Berillio

Il berillio è un elemento chimico con il simbolo Be e il numero atomico 4. È un elemento relativamente raro nell’universo, che di solito si verifica come prodotto della spallazione di nuclei atomici più grandi che si sono scontrati con i raggi cosmici. All’interno dei nuclei delle stelle, il berillio è impoverito perché è fuso in elementi più pesanti. Si tratta di un elemento divalente che si verifica naturalmente solo in combinazione con altri elementi in minerali. Tra le gemme più importanti che contengono berillio ci sono il berillo (acquamarina, smeraldo) e il crisoberillo. Come elemento libero è un metallo grigio-argento, forte, leggero e fragile delle terre alcaline.

Nelle applicazioni strutturali, la combinazione di elevata rigidità flessionale, stabilità termica, conducibilità termica e bassa densità (1,85 volte quella dell’acqua) rendono il berillio metallico un materiale aerospaziale desiderabile per componenti aeronautici, missili, veicoli spaziali e satelliti. A causa della sua bassa densità e della sua massa atomica, il berillio è relativamente trasparente ai raggi X e ad altre forme di radiazioni ionizzanti; pertanto, è il materiale per finestre più comune per le apparecchiature a raggi X e per i componenti dei rivelatori di particelle. L’elevata conducibilità termica del berillio e dell’ossido di berillio ha portato al loro utilizzo in applicazioni di gestione termica. Quando viene aggiunto come elemento di lega all’alluminio, il rame (in particolare la lega di rame berillio rame), ferro o nichel berillio migliora molte proprietà fisiche. Gli utensili in leghe di rame berillio sono forti e duri e non creano scintille quando colpiscono una superficie d’acciaio. Il berillio non forma ossidi fino a quando non raggiunge temperature molto elevate.

L’uso commerciale del berillio richiede l’uso di adeguate apparecchiature di controllo delle polveri e di controlli industriali in ogni momento a causa della tossicità delle polveri contenenti berillio per via inalatoria che possono causare una malattia allergica cronica pericolosa per la vita in alcune persone chiamata berilliosi.

Storia

Il minerale berillo, che contiene berillio, viene utilizzato almeno dai tempi della dinastia tolemaica d’Egitto. Nel primo secolo d.C., il naturalista romano Plinio il Vecchio menzionava nella sua enciclopedia di Storia Naturale che il berillo e lo smeraldo (“smaragdus”) erano simili. Il Papiro Graecus Holmiensis, scritto nel terzo o quarto secolo d.C., contiene note su come preparare lo smeraldo e il berillo artificiali. Louis-Nicolas Vauquelin scoprì il berillo

Le prime analisi di smeraldi e berilli di Martin Heinrich Klaproth, Torbern Olof Bergman, Franz Karl Achard e Johann Jakob Bindheim hanno sempre fornito elementi simili, portando alla fallace conclusione che entrambe le sostanze sono silicati di alluminio. Il mineralogista René Just Haüy ha scoperto che entrambi i cristalli sono geometricamente identici e ha chiesto al chimico Louis-Nicolas Vauquelin un’analisi chimica.

In un articolo del 1798 letto prima dell’Institut de France, Vauquelin riferì di aver trovato una nuova “terra” sciogliendo l’idrossido di alluminio da smeraldo e berillo in un alcali aggiuntivo. I redattori della rivista Annales de Chimie et de Physique chiamarono la nuova terra “glucina” per il sapore dolce di alcuni dei suoi composti. Klaproth ha preferito il nome “beryllina” per il fatto che l’ittrio formava anche sali dolci. Il nome “berillio” fu usato per la prima volta da Wöhler nel 1828.

Friedrich Wöhler e Antoine Bussy isolarono il berillio in modo indipendente nel 1828 dalla reazione chimica del potassio metallico con il cloruro di berillio, come segue:

BeCl2 + 2 K → 2 KCl + Be

Utilizzando una lampada ad alcool, Wöhler ha riscaldato strati alternati di cloruro di berillio e potassio in un crogiolo di platino a filo chiuso. La reazione di cui sopra ha avuto luogo immediatamente e ha fatto sì che il crogiolo diventasse bianco caldo. Dopo aver raffreddato e lavato la polvere grigio-nera risultante, egli vide che era fatta di particelle fini con una lucentezza metallica scura. Il potassio altamente reattivo era stato prodotto dall’elettrolisi dei suoi composti, un processo scoperto 21 anni prima. Il metodo chimico che utilizzava il potassio produceva solo piccoli granelli di berillio dai quali non si poteva colare o martellare alcun lingotto di metallo.

