Berilij je optički metal. Kada to kažem, kada kažem da je berilij optički metal, čitatelj će najvjerojatnije pomisliti na svemirski teleskop James Webb čije je mozaično zrcalo izrađeno od tog lakog metala (gustoća berilija iznosi samo 1,85 g/cm³). Ako je na tako što mislio, krivo je mislio jer, kao prvo, taj teleskop ne snima u vidljivom nego u nevidljivom (infracrvenom) dijelu elektromagnetskog spektra, a osim toga zrake se ne odbijaju od berilija nego od zlata, od pozlate nanesene na berilijevo zrcalo. Ili možda ipak imam krivo? Možda bih ipak trebao optiku, a posebno optičke instrumente razumjeti u malo širem smislu.

Imao ja krivo ili pravo, za mene je prva asocijacija na berilij njemačka riječ Brille, koja znači naočale. Kako sad to? Kakve veze ima berilij s naočalama?

E, pa ima. Kada su se naime u 13. stoljeću u Italiji pojavile prve naočale, one nisu imale leće od stakla nego od berila, minerala koji je još od antičkog vremena bio poznat po prozirnosti. Pa ipak, bio je i poznat i nepoznat, jer se beril pojavljuje u mnogo oblika. Najpoznatiji je zeleni smaragd i plavi akvamarin, no evo još i žutog heliodora i crvenog morganinita.

Iza svih tih egzotičnih imena i prekrasnih boja krije se međutim isti mineral, isti zato što za mineraloga nije važna (kao za draguljara) boja nego kemijski sastav i kristalna struktura. Beril je u svim svojim oblicima miješani silikat berilija i aluminija, Be₃Al₂(SiO₃)₆, koji kristalizira u heksagonskom sustavu. Tvrđi je od kremena (tvrdoća berila na Mohsovoj ljestvici iznosi 7,7-8, a kremena 7), no ne i lakši od njega (beril: 2,6-2,8 g/cm³, kremen: 2,7 g/cm³).

Kad sve to pročitamo, kada saznamo da se Kleopatra kitila smaragdom iz Namibijske pustinje, da su se od berila izrađivale naočale, djeluje zaista neobično da je glavni sastojak berila, berilij, prepoznat kao element tek krajem 18. stoljeća. Zasluga za to pripada francuskom kemičaru Louisu Nicolasu Vauquelinu. Na istraživanja smaragda i berila potakao ga je mineralog René Just Haüy koji je pretpostavio da se iza imena (i boje) smaragda i berila krije isti mineral budući da imaju isti oblik kristala. Vrsni analitičar Vauquelin je iz oba minerala izdvojio bijelu „zemlju“ (berilijev oksid, BeO) za koju je pokazao da se razlikuje od glinice, aluminijeva oksida, Al₂O₃. Svoje je otkriće objelodanio 15. veljače 1798. godine na sjednici Francuske akademije znanosti i pritom saopćio da je otkrio novi kemijski element kojem je dao ima glucinium, jer rečena „zemlja“ imala sladak okus (grč. glykýs = sladak). Svaka mu čast – danas znamo da su berilijevi spojevi izuzetno otrovni!

Vauquelinu se posrećilo da od kušanja nove „zemlje“, koju je nazvao glucina, nije umro, no nije mu se posrećilo da izdvoji glucinium, kako berilij još i dan-danas zovu Francuzi (a malo je trebalo da ga tako zovu i Hrvati jer mu je naš jezikoslovac Bogoslav Šulek dao ime sladik). To će uspeti tek trideset godina kasnije Francuzu Antoineu Alexandreu Brutusu Bussyu i Nijemcu Friedrichu Wöhleru koji su 1828. godine, neovisno jedan od drugoga, priredili berilij redukcijom berilijeva klorida, BeCl₂, kalijem. Nijemci su Vauquelinovu zemlju zvali Berillerde, a u njoj sadržani element Berillium, pa su mu dali simbol Be umjesto francuskog Gl. To je bilo mnogo bolje jezično rješenje, pa nas ne treba čuditi da je općenito prihvaćeno.

