Berilij () jest hemijski element sa simbolom Be i atomskim brojem 4. Budući da je sav berilij stvoren nukleosintezom u zvijezdama kratkog vijeka, on je relativno rijedak element u svemiru. To je dvovalentni element koji se javlja samo u kombinaciji s drugim elementima u mineralima. Neko od poznatijih dragih kamenja sadrži berilij, između ostalih, mineral beril (akvamarin, smaragd i hrizoberil). Kao element, berilij je čelično sivi, snažni, ali lahki i krhki zemnoalkalni metal.
Berilij poboljšava mnoge fizičke osobine kada se doda u legure aluminija, bakra, željeza i nikla. Alati napravljeni od legura bakra i berilija u izrazito snažni i tvrdi, ne izazivaju varničenje pri udarcima o čelične površine. U strukturnim primjenama kombinacija visokog otpora pri savijanju, toplotne stabilnosti, toplotne provodljivosti i male gustoće (1,85 teži od vode) čini berilij materijalom omiljenim u aeronautici za izradu avionskih komponenti, projektila, svemirskih letjelica i satelita.
Zbog male gustoće i niskog atomskog broja relativno je propustljiv za x-zrake i druge oblike ionizirajućeg zračenja. Stoga je jedan od najčešćih materijala za otvore na rendgenskoj opremi i uređajima za fizičke eksperimente u području atomskih čestica. Velika toplotna provodljivost berilija i berilij-oksida od velike je važnosti za njihovu primjenu u upravljanju toplotom.
Komercijalna upotreba berilija zahtijeva korištenje odgovarajuće opreme za zaštitu od prašine te industrijske kontrole u proizvodnji zbog velike otrovnosti prašine koja sadrži berilij. Takva prašina koja se udiše može izazvati hronične alergijske bolesti opasne po život kod nekih osoba, nazvane berilioza.
Historija Na osnovu pretpostavki francuskog svećenika i mineraloga René-Justa Haüya, hemičar Louis-Nicolas Vauquelin 1789. izolirao je berilij u obliku njegovog oksida iz dragog kamenja berila i smaragda. Nedugo nakon toga njemački naučnik Martin Heinrich Klaproth dobio je isti spoj, kojem je dao ime beryllium (po mineralu berilu). Hemijski simbol Be uveo je Jacob Berzelius 1814.
Tek 1828. Friedrichu Wöhleru i Antoineu Bussyju uspjelo je dobiti elementarni berilij redukcijom berilij-hlorida kalijem. Međutim, čisti elementarni berilij dobijen je 1899. elektrolizom natrij-tetrafluorid-berilata (Na2[BeF4]), što je učinio Paul Lebeau. Zbog slatkog okusa berilijevih soli sve do 1957. u Francuskoj se za berilij koristio naziv glucinium (grč. γλυκύς = slatko), koji je predlagao Vauquelin.
U antici i srednjem vijeku prozirni komadi berila služili su kao čarobno staklo, koje je, kao današnja lupa, povećavalo tekst i slike pri čitanju. Od naziva minerala berila izvodi se i latinska riječ berillus, od čega je nastala današnja njemačka riječ Brille (naočale), a koja je prvobitno označavala staklo od berila. Zajedno s polonijem (kao izvorima alfa-zraka) korišten je kao izvor neutrona u atomskoj bombi Little Boy, bačenoj na Hiroshimu 1945.
Osobine Fizičke Elementarni berilij je čelično sivi i tvrdi metal, na sobnoj temperaturi je krhak i ima gusto složenu heksagonalnu kristalnu strukturu. Ima izuzetno veliku čvrstoću (Youngov modul 287 GPa) i relativno visoku tačku topljenja. Modul elastičnosti berilija je otprilike 50% viši nego kod čelika. Kombinacija ovog modula i relativno niske gustoće rezultirala je neobično visokom brzinom zvuka u beriliju. Pri standardnim uslovima ona iznosi oko 12,9 km/s. Druge značajne osobine uključuju visoku specifičnu toplotu (1825 J·kg−1·K−1) i toplotnu provodljivost (približno 200 W·m−1·K−1), koje beriliju daju najbolje karakteristike rasipanja (odvođenja) toplote po jedinici težine. U kombinaciji s relativno niskim koeficijentom linearnog toplotnog širenja (ekspanzije) (11,4×10−6 K−1), ove karakteristike rezultiraju jedinstvenom stabilnošću ovog metala u uvjetima termalnog punjenja.