L’elettrolisi diretta di una miscela fusa di fluoruro di berillio e fluoruro di sodio da parte di Paul Lebeau nel 1898 ha portato ai primi campioni puri (dal 99,5 al 99,8%) di berillio. Tuttavia, la produzione industriale è iniziata solo dopo la prima guerra mondiale. Il coinvolgimento industriale originario comprendeva filiali e scienziati legati alla Union Carbide and Carbon Corporation di Cleveland OH e alla Siemens & Halske AG di Berlino. Negli Stati Uniti, il processo fu governato da Hugh S. Cooper, direttore della The Kemet Laboratories Company. In Germania, il primo processo di successo commerciale per la produzione di berillio fu sviluppato nel 1921 da Alfred Stock e Hans Goldschmidt.

Un campione di berillio fu bombardato con raggi alfa del decadimento del radio in un esperimento del 1932 di James Chadwick che scoprì l’esistenza del neutrone. Questo stesso metodo è usato in una classe di sorgenti di neutroni da laboratorio basate su radioisotopi che producono 30 neutroni per ogni milione di particelle α.

La produzione di berillio ha visto un rapido aumento durante la seconda guerra mondiale, a causa della crescente domanda di leghe dure di berillio e rame e di fosfori per luci fluorescenti. La maggior parte delle prime lampade fluorescenti utilizzava ortosilicato di zinco con contenuto variabile di berillio per emettere luce verdastra. Piccole aggiunte di tungstato di magnesio hanno migliorato la parte blu dello spettro per produrre una luce bianca accettabile. I fosfori a base di alofosfato hanno sostituito i fosfori a base di berillio dopo che il berillio è risultato tossico.

L’elettrolisi di una miscela di fluoruro di berillio e fluoruro di sodio è stata utilizzata per isolare il berillio durante il 19° secolo. L’alto punto di fusione del metallo rende questo processo più dispendioso in termini di energia rispetto ai corrispondenti processi utilizzati per i metalli alcalini. All’inizio del XX secolo, la produzione di berillio per decomposizione termica dello ioduro di berillio è stata studiata in seguito al successo di un processo simile per la produzione di zirconio, ma questo processo si è rivelato antieconomico per la produzione di volume.

Il berillio puro non è diventato prontamente disponibile fino al 1957, anche se era stato usato come metallo in lega per indurire e temprare il rame molto prima. Il berillio poteva essere prodotto riducendo i composti di berillio come il cloruro di berillio con potassio metallico o sodio. Attualmente, la maggior parte del berillio è prodotta riducendo il fluoruro di berillio con il magnesio. Il prezzo sul mercato americano dei lingotti di berillio sottovuoto era di circa 338 dollari per libbra (745 dollari al chilogrammo) nel 2001.

Tra il 1998 e il 2008, la produzione mondiale di berillio era scesa da 343 a circa 200 tonnellate. Poi è aumentata a 230 tonnellate entro il 2018, di cui 170 tonnellate provenienti dagli Stati Uniti.

Etimologia

I primi precursori della parola berillio sono riconducibili a molte lingue, tra cui il latino beryllus; il francese béry; il greco antico βήρυλλος, bērullos, ‘berillo’; Prakrit वॆरुलिय (veruliya); Pāli वेलिय (veḷuriya), भेलिरु (veḷiru) o भिलर् (viḷar) - “diventare pallido”, in riferimento alla pallida pietra semipreziosa berillo. La fonte originale è probabilmente la parola sanscrita वैडूर्य (vaidurya), che è di origine indiana del Sud e potrebbe essere collegata al nome della moderna città di Belur. Fino al 1900 circa, il berillio era conosciuto anche come glucinum o glucinium (con il simbolo chimico di accompagnamento “Gl”, o “G”), nome che deriva dall’antica parola greca per dolce: γλυκύς, per il sapore dolce dei sali di berillio.

