ainutlaatuisen vahvaa ja kevyttä berylliumia käytetään kännyköiden, ohjusten ja lentokoneiden valmistukseen. Metallia käsittelevien työntekijöiden on kuitenkin varottava, sillä ilmassa leijuvan berylliumin tiedetään olevan erittäin myrkyllistä.

alkuaine on nimetty beryllos — mineraalin kreikkalaisen nimen mukaan, ja se tunnettiin alun perin glukiniumina — kreikkalaisesta glykystä, joka tarkoittaa ”makeaa” – kuvastamaan sille ominaista makua. Mutta kemistit, jotka löysivät tämän berylliumin ainutlaatuisen ominaisuuden, havaitsivat myös, että se on itse asiassa erittäin myrkyllistä ja siksi sitä ei tulisi koskaan maistaa, Jefferson Lab-laboratorion mukaan. Itse asiassa metallia, sen seoksia ja suoloja tulisi käsitellä vain erityisten työkoodien mukaisesti. Kansainvälinen syöväntutkimuslaitos luokittelee berylliumin myös syöpää aiheuttavaksi aineeksi, ja se voi aiheuttaa keuhkosyöpää ihmisille, jotka altistuvat berylliumille päivittäin niiden ammattien vuoksi, jotka vaativat heitä louhimaan tai käsittelemään metallia, sanoi Tri. Lew Pepper, lääketieteellinen tutkija Queens College Center for the Biology of Natural Systemsissä New Yorkissa.

alkuaine on myrkyllisyydestään huolimatta erittäin hyödyllinen ainutlaatuisten ominaisuuksiensa vuoksi. Se on esimerkiksi yksi kevyimmistä metalleista ja sillä on Los Alamos National Laboratoryn mukaan yksi korkeimmista sulamispisteistä kevytmetallien joukossa. Teräksen harmaa väri, berylliumin kimmomoduuli on noin kolmanneksen suurempi kuin teräs. Beryllium on ei-magneettista ja kestää väkevää typpihappoa. Sillä on myös erinomainen lämmönjohtavuus ja se kestää hapettumista ilmassa normaaleissa lämpötiloissa.

vain faktat

• atomiluku (protonien lukumäärä ytimessä): 4
• Atomisymboli (alkuaineiden jaksollisessa järjestelmässä): Be
• atomipaino (atomin keskimääräinen massa): 9,012182
• tiheys: 1,85 grammaa kuutiosenttimetrissä
• vaihe huoneenlämmössä: Kiinteä
• sulamispiste: 2,348.6 astetta Fahrenheit (1 287 astetta)
• Kiehumispiste: 4 479.8 F (2 471 C)
• isotooppien lukumäärä (saman alkuaineen atomeja eri määrä neutroneja): 12, mukaan lukien yksi stabiili isotooppi.
• yleisimmät isotoopit: 9Be (Luonnollinen runsaus: 100 prosenttia)
• berylliumin löysi ja käytti

berylliumin löysi vuonna 1798 ranskalainen kemisti Louis Nicolas Vauquelin, joka löysi sen beryllin oksidimuodossa ja beryllin vihreän värisenä muunnoksena, smaragdina.Metallin eristivät vuonna 1828 kaksi kemistiä, saksalainen Friedrich Wölhler ja ranskalainen Antoine Bussy, jotka Jeffersonin laboratorion mukaan itsenäisesti pelkistivät berylliumkloridia (BeCl2) kaliumin kanssa platinasupokkaassa. Nykyään berylliumia saadaan tyypillisesti berylliumin ja bertrandiitin mineraaleista kemiallisessa prosessissa tai elektrolyysillä sulan berylliumkloridin ja natriumkloridin seoksesta, Jefferson Lab raportoi.

berylliumia esiintyy Los Alamosin kansallisen laboratorion mukaan noin 30 mineraalilajilla, joihin kuuluvat bertrandiitti, beryyli, krysoberyyli ja fenasiitti. Beryyli ja bertrandiitti ovat alkuaineen ja sen yhdisteiden tärkeimmät kaupalliset lähteet.