Kako bilo da bilo, berilij od 1798. godine postoji kao kemijski element, a od 1828. kao metal, kao elementarna tvar. Berilij je našao svoje mjesto u četvrtoj „kućici“ periodnog sustava kao najlakši zemnoalkaljski metal. Iz toga bismo mogli zaključiti da je najsličniji magneziju, kemijskom elementu koji se nalazi odmah ispod njega. Da je sličan magneziju, to je točno, ali je još sličniji aluminiju. Kako to?

U školi učimo da se kemijski elementi koji imaju slična svojstva nalaze u istoj skupini periodnog sustava. Nije baš tako, a da nije baš tako znao je i Mendeljejev kada je slagao svoju tablicu. Ono što se periodično mijenja s relativnom atomskom masom nisu fizička i kemijska svojstva (koja je uostalom teško definirati) nego valencija. Elementi prve skupine imaju valenciju jedan, druge skupine valenciju dva, treće skupine valenciju tri i tako dalje... Osim vertikalne sličnosti među elementima postoji međutim i dijagonalna sličnost, pa je tako litij po mnogo čemu sličan magneziju, a berilij – jasno je iz Mendeljejevljeve tablice – aluminiju. Beril je, vidi se iz njegove kemijske formule, isto tako mineral berilija kao i aluminija, pa već to ukazuje na njihovu sličnost. Sličnost se međutim još više otkriva usporedbom njihovih svojstava. I jedan i drugi metal se otapaju se u lužinama dajući anione (berilate i aluminate), Al₂O₃ i BeO su bijele tvari visokog tališta (preko 2000 ^oC), kloridi oba elementa (BeCl₂ i AlCl₃) grade u krutom stanju polimere. I na kraju, oba metala pripadaju skupini lakih metala. No ima, naravno, i razlike – u korist berilija.

Berilij zovu metalom svemirskog doba. Osim što je izuzetno lagan, skoro dvostruko lakši od aluminija, berilij se odlikuje velikim toplinskim kapacitetom i toplinskom vodljivošću, pa ga to čini odličnim materijalom za izradu vrhova raketa i rubova avionskih krila. Dodajmo tome i mali koeficijent toplinskog širenja, pa se berilij otkriva kao metal koji lako čuva svoj oblik pri promjeni temperature. Stoga se od berilija izrađuju žiroskopi za stabilizaciju satelita, raketa i svemirskih brodova i, dakako, zrcala infracrvenih svemirskih teleskopa.

Još su važnije berilijeve legure. Dodatak berilija čeliku smanjuje zamor („starenje“) materijala, a berilijevi čelici su usto vrlo otporni na habanje, pa se od njih izrađuju, između ostalog, cijevi za teške strojnice te opruge za satove. Slična svojstva ima i slitina berilija s bakrom, berilijeva bronca, koja usto ne iskri pri trenju pa se koristi svugdje gdje prijeti opasnost od požara. Dodajmo tome da berilij propušta rendgenske zrake, pa se stoga koristi za izradu rendgenskih cijevi – i evo nas na kraju naše priče o još jednom kemijskom elementu. No, još bi se mnoge priče o njemu, beriliju mogle ispričati.

Nenad Raos, rođen u Zagrebu 1951., je kemičar, znanstveni savjetnik u trajnome zvanju, sada u mirovini. Bio je pročelnik Sekcije za izobrazbu Hrvatskog kemijskog društva, glavni urednik časopisa Priroda i urednik rubrike Kemija u nastavi u časopisu Kemija u industriji. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti. Piše za časopis Čovjek i svemir, te mrežne stranice Panopticum i, naravno, Bug-online. Autor je 16 znanstveno-popularnih knjiga, od kojih treba izdvojiti „Kemijski leksikon u stripu“, „Metali života – metali smrti“ te „Kemičar u kući – kemija svakodnevnog života“.