Berilio

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Be
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
Tabla completaTabla ampliada
Be,4.jpg
Blanco-gris metálico
Información general
Nombre, símbolo, número Berilio, Be, 4
Serie química Metales alcalinotérreos
Grupo, período, bloque 2, 2, s
Masa atómica 9.0122 u
Configuración electrónica [He]2s2
Dureza Mohs 5,5
Electrones por nivel 2,2 (imagen)
Propiedades atómicas
Radio medio 112 pm
Electronegatividad 1,57 (Pauling) 1,5 (Allred y Rochow) (Pauling)
Radio atómico (calc) 111,3 pm (Radio de Bohr)
Radio covalente 89 pm
Radio de van der Waals Sin datos pm
Estado(s) de oxidación 2 (anfótero)
1.ª Energía de ionización 899,5 kJ/mol
2.ª Energía de ionización 1757,1 kJ/mol
3.ª Energía de ionización 14 848,7 kJ/mol
Propiedades físicas
Estado ordinario Sólido (diamagnético)
Densidad 1848 kg/m3
Punto de fusión 1560 K (1287 °C)
Punto de ebullición 2742 K (2469 °C)
Entalpía de vaporización 292,40 kJ/mol
Entalpía de fusión 12,20 kJ/mol
Presión de vapor 4180 Pa
Varios
Estructura cristalina hexagonal
N° CAS 7440-41-7
N° EINECS 231-150-7
Calor específico 1825 J/(K·kg)
Conductividad eléctrica 31,35 × 106 S/m
Conductividad térmica 201 W/(K·m)
Velocidad del sonido 13000 m/s a 293,15 K (20 °C)
Isótopos más estables
Artículo principal: Isótopos del berilio
iso AN Periodo MD Ed PD
MeV
7Be Sintético 53,12 d ε 0,862 7Li
9Be 100 Estable con 5 neutrones
10Be Trazas 1,51 × 106 a β- 0,556 10B
Valores en el SI y condiciones normales de presión y temperatura, salvo que se indique lo contrario.
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El berilio es un elemento químico de símbolo Be y número atómico 4. Es un elemento alcalino térreo bivalente, tóxico, de color gris, duro, ligero y quebradizo. Se emplea principalmente como endurecedor en aleaciones, especialmente de cobre.

Aplicaciones[editar]

  • Elemento de aleación, en aleaciones cobre-berilio con una gran variedad de aplicaciones.
  • En el diagnóstico con rayos X se usan delgadas láminas de berilio para filtrar la radiación visible, así como en la litografía de rayos X para la reproducción de circuitos integrados.
  • Moderador de neutrones en reactores nucleares.
  • Por su rigidez, ligereza y estabilidad dimensional, se emplea en la construcción de diversos dispositivos como giróscopios, equipo informático, muelles de relojería e instrumental diverso.
  • El óxido de berilio se emplea cuando son necesarias elevada conductividad térmica y propiedades mecánicas, punto de fusión elevado y aislamiento eléctrico.
  • Antaño se emplearon compuestos de berilio en tubos fluorescentes, uso abandonado por la beriliosis.
  • Fabricación de Tweeters en altavoces de la clase High-End, debido a su gran rigidez.

El principal uso del berilio metálico se encuentra en la manufactura de aleaciones berilio-cobre y en el desarrollo de materiales moderadores y reflejantes para reactores nucleares. La adición de un 2% de berilio al cobre forma una aleación no magnética seis veces más fuerte que el cobre. Estas aleaciones berilio-cobre tienen numerosas aplicaciones en la industria de herramientas ya que no producen chispas, en las partes móviles críticas de aviones, así como en componentes clave de instrumentos de precisión, computadoras mecánicas, reveladores eléctricos y obturadores de cámaras fotográficas. Martillos, llaves y otras herramientas de berilio-cobre se emplean en refinerías petroleras y otras plantas en las cuales una chispa producida por piezas de acero puede ocasionar una explosión o un incendio.

El berilio tiene muchos usos en la energía nuclear porque es uno de los materiales más eficientes para disminuir la velocidad de los neutrones, así como para reflejarlos. En consecuencia, se utiliza en la construcción de reactores nucleares como moderador y soporte, o en aleaciones con elementos combustibles.

Denominaciones[editar]

  • N° CAS: 7440-41-7
  • Nombre registrado: Berilio
  • Nombre químico: Berilio
  • Sinónimos, nombres comerciales: Glicinio
  • Nombre químico (alemán): Berryllium
  • Nombre químico (francés): Béryllium
  • Nombre químico (inglés): Beryllium
  • Aspecto general: Metal duro, brillante de color blanco plateado.

