Tabel periodik

Berilium (Be)

Howard Birdsong Disusun dari sumber primer IUPAC, NIST, dan PubChem

Berilium adalah unsur nomor 4, berlambang Be, dengan konfigurasi elektron [He] 2s² dan massa atom standar 9,0121831 u. Ia yang teringan di antara logam alkali tanah, memiliki satu isotop stabil, dan menunjukkan kekakuan jenis tertinggi dari semua logam rekayasa.

Mengapa ia tembus sinar-X?

Peluang sebuah atom menyerap foton sinar-X bergantung sangat kuat pada nomor atomnya. Tampang lintang fotolistrik berubah kira-kira sebanding Z⁴, yang berarti atom besi menyerap sekitar enam ratus kali lebih banyak daripada atom berilium.

Dengan Z sama dengan 4, berilium adalah unsur padat paling tembus sinar-X yang dapat ditangani. Litium, dengan Z sama dengan 3, akan lebih baik lagi tetapi bereaksi dengan udara dan tidak kuat secara struktur. Boron, dengan Z sama dengan 5, sudah menyerap lebih banyak dan rapuh.

Karena itu jendela tabung sinar-X, detektor, dan berkas cahaya sinkrotron terbuat dari berilium. Lembaran 0,25 mm meneruskan sebagian besar radiasi berguna dan sekaligus menahan selisih tekanan antara vakum di dalam dan atmosfer. Tidak ada polimer yang menahan vakum pada ketebalan itu; tidak ada logam lain yang meloloskan radiasinya.

Sifat yang sama menjadikannya berguna dalam fisika partikel: pipa berkas LHC di zona tumbukan terbuat dari berilium, agar partikel yang dihasilkan menembus dindingnya dengan gangguan sekecil mungkin.

Apa arti konfigurasi [He] 2s²?

Dua elektron yang melengkapi orbital 2s di atas inti helium. Kulit 2s penuh, tetapi kulit n=2 belum, karena ketiga orbital 2p masih kosong.

Konfigurasi itu menjelaskan keanehan dalam tabel energi ionisasi. Menyusuri periode kedua, energi ionisasi naik dari litium ke berilium lalu turun ke boron, berlawanan dengan kecenderungan umum. Sebabnya adalah bahwa dari boron dicabut elektron 2p, yang terikat lebih lemah daripada elektron 2s berilium.

Berilium juga berperilaku kimia yang menjauhkannya dari golongannya. Magnesium, kalsium, dan sisanya membentuk oksida dan hidroksida yang jelas basa; oksida berilium bersifat amfoter dan bereaksi baik dengan asam maupun basa kuat. Dalam hal itu ia lebih menyerupai aluminium daripada tetangga vertikalnya.

Kemiripan antara berilium dan aluminium itu adalah contoh baku hubungan diagonal dalam tabel periodik: unsur yang bertetangga secara diagonal berbagi sifat karena kenaikan muatan inti saat maju dalam periode mengimbangi kenaikan ukuran saat turun dalam golongan.

Mengapa ia begitu beracun?

Toksisitas berilium tidak bekerja seperti racun klasik. Tidak ada dosis mematikan dalam arti lazim, tidak pula efek yang sebanding dengan jumlah.

Beriliosis kronis adalah penyakit kekebalan. Pada sebagian orang yang terpapar — antara 2 dan 5 % — sistem imun mengenali berilium yang terikat pada protein paru sebagai benda asing dan melancarkan tanggapan seluler. Granuloma terbentuk, jaringan paru mengeras, dan kapasitas pernapasan menurun secara bertahap dan tak berbalik.

Kerentanannya memiliki komponen genetik: ia dikaitkan dengan varian tertentu gen HLA-DP. Seseorang tanpa varian itu dapat bekerja bertahun-tahun dengan berilium tanpa menjadi peka; yang lain dapat mengidap penyakitnya setelah paparan singkat.

Ini menuntut rezim keselamatan yang berbeda dari biasanya. Tidak cukup berada di bawah suatu ambang: pembentukan debu dan asap harus dicegah sepenuhnya. Berilium dalam bentuk padatan utuh sama sekali tidak berisiko — dapat digenggam — tetapi memesinnya, mengamplasnya, atau mengelasnya menuntut pengurungan total.

Kasus pertama muncul pada tahun empat puluhan di antara pekerja tabung lampu neon, yang memakai senyawa berilium sebagai fosfor. Penerapan itu ditinggalkan.

Untuk apa dipakai meski begitu?

Karena dalam beberapa fungsi ia tak tergantikan.

Dalam paduan dengan tembaga, sebesar 0,5 sampai 3 %, ia menghasilkan tembaga-berilium. Paduan ini memadukan kekuatan mekanik setara beberapa jenis baja dengan daya hantar listrik tembaga, dan tidak menghasilkan bunga api saat dipukul. Ia dipakai pada perkakas untuk atmosfer mudah meledak, pada kontak listrik yang mengalami jutaan siklus, dan pada pegas presisi.

