Микроэлемент Бериллий

Бериллий – металл из группы редкоземельных. В чистом виде в природе не встречается. Он входит в состав некоторых минералов, из которых наиболее распространены берилл или алюмосиликат бериллия, а также хризоберилл и фенакит.

Рис.1

Поликристаллический фрагмент бериллия. Бериллий — это металл серебристо-серых оттенков с блестящими кристаллическими проявлениями на сломах, который является четвёртым по счёту химическим элементом таблицы Менделеева. Вес атома бериллия составляет 9,0122 в единице исчисления стандартной атомной массы, равной 1/12 массы изотопа углерода. Бериллий - редкоземельный металл, который соотносится к массе земли в процентном отношении 2,6·10–4 %.

Кристаллы бериллия являются драгоценными камнями. Так, берилл зеленого цвета получил название изумруда, сине-зеленого — аквамарина, золотистого — гелидора. Бериллий добывают из гранитных пегматитов, являющихся крупнокристаллической породой. Чистый бериллий представляет собой металл серебристо-серого цвета, легкий (относительная плотность 1,85-1,86), с высокой температурой плавления (1 280 °С), отличающийся термостойкостью и не подвергающийся коррозии при нагревании до 400-500 °С.

Рис.2

Драгоценные минералы бериллия: александрит (вверху), лазурит (слева), изумруды (справа).

Бериллий и его сплавы благодаря своим ценным физико-химическим свойствам имеют широкое применение в промышленности. Бериллий – один из самых легких металлов (легче алюминия в 3 раза), он обладает высокой прочностью, теплоемкостью и жаростойкостью. Эти качества обеспечили широкое использование его в авиации, космической технике. Бериллиевые детали используют в гироскопах – приборах, входящих в систему ориентации ракет, космических кораблей и искусственных спутников. Добавка бериллия к сплавам даже в небольших количествах придает им ценные технические качества.

Меднобериллиевые сплавы широко используются в электронной, станкоинструментальной промышленности, в приборостроении, для изготовления не искрящих резцов. Присадка бериллия к магниевым сплавам предотвращает их возгорание при плавке, уменьшает коррозию в воде и на воздухе. Высокая температура плавления бериллия и его окислов позволяет применять их при конструировании механизмов, развивающих большие скорости, а также для изготовления тиглей и специальной керамики. Бериллий используется в атомной технике как отражатель нейтронов, в рентгенотехнике, так как он обладает высокой способностью пропускать рентгеновские лучи.

Сферы применения бериллия не ограничиваются «высокой» техникой. С изделиями из никель-бериллиевых сплавов (содержание Be не превышает 1,5%) можно встретиться и в повседневной жизни. Из этих сплавов изготавливают хирургические инструменты, иглы для подкожных инъекций, литые металлические зубы. Из сплава «элинвар» (никель, бериллий, вольфрам) в Швейцарии делают пружины для часов. Медно-бериллиевый сплав в США используют для изготовления втулок пишущего механизма шариковых ручек.

За особые технические качества бериллий получил название «чудо-металл», а за коварную токсичность в ряде работ немецких авторов он именуется «чертов металл». Объем потребляемого в промышленном производстве бериллия во всем мире постоянно увеличивается, соответственно возрастают число лиц, подвергающихся в производственных условиях воздействию бериллия, и опасность загрязнения окружающей среды.

Бериллий — редкий элемент на нашей планете. Он имеет много ценных свойств: очень легок (в 4,5 раза легче железа) и при определенных условиях становится богатым источником нейтронов. Так, Энрико Ферми использовал препараты радия и бериллия в экспериментах, давших миру первый реактор. Бериллий не ржавеет!

Долгие годы бериллием вместе с цинком заполняли цветные уличные фонари, свет которых оказался, как выяснилось впоследствии, вредным.

И еще одно свойство бериллия: порошок его, постоянно используемый в топливных смесях для ракет, при сгорании выделяет большое количество энергии. Но все его преимущества перевешивает один недостаток: бериллий ядовит даже в самых минимальных количествах. Он действует губительно на большинство функций организма.

Интенсивное использование бериллия в промышленности, в том числе оборонной, серьезно беспокоит врачей, диетологов, население страны.

В организм человека бериллий способен поступать как с пищей, так и через легкие. Среднесуточное поступление бериллия составляет 10-20 мкг. При поступлении в растворимой форме в желудочно-кишечный тракт, бериллий взаимодействует с фосфатами и образует плохо растворимое соединение Be3(PO4)2 или связывается белками эпителиальных клеток в прочные протеинаты. Поэтому всасываемость бериллия в желудочно-кишечном тракте невелика и колеблется от 4 до 10% от поступившего количества. Этот показатель также зависит от кислотности желудочного сока. Общее количество бериллия в теле взрослого человека лежит в диапазоне от 0,4 до 40 мкг. Бериллий постоянно присутствует в крови, костной и мышечной ткани (0,001-0,003 мкг/г) и других органах. Установлено, что бериллий может депонироваться в легких, печени, лимфатических узлах, костях, миокарде. Выводится бериллий из организма преимущественно с мочой (более 90%).

Бериллий может принимать участие в регуляции фосфорно-кальциевого обмена, поддержании иммунного статуса организма. Установлено, что активность соединений бериллия отчетливо проявляется в различных биохимических превращениях, связанных с участием неорганических фосфатов.

Повышенное содержание бериллия в пище способствует образованию фосфата бериллия. Систематически «забирая» фосфаты у важнейшей части костей, - фосфата кальция, бериллий, тем самым, ослабляет костную ткань и способствует ее разрушению. Экспериментально известно, что введение этого элемента животным вызывает «бериллиевый» рахит. Доказано, что даже небольшое количество бериллия в составе костей приводит к их размягчению. В местах внутримышечного введения бериллия происходит разрушение окружающих тканей, отсюда бериллий выводится очень медленно. В конечном счете, бериллий депонируется в скелете и печени.

По современным представлениям бериллий это токсичный, канцерогенный и мутагенный элемент. Патогенное действие бериллия наблюдается при его ингаляции в концентрациях, которые превышают ПДК в 2 и более раз. Достаточно хорошо изучены иммунотоксические свойства бериллия. В патологии различают острые и хронические отравления бериллием. Известно, например, что элиминация (выведение) соединений бериллия из организма (особенно из органов лимфоидной системы, где они аккумулируются), происходит чрезвычайно медленно, в течение более 10 лет. Повышенный уровень бериллия встречается в семьях рабочих, контактирующих с этим элементом на производстве.

Признаки избытка бериллия в организме:

- поражение легочной ткани (фиброз, саркоидоз);

- поражения кожи - экземы, эритемы, дерматоз (при контактах соединений бериллия с кожей);

- собственно бериллиоз;

- литейная лихорадка (раздражение слизистых оболочек глаз и дыхательных путей);

- эрозии слизистых оболочек желудочно-кишечного тракта;

- нарушения функций миокарда, печени и др.