Occorrenza naturale

Il Sole ha una concentrazione di 0,1 parti per miliardo (ppb) di berillio. Il berillio ha una concentrazione da 2 a 6 parti per milione (ppm) nella crosta terrestre. È più concentrato nel suolo, 6 ppm. Tracce di 9Be si trovano nell’atmosfera terrestre. La concentrazione di berillio nell’acqua di mare è di 0,2-0,6 parti per trilione. In acqua di ruscello, tuttavia, il berillio è più abbondante con una concentrazione di 0,1 ppb.

Il berillio si trova in oltre 100 minerali, ma la maggior parte sono rari o rari. I minerali contenenti berillio più comuni sono: bertrandite (Be4Si2O7(OH)2), berillo (Al2Be3Si6O18), crisoberillo (Al2BeO4) e fenakite (Be2SiO4). Forme preziose di berillo sono l’acquamarina, il berillo rosso e lo smeraldo. Il colore verde nelle forme di berillo di qualità gemmosa proviene da diverse quantità di cromo (circa il 2% per lo smeraldo).

I due minerali principali di berillio, berillo e bertrandite, si trovano in Argentina, Brasile, India, Madagascar, Russia e Stati Uniti. Le riserve mondiali totali di minerale di berillio sono superiori a 400.000 tonnellate.

Produzione

L’estrazione del berillio dai suoi composti è un processo difficile a causa della sua elevata affinità con l’ossigeno a temperature elevate e della sua capacità di ridurre l’acqua quando la sua pellicola di ossido viene rimossa. Attualmente gli Stati Uniti, la Cina e il Kazakistan sono gli unici tre paesi coinvolti nell’estrazione su scala industriale del berillio. Il Kazakistan produce Be da un concentrato accumulato prima della disgregazione dell’Unione Sovietica intorno al 1991. Questa risorsa si è quasi esaurita a metà degli anni ‘20.

La produzione di berillio in Russia è stata interrotta nel 1997 e la sua ripresa è prevista per il 2020.

Il berillio è più comunemente estratto dal minerale berillo, che viene sinterizzato con un agente di estrazione o fuso in una miscela solubile. Il processo di sinterizzazione consiste nel miscelare il berillo con il fluorosilicato di sodio e la soda a 770 °C (1.420 °F) per formare fluoroberilato di sodio, ossido di alluminio e biossido di silicio. L’idrossido di berillio viene precipitato da una soluzione di fluoroberilato di sodio e idrossido di sodio in acqua. L’estrazione del berillio con il metodo della fusione comporta la macinazione del berillio in polvere e il suo riscaldamento a 1.650 °C (3.000 °F). Il fuso viene rapidamente raffreddato con acqua e poi riscaldato di nuovo a 250-300 °C (482-572 °F) in acido solforico concentrato, producendo per lo più solfato di berillio e solfato di alluminio. L’ammoniaca acquosa viene poi utilizzata per rimuovere l’alluminio e lo zolfo, lasciando l’idrossido di berillio.

L’idrossido di berillio creato con il metodo della sinterizzazione o della fusione viene poi convertito in fluoruro di berillio o cloruro di berillio. Per formare il fluoruro, all’idrossido di berillio viene aggiunto idrossido di ammonio idrossido di ammonio acquoso per produrre un precipitato di tetrafluoroberilato di ammonio, che viene riscaldato a 1.000 °C (1.830 °F) per formare fluoruro di berillio. Riscaldando il fluoruro a 900 °C (1.650 °F) con il magnesio si forma il berillio finemente diviso, e un ulteriore riscaldamento a 1.300 °C (2.370 °F) crea il metallo compatto. Riscaldando l’idrossido di berillio si forma l’ossido, che diventa cloruro di berillio quando combinato con carbonio e cloro. L’elettrolisi del cloruro di berillio fuso viene poi utilizzato per ottenere il metallo.

Uso economico

Finestre di radiazione

A causa del suo basso numero atomico e del bassissimo assorbimento per i raggi X, la più antica e ancora oggi una delle più importanti applicazioni del berillio è nelle finestre di radiazione per tubi a raggi X. Le richieste estreme sono poste alla purezza e alla pulizia del berillio per evitare artefatti nelle immagini a raggi X. Sottili fogli di berillio sono utilizzati come finestre di radiazione per i rivelatori a raggi X, e l’assorbimento estremamente basso riduce al minimo gli effetti di riscaldamento causati da raggi X ad alta intensità e bassa energia tipici della radiazione di sincrotrone. Le finestre a tenuta di vuoto e i tubi del fascio per esperimenti di radiazione sui sincrotroni sono prodotti esclusivamente in berillio. Nelle configurazioni scientifiche per vari studi di emissione di raggi X (ad esempio, spettroscopia a raggi X a dispersione di energia) il supporto del campione è di solito fatto di berillio perché i suoi raggi X emessi hanno energie molto più basse (≈100 eV) rispetto ai raggi X della maggior parte dei materiali studiati.