Dalam struktur, sifat yang menentukan adalah kekakuan jenis: modulus Young dibagi kerapatan. Berilium bermodulus 287 GPa dengan kerapatan 1,85 g/cm³, yang memberi kekakuan per satuan massa sekitar enam kali lebih tinggi daripada baja atau aluminium.

Karena itu kedelapan belas cermin teleskop antariksa James Webb terbuat dari berilium bersalut emas. Sebuah cermin harus mempertahankan bentuknya dengan ketelitian nanometer pada 40 K; berilium hampir tidak berubah bentuk saat mendingin dan bobotnya ringan, dua syarat yang tidak sejalan pada hampir semua bahan lain.

Dalam reaktor nuklir ia berperan sebagai moderator dan pemantul neutron, karena intinya yang ringan memperlambat neutron tanpa banyak menyerapnya.

Di mana ia ditemukan?

Ia unsur langka di kerak bumi, dengan kelimpahan sekitar 2 bagian per juta, sebanding dengan timah.

Kelangkaannya berpangkal pada sebab nuklir yang tidak lazim. Berilium 8, yang akan menjadi isotop hasil peleburan dua inti helium, tidak stabil dan meluruh dalam 10⁻¹⁶ detik. Ketidakstabilan itu adalah alasan bintang tidak menyintesis berilium lewat jalur langsung, dan berilium 9 yang ada terbentuk terutama lewat spalasi: inti berat yang terpecah oleh sinar kosmik di medium antarbintang.

Di Bumi ia terpusat dalam pegmatit, batuan beku hasil kristalisasi akhir tempat unsur yang tidak cocok dengan mineral umum akhirnya berkumpul. Dua mineral yang menarik adalah beril, asal zamrud dan akuamarin, dan bertrandit.

Amerika Serikat, khususnya endapan bertrandit di Utah, menghasilkan sebagian besar berilium dunia.

Fakta utama

Z
4
Atomic weight
9.0122 u
Category
logam alkali tanah
State at 298 K
Solid
Occurrence
primordial
Discovered
1798
CAS
7440-41-7

Sifat terukur

PropertyValueSource
Electronegativity 1.57 National Center for Biotechnology Information (NIH)
Melting point 1,560 K National Center for Biotechnology Information (NIH)
Boiling point 2,744 K National Center for Biotechnology Information (NIH)
Density stp 1.85 g/cm³ National Center for Biotechnology Information (NIH)
Atomic radius empirical 153 pm National Center for Biotechnology Information (NIH)
Ionization energy 1st 899.5 kJ/mol National Center for Biotechnology Information (NIH)

Konfigurasi elektron

2 2 Be
Noble gas notation
[He] 2s²
Full notation
1s² 2s²
Electrons per shell
2, 2

Isotop

Pertanyaan umum

Mengapa berilium meloloskan sinar-X?

Karena serapan sinar-X naik sangat cepat dengan nomor atom, kira-kira sebanding pangkat empatnya. Dengan Z sama dengan 4, berilium menyerap sangat sedikit. Lembaran setebal setengah milimeter meneruskan lebih dari 95 % sinar-X lunak, sekaligus menahan vakum sebuah tabung. Tidak ada bahan lain yang memadukan kedua sifat itu, dan karena itu jendela peralatan sinar-X terbuat dari berilium.

Apa itu beriliosis?

Penyakit paru granulomatosa akibat menghirup debu atau asap berilium. Ini bukan keracunan menurut dosis melainkan reaksi kekebalan: sistem imun sebagian orang menjadi peka terhadap berilium dan menyerang jaringan paru. Paparan sangat kecil sudah cukup pada individu yang peka, dan sekali terbentuk penyakitnya menahun. Antara 2 dan 5 % orang yang terpapar menjadi peka.

Mengapa berilium tidak membentuk ion Be²⁺ seperti magnesium atau kalsium?

Karena ionnya akan terlalu kecil dan muatannya terlalu terpusat. Be²⁺ akan berjari-jari sekitar 27 pm dengan dua muatan positif, yang menghasilkan kerapatan muatan begitu tinggi sampai mendistorsi awan elektron anion di dekatnya. Akibatnya senyawanya sebagian besar kovalen, bukan ionik: berilium klorida adalah rantai polimer, bukan garam.

Mengapa zamrud adalah mineral berilium?

Zamrud adalah beril, silikat berilium dan aluminium berumus Be₃Al₂Si₆O₁₈, dengan jejak kromium atau vanadium yang memberi warna hijau. Mineral yang sama dengan besi adalah akuamarin, dan tanpa pengotor tak berwarna. Berilium diisolasi justru saat mempelajari beril, dan dari sanalah namanya.

Sumber