Hemijske Hemijsko ponašanje berilija rezultat je uglavnom njegovog malog atomskog i ionskog radijusa. Zbog toga ima veoma veliki ionizacijski potencijal i jaku polarizaciju kada se spaja s drugim atomima, zbog čega je u svim svojim spojevima kovalentan. Sa hemijskog aspekta sličniji je aluminiju nego svojim "bližim susjedima" u periodnom sistemu zbog sličnijeg odnosa naboja i radijusa. Oko sebe formira zaštitni sloj oksida, koji onemogućava daljnje reakcije sa zrakom, osim ako se zagrije iznad 1000 °C. Ako se zapali, gori svijetlim plamenom dajući mješavinu berilij-oksida i berilij-nitrida. Vrlo se lahko otapa u neoksidativnim kiselinama, kao što je hlorovodična i razblažena H2SO4, ali ne i u dušičnoj kiselini ili vodi jer gradi okside. Ovakvo ponašanje slično je kao i kod metalnog aluminija. Također se rastvara u alkalnim rastvorima.
Atom berilija ima elektronsku konfiguraciju [He] 2s2. Dva valentna elektrona daju mu oksidacijsko stanje +2 i stoga ima mogućnost pravljenja dvije kovalentne veze; međutim, jedini dokaz niže valencije berilija je u topivosti metala u berilij-dihloridu (BeCl2). Prema pravilu okteta, atom teži da postigne valenciju 8, odnosno konfiguraciju plemenitog plina. Berilij teži da dostigne koordinacijski broj 4 jer njegove dvije kovalentne veze popunjavaju polovinu ovog okteta. Koordinacija 4 omogućava spojevima berilija, kao što su fluoridi ili hloridi, da grade polimere. Ove osobine primijenjene su u analitičkim tehnikama koristeći EDTA kao ligand. EDTA prvenstveno gradi oktahedralne komplekse – stoga apsorbira druge katione, poput Al3+, koji bi mogli smetati – naprimjer, u ekstrakciji otapalima kompleksa načinjenog između Be2+ i acetilacetona. Berilij(II) vrlo lahko daje komplekse s jakim donirajućim ligandima poput fosfin-oksida i arsin-oksida. Provedene su iscrpne studije o ovim kompleksima koje su pokazale stabilnost veze O-Be.
Rastvori berilijevih soli poput berilij-sulfata i berilij-nitrata kiseli su zbog hidrolize iona [Be(H2O)4]2+. [Be(H2O)4]2+ + H2O 15px [Be(H2O)3(OH)]+ + H3O+
Drugi proizvodi hidrolize uključuju trimer-ion [Be3(OH)3(H2O)6]3+. Berilij-hidroksid Be(OH)2 nije rastvorljiv čak ni u kiselim rastvorima s pH nižom od 6, odnosno na biološkoj pH vrijednosti. On je amfoteran i rastvara se u jakim bazičnim rastvorima.
Berilij gradi binarne spojeve sa mnogim nemetalima. Anhidridni halidi poznati su za fluor, hlor, brom i jod. BeF2 ima strukturu sličnu silicij-dioksidu s tetraedrom u kojem BeF4 dijele vrhove. BeCl2 i BeBr2 imaju lančanu strukturu s tetraedrom u kojem dijele ivice. Svi berilijevi halidi imaju linearnu monomersku strukturu u plinovitom stanju.
Izotopi I stabilni i nestabilni izotopi berilija su nastali u zvijezdama, međutim, oni nemaju dugo vrijeme postojanja. Vjeruje se da je najveći dio berilija u svemiru prvobitno nastao u međuzvjezdanom mediju kada su kosmički zraci inducirali fisiju težih elemenata koji su se tada nalazili u međuzvjedanoj prašini i gasu. Primordijalni berilij sadrži samo jedan stabilni izotop, 9Be, stoga je berilij monoizotopni element.
thumb|desno|300px|Dijagram pokazuje varijacije Sunčeve aktivnosti, uključujući varijacije u broju Sunčevih pjega (crveno) i koncentracije 10Be (plavo). Skala berilija je inverzna, tako da povećanje ove skale ukazuje na niže nivoe 10Be Kosmogenski radioaktivni 10Be nastaje u Zemljinoj atmosferi djelovanjem kosmičkih zraka na kisik i njegovim raspadanjem. Izotop 10Be se akumulira na površini tla, gdje ima relativno dugo vrijeme poluraspada od 1,36 miliona godina, nakon čega se polahko raspada na bor B10. Stoga 10Be i njegove kćerke izotopi se koriste za ispitivanje prirodne erozije tla, formiranje tla i razvoj lateritnih zemljišta kao i klimatska mjerenja varijacije Sunčeve aktivnosti i starosti ledenih kora.
