Le béryllium (Z = 4)

Premier élément du groupe des alcalino-terreux, le béryllium ne possède qu'un seul isotopeOn appelle isotopes des atomes ayant le même nombre de protons, mais qui différent par leur nombre de neutrons. stable (non radioactif), le béryllium 9, noté ⁹Be.

Origine du béryllium

Une très faible proportion de béryllium 7 a été produite lors de la nucléosynthèse primordiale, c'est-à-dire lors des premiers instants qui ont suvi le Big Bang, mais ce dernier étant instable, il s'est très rapidement désintégré en donnant du lithium 7. Quant au béryllium 9, ne pouvant être fabriqué dans le cœur des étoiles, où la température est trop élevée, il se forme principalement dans le milieu interstellaire, selon un mécanisme appelé spallation. Il résulte en effet de la fission d'atomes plus gros sous l'action des rayons cosmiques, ces particules de (très) haute énergie qui circulent dans l'espace à des vitesses parfois proches de celle de la lumière.

Un peu d'histoire

Découvert dans un premier temps (en 1798) sous forme d'oxyde (de formule BeO), par le chimiste français Louis-Nicolas Vauquelin, il faut attendre l'année 1828 avant que les chimistes Friedrich Wöhler (un allemand) et Antoine Bussy (un français) ne parviennent à l'isoler sous sa forme métallique. D'abord appelé "glucinium" en raison de la saveur sucrée de certains de ses composants, il ne recevra son nom officiel (béryllium) qu'en 1957.

Son nom vient du grec "berullos", qui signifie "cristal de la couleur de l’eau de mer", et sert à désigner le béryl, espèce minérale à laquelle appartiennent les aigues-marines et les émeraudes.

C'est en bombardant un échantillon de béryllium à l'aide de particules alpha (noyaux d'hélium), que le physicien britanique James Chadwick découvrit, en 1932, une nouvelle particule de charge électrique nulle, le neutron.

Production industrielle du béryllium

Issus de minerais tels que le béryl et la bertrandite, le béryllium utilisé dans l'industrie provient essentiellement des Etats-Unis, de Chine, et, dans une moindre mesure, du Mozambique. La production mondiale s'élève à moins de 500 tonnes par an car, en dépit de ses nombreuses qualités, le bérylium est un métal très toxique, ce qui limite ses champs d'application.

Propriétés du béryllium

Le béryllium présente un aspect gris acier !. Son point de fusion, de 1287°C, est plutôt élevé pour un métal aussi léger (1,85 g/cm³). Au contact de l'air, il se couvre d'une pellicule d'oxyde particulièrement dure (cette dernière est capable de rayer le verre), qui le protège de la corrosion.
Ce métal est considéré comme hautement toxique. Non seulement il est cancérogène (il peut provoquer des cancers du poumon), mais les personnes inhalant de l'air contenant des particules de béryllium peuvent finir par développer une "bérylliose chronique", maladie respiratoire grave, généralement très invalidente, parfois mortelle. Le béryllium peut aussi avoir des effets délétères sur de nombreux organes (foie, coeur, reins), ainsi que sur le système nerveux.

Quelques exemples d'utilisation du béryllium

Dans le domaine militaire, l'oxyde de béryllium a été employé dès le milieu des années soixantes comme élément réfractaire dans les boucliers thermiques de certains missiles et, sous forme métallique, dans la fabrication d'ogives nucléaires (il a été progressivement remplacé par le zirconium, beaucoup moins toxique).

Aujourd'hui, le béryllium est principalement employé sous forme d'alliages, en particulier avec le cuivre. Les alliages Cu-Be (cuivre-béryllium) interviennent notamment :

- dans la fabrication d'outils antidéflagrants (qui ne produisent pas d'étincelles) utilisés dans l'industrie des explosifs et de la pétrochimie,

- comme durcissant dans le moldmax, alliage servant à fabriquer des moules pour matières plastiques,

- dans la fabrication de mécanismes de précision (en horlogerie notamment), de gyroscopes, de têtes de clubs de golf high-tech...

Le béryllium étant totalement transparent aux rayons X, il est également utilisé dans le secteur médical pour fabriquer les fenêtres des tubes radioscopiques, ces dernières devant être suffisamment solides pour résister à la différence de pression due au vide poussé régnant à l'intérieur des tubes.

Le béryllium 10, isotope radioactif produit dans l'atmosphère sous l'action des rayons cosmiques (qui "brisent" des atomes d'azote), est utilisé en glaciologie pour effectuer la datation des carottes de glace.

Dans le domaine du nucléaire, le béryllium peut être employé tantôt comme source de neutrons, tantôt comme modérateur (il ralentit les neutrons sans les absorber) dans certains types de centrales.

Astronomie pour les myopes - Mentions légales