berylliumista seostetaan kuparista tai nikkelistä jousia, gyroskooppeja, sähkökoskettimia, pistehitsauselektrodeja ja kipinöimättömiä työkaluja Royal Society of Chemistryn mukaan. Muita berylliumseoksia käytetään nopeissa ilma-aluksissa ja ohjuksissa sekä avaruusaluksissa ja tietoliikennesatelliiteissa. Berylliumkuparia käytetään myös tuulilasin rungoissa, jarrulevyissä, tukipalkeissa ja muissa avaruussukkulan rakenneosissa.

alhaisen termisen neutroniabsorptiopinnan ansiosta berylliumia käytetään ydinreaktoreissa heijastimena tai hidastimena. Lisäksi berylliumoksidin korkea sulamispiste tekee siitä Los Alamosin kansallisen laboratorion mukaan käyttökelpoisen materiaalin ydintöissä ja keraamisissa sovelluksissa.

Kuka tiesi?

• smaragdi, morganiitti ja akvamariini ovat beryllin arvokkaita muotoja. Jotkut vanhimmista smaragdikaivoksista kehittivät roomalaiset Egyptin itäisellä aavikolla noin 2 000 vuotta sitten, kertoo Yhdysvaltain geologinen tutkimuskeskus.
• berylliumia sisältäviä materiaaleja käytetään berylliumtieteen & Teknologialiiton mukaan matkapuhelimissa, muissa kannettavissa laitteissa ja kameroissa.
• berylliumia on myös osissa analyyttisiä laitteita, joita käytetään veren HIV-ja muiden tautien testaamiseen, Beryllium Science & Teknologialiitto tiedottaa.
• Berylliumilla oli rooli neutronin löytämisessä, kun James Chadwick pommitti berylliumia alfahiukkasilla ja löysi subatomisen hiukkasen, jolla ei ollut nettosähkövarausta.
• Beryllium oli Nasan mukaan Nasan James Webb-avaruusteleskoopin peilien valmistukseen käytetty pääainesosa.
• Euroopan komissio listaa berylliumin yhdeksi Euroopan unionin 20 kriittisestä raaka-aineesta.
• Yhdysvaltain puolustusministeriö luokittelee berylliumin strategiseksi ja kriittiseksi materiaaliksi, koska sitä löytyy Yhdysvaltain geologian tutkimuskeskuksen mukaan kansallisen turvallisuuden kannalta olennaisista tuotteista.
• Yhdysvallat on maailman johtava berylliumin lähde ja tuottaja. Itse asiassa vain yhdestä Spor Mountainissa Utahissa sijaitsevasta kaivoksesta oli peräisin yli 85 prosenttia koko maailmassa vuonna 2010 kaivetusta berylliumista, USGS raportoi.
• Beryllium läpäisee hyvin röntgensäteet, minkä vuoksi sitä käytetään Jefferson Labin mukaan röntgenputkien ikkunoissa.
• Louis Nicolas Vauquelin — kemisti, joka löysi berylliumin, löysi myös toisen alkuaineen, kromin.

nykytutkimus

berylliumia ovat pitkään kiinnostaneet tutkijat, jotka ovat tutkineet sen haitallisia vaikutuksia metallille päivittäin altistuvien ihmisten terveyteen pitkiäkin aikoja. Tämä riski ei kuitenkaan koske yleiseen väestöön kuuluvia ihmisiä, jotka eivät varsinaisesti käsittele berylliumia, Pepper sanoi.

”berylliumista tulee haitallista, kun siitä syntyy ilmassa leijuva hiukkanen … joka hengitetään ja laskeutuu keuhkoihin, ja sillä voi olla immunologinen vaste yksilössä”, Pepper kertoi Live Sciencelle. Tämä immunologinen reaktio, jota kutsutaan berylliumin herkistymiseksi, voi sitten kehittyä krooniseksi berylliumsairaudeksi, joka aiheuttaa keuhkokudoksen arpeutumista ja voi olla tappava. Tautiin ei ole tällä hetkellä parannuskeinoa, jonka etenemistä voidaan hidastaa lääkityksellä, happihoidolla ja keuhkonsiirroilla vaikeissa tapauksissa, Kalifornian yliopiston San Franciscon lääketieteellinen keskus kertoo.