Historia[editar]

El berilio (del griego βηρυλλος berilo) o glucinio (del inglés glucinium y éste del griego γλυκυς, dulce) por el sabor de sus sales, fue descubierto por Louis Nicolas Vauquelin en 1798 en Francia en forma de óxido en el berilo y la esmeralda. Friedrich Wöhler y Antoine Bussy de forma independiente aislaron el metal en 1828 mediante reacción de potasio con cloruro de berilio.

Abundancia y obtención[editar]

El berilio se encuentra en 30 minerales diferentes, siendo los más importantes berilo y bertrandita, principales fuentes del berilio comercial, crisoberilo y fenaquita. Actualmente la mayoría del metal se obtiene mediante reducción de fluoruro de berilio con magnesio. Las formas preciosas del berilo son el aguamarina y la esmeralda.

Geográficamente, las mayores reservas se encuentran en los Estados Unidos que lidera también la producción mundial de berilio (65%), seguido de Rusia (40%) y China (15%). Las reservas mundiales se estima que superan las 80.000 toneladas.

Isótopos[editar]

El Be-9 es el único isótopo estable. El Be-10 se produce en la atmósfera terrestre al bombardear la radiación cósmica el oxígeno y nitrógeno. Dado que el berilio tiende a existir en disolución acuosa con niveles de pH menores de 5.5, este berilio atmosférico formado es arrastrado por el agua de lluvia (cuyo pH suele ser inferior a 5.5); una vez en la tierra, la solución se torna alcalina precipitando el berilio que queda almacenado en el suelo durante largo tiempo (periodo de semidesintegración de 1,5 millones de años) hasta su transmutación en B-10. El Be-10 y sus productos hijo se han empleado para el estudio de los procesos de erosión, formación a partir de regolito y desarrollo de suelos lateríticos, así como las variaciones en la actividad solar y la edad de masas heladas.

El hecho de que el Be-7 y el Be-8 sean inestables tiene profundas consecuencias cosmológicas, ya que ello significa que elementos más pesados que el berilio no pudieron producirse por fusión nuclear en el big bang. Más aún, los niveles energéticos nucleares del Be-8 son tales que posibilitan la formación de carbono y con ello la vida (véase proceso triple alfa).

Toxicología[editar]

Los daños en la salud resultantes de la exposición son considerados como enfermedades profesionales, y como tal fueron descritos por primera vez en trabajadores de una fábrica de lámparas fluorescentes en Massachusetts en 1946. Aunque la utilización de berilio en la fabricación de dichas lámparas se interrumpió en 1949, aún existe un riesgo de exposición continuada para trabajadores de las industrias nuclear, aeroespacial, telecomunicaciones, electrónica, biomédica o metalúrgica.[1]

Toxicocinética[editar]

La principal vía de exposición a los compuestos de berilio es la vía inhalatoria. La absorción es lenta, con un pico de concentraciones máximo a los 10 días. Otras vías como la oral o la transdérmica son bastante menos importantes ya que, en condiciones normales, sólo se absorbería aproximadamente el 1% del berilio metálico, pero la presencia de sales solubles o daños en la piel, pueden aumentar la fracción absorbida.

Una vez en la circulación sistémica, se uniría en gran medida a proteínas plasmáticas, en concreto prealbúminas y globulinas.

El berilio se acumula principalmente en hueso y pulmón, siendo este segundo especialmente importante en casos de exposición inhalatoria.[2] No obstante, también se ha visto la posibilidad de que se acumule en otros órganos como hígado, nodos linfáticos, bazo, corazón, músculo esquelético, piel y riñón en proporciones menores.

Se elimina por orina en pequeñas cantidades, directamente proporcionales a las dosis de exposición. Los datos sobre su semivida de eliminación en ratas son poco concluyentes, dictando que ésta puede estar entre 1-60 días y 0.6-2.3 años, dependiendo de la vía de administración, el compuesto químico exacto y el proceso de obtención del mismo. Por ejemplo, se ha visto que los sulfatos se eliminan más rápidamente que los óxidos, habiendo diferencias también entre el óxido de berilio si ha sido calcinado a 500 °C o a 1000 °C. En humanos se cree que podría ser mayor, ya que se han encontrado depósitos de berilio en los pulmones de trabajadores expuestos años después de cesar dicha exposición.[3]

Efectos tóxicos[editar]

Toxicidad dérmica[editar]

Son los efectos tóxicos más comunes de la exposición a berilio y se da principalmente por el contacto local con compuestos solubles.