Il basso numero atomico rende inoltre il berillio relativamente trasparente alle particelle energetiche. Pertanto, viene utilizzato per costruire il tubo del fascio intorno alla regione di collisione in configurazioni di fisica delle particelle, come tutti e quattro gli esperimenti di rivelatori principali presso il Large Hadron Collider (ALICE, ATLAS, CMS, LHCb), il Tevatron e lo SLAC. La bassa densità di berillio permette ai prodotti di collisione di raggiungere i rivelatori circostanti senza interazioni significative, la sua rigidità permette di produrre un potente vuoto all’interno del tubo per minimizzare l’interazione con i gas, la sua stabilità termica gli permette di funzionare correttamente a temperature di pochi gradi sopra lo zero assoluto, e la sua natura diamagnetica gli impedisce di interferire con i complessi sistemi di magneti multipolari usati per guidare e focalizzare i fasci di particelle.

Applicazioni meccaniche

A causa della sua rigidità, leggerezza e stabilità dimensionale in un’ampia gamma di temperature, il berillio metallico è utilizzato per componenti strutturali leggeri nell’industria della difesa e aerospaziale in aerei ad alta velocità, missili guidati, veicoli spaziali e satelliti, compreso il telescopio James Webb. Diversi razzi a carburante liquido hanno utilizzato ugelli per razzi realizzati in berillio puro. La polvere di berillio è stata a sua volta studiata come carburante per razzi, ma questo uso non si è mai materializzato. Un piccolo numero di telai di biciclette di fascia alta sono stati costruiti con il berillio. Dal 1998 al 2000, il team di Formula Uno della McLaren ha utilizzato motori Mercedes-Benz con pistoni in lega di berillio e alluminio. L’uso di componenti del motore al berillio è stato vietato a seguito di una protesta della Scuderia Ferrari.

Miscelando circa il 2,0% di berillio in rame si forma una lega chiamata rame berillio che è sei volte più forte del solo rame. Le leghe di berillio sono utilizzate in molte applicazioni a causa della loro combinazione di elasticità, alta conducibilità elettrica e conduttività termica, alta resistenza e durezza, proprietà non magnetiche, così come una buona resistenza alla corrosione e alla fatica. Queste applicazioni includono strumenti non scintillanti che vengono utilizzati vicino a gas infiammabili (berillio nichel), in molle e membrane (berillio nichel e berillio ferro) utilizzati in strumenti chirurgici e dispositivi ad alta temperatura. Solo 50 parti per milione di berillio legato con magnesio liquido portano ad un significativo aumento della resistenza all’ossidazione e ad una diminuzione dell’infiammabilità.

L’elevata rigidità elastica del berillio ha portato al suo ampio impiego nella strumentazione di precisione, ad esempio nei sistemi di guida inerziale e nei meccanismi di supporto dei sistemi ottici. Le leghe di berillio e rame sono state applicate anche come agente indurente nelle “pistole Jason”, che sono state usate per togliere la vernice dagli scafi delle navi.

Il berillio è stato usato anche per i cantilever negli stili per cartucce fonografiche ad alte prestazioni, dove la sua estrema rigidità e la sua bassa densità hanno permesso di ridurre i pesi di tracciamento a 1 grammo, ma di tracciare comunque i passaggi ad alta frequenza con la minima distorsione.

Una precedente importante applicazione del berillio era nei freni degli aerei militari a causa della sua durezza, dell’alto punto di fusione e dell’eccezionale capacità di dissipare il calore. Considerazioni ambientali hanno portato alla sostituzione con altri materiali.

Per ridurre i costi, il berillio può essere legato con quantità significative di alluminio, dando origine alla lega AlBeMet (un nome commerciale). Questa miscela è più economica del berillio puro, pur conservando molte proprietà desiderabili.