Proizvodnja izotopa 10Be je obrnuto proporcionalna intenzitetu Sunčeve aktivnosti, jer povećanje solarnog vjetra tokom perioda visoke Sunčeve aktivnosti smanjuje fluks galaktičkih kosmičkih zraka koji dolaze do Zemlje. Nuklearne eksplozije također proizvode 10Be putem reakcije brzih neutrona s izotopom 13C u ugljik-dioksidu iz zraka. Ovo je jedan od pokazatelja ranijih aktivnosti na mjestima gdje je u prošlosti testirano nuklearno oružje. Izotop 7Be sa vremenom poluraspada oko 53 dana je također kosmogenog porijekla i ima atmosfersku rasprostranjenost zavisnu od Sunčevih pjega, slično kao i 10Be.
Rasprostranjenost left|thumb|Ruda berilija U sastavu Sunca koncentracija berilija iznosi oko 0,1 ppb (1 • 10−8%) U Zemljinoj kori, berilij ima koncentraciju od 2 do 6 ppm (0,0002%-0,0006%). Najviše je koncentriran u tlu, 6 ppm, a pronađen je i u količinama od 0,2 ppt (dijelova triliona) u morskoj vodi. U tragovima je pronađeno prisustvo 9Be u Zemljinoj atmosferi. Po drugim izvorima, količina berilija u morskoj vodi je gotovo zanemariva, čineći samo 0,0006 ppb (dijelova milijarde) po masenom udjelu. Međutim, u tekućim vodama, berilij je rasprostranjen daleko više, te čini oko 0,1 ppb po masenom udjelu.
Berilij je pronađen u sastavu preko 100 minerala, ali većina njih su vrlo rijetki minerali. Najčešći i najrasprostranjeniji minerali koji sadrže berilij uključuju: bertrandit (Be4Si2O7(OH)2), beril (Al2Be3Si6O18), hrizoberil (Al2BeO4) i fenakit (Be2SiO4). Vrlo skupocijene forme berila su u obliku dragih kamenja poput akvamarina, crvenog berila i smaragda. Zelena boja u formama berila kao dragog kamenja javlja se zbog određenih količina primjesa hroma (oko 2% sadržaja smaragda).
Dvije glavne rude berilija, beril i bertrandit su pronađeni u Argentini, Brazilu, Indiji, Madagaskaru, Rusiji i u SAD. Ukupne svjetske rezerve rude berilija se procjenjuju na preko 400.000 tona.
Upotreba Procjenjuje se da se najveći dio proizvedenog berilija utroši u vojne svrhe, tako da detaljne informacije nisu lahko dostupne.
Radijacijski prozori thumb|desno|Meta od berilija koja konvertira snop protona u snop neutrona Zbog njegovog niskog atomskog broja i vrlo slabe apsorpcije x-zračenja, najstarija, ali do danas najznačajnija, primjena berilija je u sklopu radijacijskog prozora za rendgenske uređaje. Ekstremno velika potražnja je usmjerena na čistoću berilija kako bi se izbjegle mrlje ili sjene na rendgenskim slikama. U svrhu radijacijskih prozora koriste se tanke folije od berilija koje se stavljaju na detektore x-zraka, čime se ekstremno niskom apsorpcijom minimiziraju efekti zagrijavanja uzrokovani niskoenergetskim x-zracima visokog intenziteta, karakteristični za sinhrotronsku radijaciju. Prozori koji vakuumski izoliraju i cijevi za eksperimente radijacije na sinhrotronu se izrađuju isključivo od berilija. U naučnim postavkama za različita proučavanja emisije x-zraka (naprimjer spektroskopija x-zrakama koje raspršuju energiju), držač uzorka se obično pravi od berilija jer x-zrake koje on emitira imaju znatno niže energije (oko 100 eV) od x-zraka većine materijala koji se proučavaju tom metodom.
Mehaničke aplikacije Zbog svoje krutosti, malehne težine i dimenzionalne stabilnosti u širokom temperaturnom rasponu, metalni berilij se koristi za izradu lahkih strukturnih komponenti u vojnoj i avioindustriji, za dijelove ekstremno brzih aviona, navodećih projektila, svermirskih letjelica i vještačkih satelita. Neke vrste raketa na tečna goriva koriste dizne motora sačinjene od čistog metalnog berilija. Prah berilija je također ispitivan kao raketno gorivo, ali takva zamisao nikad nije realizirana. Manji broj ekskluzivnih kostura za bicikle je napravljeno s berilijem, ali takvi primjerci imaju enormno visoke cijene. U periodu između 1998. i 2000. godine, tim McLarena u Formuli 1 koristio je motore Mercedes-Benz sa klipovima načinjenim od legure aluminija i berilija. Međutim, korištenje komponenti motora izrađenih od legura berilija je zabranjeno, nakon što se žalila ekipa Scuderia Ferrari.