El contacto superficial puede provocar conjuntivitis y dermatitis papulovesicular, que a veces puede confundirse con una respuesta inflamatoria de tipo alérgico. Si en vez de un contacto superficial lo que se produce es un cúmulo de berilio insoluble en la dermis, se originan lesiones de granulomatosas alrededor del infiltrado que puede llevar a la aparición de lesiones ulcerantes o necrotizantes.[4] [5] En ciertos casos también pueden darse reacciones de hipersensibilidad tipo IV por el contacto del berilio con la piel.[6]

Neumonitis química aguda[editar]

Se trata de una reacción inflamatoria generalizada del tracto respiratorio (incluyendo cavidad nasal, faringe, vías aéreas traqueobronquiales y alveolos) en respuesta a la presencia de berilio o algunos de sus compuestos derivados y que se produce de manera inmediata tras la inhalación. Esta situación era bastante común durante la extracción del mineral.

La enfermedad suele remitir en semanas o meses, aunque en casos de exposición alta puede ser fulminante en el acto. También es de destacar que alrededor del 15-20% de los casos acaba derivando en enfermedad granulomatosa crónica.[7]

Enfermedad granulomatosa crónica[editar]

También conocida como beriliosis o CBD por sus siglas en inglés (Chronic Beryllium Disease), fue la primera enfermedad descrita relacionada con la exposición sistemática a sales de berilio (principalmente óxido de berilio). Se estima que entre el 1 y el 15% de la población que se encuentre expuesta de manera continuada desarrolla una sensibilización.

Se trata de una enfermedad causada por una respuesta de hipersensibilidad pulmonar debida a la exposición continuada a partículas de berilio por vía inhalatoria, aunque en ocasiones se puede desarrollar tras una sola exposición. Esta respuesta inmune está mediada por linfocitos T y citokinas, como TNF-α e Interleucina-2.[8]

La enfermedad suele cursar con inflamación granulomatosa pulmonar, disnea de esfuerzo, tos, dolor torácico, pérdida de peso, fatiga y debilidad generalizada. El signo más característico de esta enfermedad es el aumento de la fibrosis intersticial, que se traduciría en una pérdida de la funcionalidad alveolar, una disminución de la efectividad del intercambio gaseoso a nivel pulmonar y, en consecuencia, un aumento de la disfunción respiratoria. A largo plazo se ha observado que también puede aparecer hipertrofia ventricular derecha. En casos graves se ha llegado a observar cianosis y osteoartropatía hipertrófica.

Por rayos X se puede apreciar pequeños granulomas intersticiales en los alveolos similares a los de sarcoidosis,[9] lo que hace que en ocasiones se confunda con esta enfermedad cuando la sintomatología aún no está demasiado definida.

Carcinogenicidad[editar]

El berilio ha sido clasificado como un compuesto carcinogénico dentro de la categoría 1 de la IARC, o lo que es lo mismo, existen pruebas concluyentes de su capacidad carcinogénica tanto en animales como en humanos.[10]

Límites de exposición[editar]

La regulación española establece como valor límite de exposición diaria (VLA-ED) la cantidad de 0.0002 miligramos por metro cúbico de aire.[11]

Referencias[editar]

  1. Kreiss K et al. Beryllium: A Modern Industrial Hazard. Annual Review of Public Health. 2007 April; 28: 259-277.
  2. Duling MG et al. Release of beryllium from mineral ores in artificial lung and skin fluids. Environ Geochem Health. 2012 Jun; 34(3): 313-22.
  3. Toxicological review of beryllium and compounds (CAS No. 7440-41-7). U.S. Environmental Protection Agency. April 1998
  4. Lansdown AB. Metal ions affecting the skin and the eyes. Met Ions Life Sci. 2011; 8: 187-246.
  5. Dutra FR. Beryllium granulomas of the skin. Arch Derm Syphilol. 1949; 60(6): 1140-1147.
  6. Tinkle SS et al. Skin as a route of exposure and sensitization in chronic beryllium disease. Environ Health Perspect. 2003 July; 111(9): 1202–1208
  7. Yoshida T et al. "A study on the beryllium lymphocyte transformation test and the beryllium levels in working environment". Industrial health. 1997; 35(3): 374–9.
  8. Chain JL et al. Impaired function of CTLA-4 in the lungs of patients with chronic beryllium disease contributes to persistent inflammation. J Immunol. 2013; 191(4): 1648-56.
  9. Liu J, Goyer RA, Waalkes MP. Toxic effects of metals. Klaasen CD, editor. Toxicology, The Basic Science of Poisons. 7.ª ed. McGraw-Hill; 2008. p.931-79
  10. "IARC Monograph, Volume 58". International Agency for Research on Cancer. 1993. Retrieved 2008-09-18.
  11. Límites de exposición profesional para agentes químicos en España. 2013. Ministerio de empleo y seguridad social.

Enlaces externos[editar]