta sustancia. El berilio y sus compuestos deben manipularse con mucho cuidado y deben tomarse precauciones especiales al realizar cualquier actividad que pueda dar lugar a la liberación de polvo de berilio (el cáncer de pulmón es un posible resultado de la exposición prolongada a polvo cargado de berilio).

Esta sustancia puede manipularse con seguridad si se siguen ciertos procedimientos. No se debe intentar trabajar con el berilio antes de familiarizarse con los procedimientos correctos de manipulación.

Efectos sobre la salud

El berilio puede ser perjudicial si se respira. Los efectos dependen de la cantidad a la que se esté expuesto y durante cuánto tiempo. Si los niveles de berilio en el aire son lo suficientemente altos (más de 1000 ¼g/m³), puede producirse una afección aguda. Esta condición se asemeja a la neumonía y se denomina enfermedad aguda del berilio. Las normas del aire en el trabajo y en la comunidad son eficaces para prevenir la mayoría de los daños pulmonares agudos.

Algunas personas (1-15%) se vuelven sensibles al berilio. Estas personas pueden desarrollar una reacción inflamatoria en el sistema respiratorio. Esta afección se denomina enfermedad crónica del berilio (CBD), y puede producirse muchos años después de la exposición a niveles de berilio superiores a los normales (superiores a 0,2 ¼g/m³). Esta enfermedad puede hacer que usted se sienta débil y cansado, y puede causar dificultad para respirar. También puede provocar anorexia, pérdida de peso y, en casos avanzados, puede dar lugar a un agrandamiento del lado derecho del corazón y a una enfermedad cardíaca. Algunas personas sensibilizadas al berilio pueden no presentar ningún síntoma. Es poco probable que la población general desarrolle una enfermedad aguda o crónica por berilio porque los niveles de berilio en el aire ambiente son normalmente muy bajos (0,00003-0,0002 ¼g/m³).

No se ha informado de que la ingestión de berilio provoque efectos en los seres humanos porque el estómago y los intestinos absorben muy poco berilio. Se han observado úlceras en perros que ingieren berilio en la dieta. El contacto del berilio con la piel que ha sido raspada o cortada puede causar erupciones o úlceras.

La exposición prolongada al berilio puede aumentar el riesgo de desarrollar cáncer de pulmón en las personas.

El Departamento de Salud y Servicios Humanos de los Estados Unidos (DHHS) y la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC) han determinado que el berilio es un carcinógeno humano. La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) ha determinado que el berilio es un probable carcinógeno humano. La EPA ha estimado que la exposición a lo largo de la vida a 0,04 ¼g/m³ de berilio puede dar lugar a una posibilidad entre mil de desarrollar cáncer.

No existen estudios sobre los efectos en la salud de los niños expuestos al berilio. Es probable que los efectos sobre la salud observados en los niños expuestos al berilio sean similares a los efectos observados en los adultos. No sabemos si los niños difieren de los adultos en su susceptibilidad al berilio.

No sabemos si la exposición al berilio producirá defectos de nacimiento u otros efectos sobre el desarrollo en las personas. Los estudios sobre los efectos en el desarrollo de los animales no son concluyentes.

El berilio puede medirse en la orina y en la sangre. La cantidad de berilio en la sangre o en la orina puede no indicar la cantidad o el tiempo de exposición. Los niveles de berilio también pueden medirse en muestras de pulmón y piel. Estas pruebas no suelen estar disponibles en la consulta de su médico, pero éste puede enviar las muestras a un laboratorio que pueda realizarlas.

Otro análisis de sangre, la prueba de proliferación de linfocitos de berilio en sangre (BeLPT), identifica la sensibilización al berilio y tiene valor predictivo para la CBD.

Los niveles típicos de berilio que las industrias pueden liberar en el aire son del orden de 0,01 ¼g/m³, promediados durante un período de 30 días, o 2 ¼g/m³ del aire de la sala de trabajo durante un turno de trabajo de 8 horas.