Specchi

Di particolare interesse sono gli specchi al berillio. Gli specchi di grandi dimensioni, spesso con struttura di supporto a nido d’ape, sono utilizzati, ad esempio, nei satelliti meteorologici dove il peso ridotto e la stabilità dimensionale a lungo termine sono fondamentali. Gli specchi al berillio più piccoli vengono utilizzati nei sistemi di guida ottica e nei sistemi di controllo del fuoco, ad esempio nei carri armati principali Leopard 1 e Leopard 2 di fabbricazione tedesca. In questi sistemi è richiesto un movimento molto rapido dello specchio, il che richiede ancora una volta una bassa massa e un’elevata rigidità. Di solito lo specchio al berillio è rivestito con nichelatura dura ed elettrolitica che può essere lucidata più facilmente per ottenere una finitura ottica più fine rispetto al berillio. In alcune applicazioni, tuttavia, il berillio grezzo viene lucidato senza alcun rivestimento. Ciò è particolarmente applicabile al funzionamento criogenico, dove la mancata corrispondenza della dilatazione termica può causare il cedimento del rivestimento.

Il telescopio spaziale James Webb avrà 18 sezioni esagonali in berillio per i suoi specchi. Poiché JWST dovrà affrontare una temperatura di 33 K, lo specchio è realizzato in berillio placcato in oro, in grado di gestire il freddo estremo meglio del vetro. Il berillio si contrae e si deforma meno del vetro - e rimane più uniforme - a tali temperature. Per lo stesso motivo, l’ottica del telescopio spaziale Spitzer è interamente costruita in berillio metallico.

Applicazioni magnetiche

Il berillio non è magnetico. Pertanto, gli strumenti fabbricati con materiali a base di berillio sono utilizzati dalle squadre di smaltimento degli ordigni esplosivi navali o militari per lavorare su o vicino alle miniere navali, poiché queste miniere hanno comunemente spolette magnetiche. Si trovano anche nei materiali di manutenzione e costruzione vicino alle macchine per la risonanza magnetica (MRI) a causa degli elevati campi magnetici generati. Nei campi delle comunicazioni radio e dei potenti radar (di solito militari), strumenti manuali in berillio vengono utilizzati per regolare i klystron altamente magnetici, i magnetron, i tubi ad onde viaggianti, ecc. che vengono utilizzati per generare alti livelli di potenza a microonde nei trasmettitori.

Applicazioni nucleari

Piastre sottili o lamine di berillio sono talvolta utilizzate nei progetti di armi nucleari come strato molto esterno dei pozzi di plutonio negli stadi primari delle bombe termonucleari, posti a circondare il materiale fissile. Questi strati di berillio sono buoni “pusher” per l’implosione del plutonio-239, e sono buoni riflettori di neutroni, proprio come nei reattori nucleari moderati al berillio.

Il berillio è anche comunemente usato in alcune sorgenti di neutroni in dispositivi di laboratorio in cui sono necessari relativamente pochi neutroni (piuttosto che dover usare un reattore nucleare, o un generatore di neutroni alimentato con acceleratore di particelle). A questo scopo, un bersaglio di berillio-9 viene bombardato con particelle alfa energetiche provenienti da un radioisotopo come il polonio-210, il radio-226, il plutonio-238 o l’americio-241. Nella reazione nucleare che si verifica, un nucleo di berillio viene trasmutato in carbonio-12, e viene emesso un neutrone libero che viaggia nella stessa direzione della particella alfa. Tali sorgenti di neutroni alfa, chiamate iniziatori di neutroni “ricci”, sono state utilizzate in alcune delle prime bombe atomiche. Le sorgenti di neutroni in cui il berillio viene bombardato con raggi gamma da un radioisotopo a decadimento gamma, sono anche usate per produrre neutroni da laboratorio.

Il berillio è anche usato nella fabbricazione di combustibile per i reattori CANDU. Gli elementi di combustibile hanno piccole appendici che vengono brasate a resistenza al rivestimento del combustibile utilizzando un processo di brasatura ad induzione con Be come materiale di riempimento della brasatura. Le pastiglie dei cuscinetti sono brasate in posizione per evitare il contatto tra il fascio di combustibile e il tubo a pressione, e le pastiglie distanziatrici tra gli elementi sono brasate per evitare il contatto tra gli elementi.