mielenkiintoista on, etteivät kaikki mahdollisesti haitallisille berylliumpitoisuuksille altistuneet saa allergista, mahdollisesti tappavaa reaktiota. ”On geneettinen alttiuskomponentti, mikä tarkoittaa, että kaikilla altistuneilla ei ole riskiä sairastua herkistymiseen, sitten krooniseen berylliumsairauteen”, Pepper sanoi. ”Se riippuu suurimmaksi osaksi geneettisestä alttiudesta”, hän sanoi.

noin 85 prosentilla ihmisistä, jotka sairastuvat krooniseen berylliumsairauteen altistuttuaan, on immuunijärjestelmän proteiini, joka tunnetaan nimellä HLA-DP2, heinäkuussa 2014 Cell-lehdessä julkaistun tuoreen tutkimuksen mukaan. Tutkimuksessa tutkijat määrittivät, että tämän proteiinin omaavien ihmisten ruumiit luovat ainutlaatuisen molekyylitason ”taskun”, joka vangitsee berylliumionit ja laukaisee tulehdusreaktion keuhkoissa.

”immuunijärjestelmä ei oikeastaan ’näe’ berylliumia”, tutkimuksen tekijä John Kappler, National Jewish Health-tutkimuslaitoksen tutkija, sanoi lausunnossaan. ”Beryllium muuttaa muuten vaarattomien itsepeptidien muotoa niin, että T-solut tunnistavat ne vieraiksi ja vaarallisiksi.”(T-solut ovat valkosoluja, jotka ovat välttämättömiä ihmisen immuniteetille.) Hän lisäsi, että uudet löydökset voivat jonain päivänä johtaa uusiin terapeuttisiin strategioihin kroonisen berylliumsairauden hoitamiseksi ja ehkäisemiseksi.

geologisten tapahtumien ajoittaminen berylliumilla

käyttäen menetelmää, joka tunnetaan kosmogeenisenä nuklidianalyysinä, tutkijat voivat määrittää, kuinka kauan kivet ovat olleet ilmassa mittaamalla niiden beryllium-10-pitoisuuksia, berylliumin radioaktiivista isotooppia. Kosmogeenista nuklidi-iänmääritystä käytetään usein tärkeiden geologisten tapahtumien, kuten jäätikön etenemisen ja vetäytymisen, kivivyöryjen, meteoriittien törmäysten ja laavavirtojen päivämäärien määrittämiseen.

esimerkiksi kivivyöryn jälkeen kasan päälle laskeutuvissa lohkareissa on ensimmäistä kertaa taivaalle paljastuvia pintoja. Saapuvien kosmisten säteiden hiukkaset (ulkoavaruudesta tuleva korkeaenerginen säteily) alkavat osua näihin kivenlohkareisiin, jolloin syntyy beryllium-10. Utahin yliopiston mukaan beryllium-10: n määrä on sitä suurempi, mitä kauemmin pinta-ala on alttiina.

tuoreessa tutkimuksessa Utahin yliopiston tutkijat tekivät tähän mennessä ensimmäisen tiukan analyysin maanvyörystä, joka oli tapahtunut tuhansia vuosia sitten nykyisessä Siionin kansallispuistossa Utahissa. Tutkijat ovat tienneet jo jonkin aikaa, että tämän puiston tasainen pohja oli aiemmin järvi, joka syntyi alun perin massiivisen kivivyöryn padotessa Neitsytjokea, mutta oli vielä epäselvää, milloin tämä maanvyöry tarkalleen tapahtui. Asian selvittämiseksi tutkijat analysoivat beryllium-10: n pitoisuudet 12: ssa alueelta otetussa lohkareessa.

heidän havaintonsa päättelevät, että kivivyöry tapahtui noin 4 800 vuotta sitten yksittäisenä tapahtumana, jonka epävarmuuden vaihteluväli antaa tai kestää Utahin yliopiston mukaan 400 vuotta. Heidän työnsä julkaistiin vuonna 2016 GSA Today-lehdessä, journal of the Geological Society of America-lehdessä.

Lisäraportointi: Traci Pedersen, Live Science-rahoittaja. Seuraa Live Science @livescience, Facebook Google+.