Il berillio è anche usato nel laboratorio di ricerca sulla fusione nucleare Joint European Torus, e sarà usato nel più avanzato ITER per condizionare i componenti che si trovano di fronte al plasma. Il berillio è stato proposto anche come materiale di rivestimento per le barre di combustibile nucleare, grazie alla sua buona combinazione di proprietà meccaniche, chimiche e nucleari. Il fluoruro di berillio è uno dei sali costitutivi della miscela di sale eutettico FLiBe, che viene utilizzato come solvente, moderatore e refrigerante in molti ipotetici progetti di reattori a sale fuso, compreso il reattore a torio di fluoruro liquido (LFTR).

Acustica

Il basso peso e l’elevata rigidità del berillio lo rendono utile come materiale per altoparlanti ad alta frequenza. Poiché il berillio è costoso (molte volte più del titanio), difficile da modellare a causa della sua fragilità, e tossico se mal maneggiato, i tweeter al berillio sono limitati alle applicazioni high-end per la casa, l’audio professionale e la comunicazione pubblica. Alcuni prodotti ad alta fedeltà sono stati dichiarati fraudolentemente realizzati con questo materiale.

Alcune testine fonografiche di fascia alta hanno usato cantilever al berillio per migliorare il tracciamento riducendo la massa.

Elettronica

Il berillio è un dopante di tipo p nei semiconduttori composti III-V. È ampiamente utilizzato in materiali come GaAs, AlGaAs, InGaAs e InAlAs coltivati per epitassia di fascio molecolare (MBE). Il foglio di berillio laminato a strati incrociati è un eccellente supporto strutturale per i circuiti stampati in tecnologia a montaggio superficiale. Nelle applicazioni elettroniche critiche, il berillio è sia un supporto strutturale che un dissipatore di calore. L’applicazione richiede anche un coefficiente di dilatazione termica che si abbina bene ai substrati in allumina e poliimmide-vetro. Il composito composito berillio-berillio ossido di berillio “E-Materials” è stato appositamente progettato per queste applicazioni elettroniche e ha l’ulteriore vantaggio che il coefficiente di espansione termica può essere adattato a diversi materiali di substrato.

L’ossido di berillio è utile per molte applicazioni che richiedono le proprietà combinate di un isolante elettrico e di un eccellente conduttore di calore, con elevata resistenza e durezza, e un punto di fusione molto alto. L’ossido di berillio è spesso usato come piastra isolante di base nei transistor ad alta potenza nei trasmettitori a radiofrequenza per le telecomunicazioni. L’ossido di berillio è anche in fase di studio per l’uso nell’aumento della conducibilità termica dei pellet di combustibile nucleare di biossido di uranio. I composti di berillio sono stati utilizzati nei tubi di illuminazione fluorescenti, ma questo uso è stato interrotto a causa della malattia berilliosi che si è sviluppata nei lavoratori che stavano facendo i tubi.

Assistenza sanitaria

Il berillio è un componente di diverse leghe dentali.

Sicurezza

Il berillio è un problema di salute e sicurezza per i lavoratori. L’esposizione al berillio sul posto di lavoro può portare a una risposta immunitaria di sensibilizzazione e può sviluppare nel tempo la malattia cronica del berillio (CBD). Il National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) negli Stati Uniti ricerca questi effetti in collaborazione con un importante produttore di prodotti al berillio. L’obiettivo di questa ricerca è quello di prevenire la sensibilizzazione e la CBD sviluppando una migliore comprensione dei processi lavorativi e delle esposizioni che possono presentare un potenziale rischio per i lavoratori, e di sviluppare interventi efficaci che riducano il rischio di effetti negativi sulla salute. NIOSH conduce anche ricerche genetiche sulla sensibilizzazione e sulla CBD, indipendentemente da questa collaborazione. Il Manuale dei metodi analitici del NIOSH contiene metodi per misurare le esposizioni professionali al berillio.

Circa 35 microgrammi di berillio si trovano nel corpo umano medio, una quantità non considerata dannosa. Il berillio è chimicamente simile al magnesio e quindi può allontanarlo dagli enzimi, che ne causano il malfunzionamento. Poiché Be2+ è uno ione molto carico e di piccole dimensioni, può facilmente entrare in molti tessuti e cellule, dove prende di mira in modo specifico i nuclei cellulari, inibendo molti enzimi, compresi quelli utilizzati per la sintesi del DNA. La sua tossicità è aggravata dal fatto che il corpo non ha mezzi per controllare i livelli di berillio, e una volta all’interno del corpo il berillio non può essere rimosso. La berilliosi cronica è una malattia granulomatosa polmonare e sistemica causata dall’inalazione di polveri o fumi contaminati dal berillio; sia grandi quantità per un breve periodo di tempo che piccole quantità per un lungo periodo di tempo possono portare a questa malattia. I sintomi della malattia possono richiedere fino a cinque anni per svilupparsi; circa un terzo dei pazienti che ne sono affetti muore e i sopravvissuti rimangono disabili. L’Agenzia Internazionale per la Ricerca sul Cancro (IARC) elenca il berillio e i composti del berillio come cancerogeni di categoria 1. Negli Stati Uniti, l’Occupational Safety and Health Administration (OSHA) ha designato un limite di esposizione ammissibile (PEL) sul posto di lavoro con una media ponderata nel tempo (TWA) di 2 µg/m3 e un limite di esposizione costante di 5 µg/m3 su 30 minuti, con un limite massimo di picco di 25 µg/m3. Il National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) ha fissato un limite di esposizione raccomandato (REL) di 500 ng/m3 costanti. Il valore IDLH (immediatamente pericoloso per la vita e la salute) è di 4 mg/m3.

La tossicità del berillio finemente suddiviso (polvere o polvere, che si incontra principalmente in ambienti industriali dove il berillio viene prodotto o lavorato) è molto ben documentata. Il berillio metallico solido non comporta gli stessi pericoli della polvere inalata per via aerea, ma qualsiasi pericolo associato al contatto fisico è scarsamente documentato. I lavoratori che maneggiano pezzi finiti di berillio sono abitualmente invitati a maneggiarli con i guanti, sia per precauzione che perché molte, se non la maggior parte delle applicazioni di berillio non possono tollerare residui di contatto con la pelle, come le impronte digitali.

La malattia acuta del berillio sotto forma di polmonite chimica è stata segnalata per la prima volta in Europa nel 1933 e negli Stati Uniti nel 1943. Un’indagine ha rilevato che circa il 5% dei lavoratori degli impianti di produzione di lampade fluorescenti nel 1949 negli Stati Uniti aveva malattie polmonari legate al berillio. La berilliosi cronica assomiglia alla sarcoidosi sotto molti aspetti, e la diagnosi differenziale è spesso difficile. Ha ucciso alcuni dei primi lavoratori nella progettazione di armi nucleari, come Herbert L. Anderson.

Il berillio può essere trovato nelle scorie di carbone. Quando le scorie sono formulate in un agente abrasivo per la sabbiatura della vernice e della ruggine delle superfici dure, il berillio può diventare aerotrasportato e diventare una fonte di esposizione.

I primi ricercatori hanno assaggiato il berillio e i suoi vari composti per verificarne la presenza. Le moderne apparecchiature diagnostiche non necessitano più di questa procedura altamente rischiosa e non si dovrebbe tentare di ingerire questa sostanza altamente tossica. Il berillio e i suoi composti devono essere maneggiati con molta cura e devono essere prese particolari precauzioni quando si svolge qualsiasi attività che possa portare al rilascio di polvere di berillio (il cancro ai polmoni è un possibile risultato dell’esposizione prolungata a polvere carica di berillio). Sebbene l’uso dei composti di berillio nei tubi di illuminazione fluorescenti sia stato interrotto nel 1949, esiste un potenziale di esposizione al berillio nell’industria nucleare e aerospaziale, nella raffinazione del berillio metallico e nella fusione di leghe contenenti berillio, nella produzione di dispositivi elettronici e nella manipolazione di altri materiali contenenti berillio.

Un test di successo per il berillio in aria e sulle superfici è stato recentemente sviluppato e pubblicato come standard internazionale di consenso volontario ASTM D7202. La procedura utilizza bifluoruro di ammonio diluito per la rilevazione della dissoluzione e della fluorescenza con berillio legato all’idrossibenzochinolina solfonata, consentendo una rilevazione fino a 100 volte più sensibile del limite raccomandato per la concentrazione di berillio sul posto di lavoro. La fluorescenza aumenta con l’aumento della concentrazione di berillio. La nuova procedura è stata testata con successo su una varietà di superfici ed è efficace per la dissoluzione e il rilevamento ultratrace di ossido di berillio refrattario e berillio siliceo (ASTM D7458).