Béryllium - Définition

Caractéristiques notables

Béryllium

Le béryllium a le point de fusion le plus élevé de tous les métaux légers. Il est fragile, mais plus léger et six fois plus résistant que l’aluminium.

Sa ductilité est approximativement 1/3 plus grande que celle de l'acier. Il possède une excellente conductivité thermique, est non magnétique et résiste à l'acide nitrique concentré.

Il est fortement perméable aux rayons X, et libère des neutrons quand il est frappé par des particules alpha, comme celles émises par le radium ou le polonium.

Aux conditions normales de température et de pression, le béryllium résiste à l'oxydation quand il est exposé à l'air. Il se forme une fine couche d'oxyde qui lui donne sa capacité à rayer le verre.

Dans la nature, on le trouve principalement sous forme d'oxydes ou d'aluminosilicates complexes appelés béryls, dont les représentants précieux les plus connus sont l'émeraude et l'aigue-marine. On l'exploite à partir d'une trentaine de minerais (bertrandite et béryl surtout). Les principales mines mondiales sont aux États-Unis, en Chine et au Mozambique. Aucune n'est ouverte en Europe.

Histoire

Le nom béryllium vient du mot grec βήρυλλος (beryllos), béryl, qui vient lui-même de bêrullos, cristal. À une époque il était nommé glucinium, du grec γλύκύς (glykys), doux, un qualificatif dû au goût sucré de ses sels.

Cet élément a été découvert par Louis-Nicolas Vauquelin, en 1798, sous forme d'oxyde (BeO) dans le béryl et dans les émeraudes. Friedrich Wöhler et A. A. Bussy l'isolèrent indépendamment en 1828 en faisant réagir du potassium sur du chlorure de béryllium.

Utilisations

Il est principalement employé comme agent durcissant dans certains alliages, notamment le moldamax, un alliage de cuivre-béryllium utilisé pour la fabrication de moules pour matières plastiques.

Ses alliages sont à la fois légers, rigides, résistants à la chaleur et possèdent un faible coefficient de dilatation.
Il est incorporé dans certains alliages spéciaux, par exemple des matériaux utilisables pour le frottement.

On les retrouve dans les clubs de golf, les ressorts de montre (anti-magnétique), les gyroscopes, des applications spatiales et aéronautiques. Il a été utilisé en Formule 1 pour ses performances exceptionnelles en termes de rapport entre son module d'élasticité et sa densité, puis pour la réalisation d'étriers de frein et de pistons sous la forme d'alliages Aluminium-Béryllium. Il fut par la suite interdit dans les moteurs de compétition en raison de sa haute toxicité. Il avait été utilisé avant cela dans l'aéronautique pour les ressorts de soupapes des moteurs à pistons (bronze au béryllium).
Le béryllium est également utilisé dans quelques réacteurs nucléaires, comme composant de céramiques industriels, technologiques et micro-électroniques.

L'oxyde de béryllium est utilisé en électronique, particulièrement en haute fréquence et dans le domaine de la haute tension. Ce corps possède en effet la propriété d'être un bon isolant (faibles pertes diélectriques), tout en ayant une bonne conductibilité thermique. Cependant son utilisation comme isolant dans les semi-conducteurs, (entre les pastilles de silicium et les boîtiers), a largement cédé la place à d'autres matériaux beaucoup moins toxiques comme par exemple l'alumine.

Ses emplois comme isolant et matériau de contact extérieur dans l'électronique, ainsi que son incorporation dans les graisses silicones ont été aussi abandonnés, du fait des risques très importants pour la santé.

Il permet également de fabriquer des outils non déflagrants pour l'industrie des explosifs.

Dans le civil, le fabricant d'enceintes Focal-JMlab l'utilise pour former des membranes de haut-parleurs d'aigus de très haute qualité, capable de reproduire des fréquences jusqu'à 60 000 hertz. En effet, la rigidité et la légèreté du matériau sont des atouts pour cet usage (fréquence propre de la membrane très élevée).

Quelques utilisations de ses propriétés cristallines :

• filtre à neutrons, pour obtenir des faisceaux de neutrons « propres » débarrassés d'autres particules ;
• fenêtre à rayons X, par exemple fenêtre d'un tube à rayons X ou d'un détecteur de rayons X : la fenêtre isole l'intérieur de l'appareil de l'environnement ;
• sous forme d'oxyde, matériau modérateur dans les réacteurs nucléaires.

En géomorphologie et en paléosismologie, l'isotope ¹⁰Be, créé par les rayons cosmiques, est utilisé pour la datation par isotopes cosmogéniques de surfaces ou pour la détermination de taux d'érosion.

Les glaciologues ont trouvé deux pics de concentration en béryllium dans les carottes glaciaires polaires (au nord, comme au sud), dans le forage Vostok, dans le forage Byrd ; dans le forage GRIP, et dans le nouveau « Dôme C », EPICA, vers -40 000 ans.
On suppose qu'ils sont dus à l’anomalie du champ magnétique terrestre de Laschamp qui correspondent à une faiblesse exceptionnelle du champ magnétique terrestre qui, à ces deux époques, aurait permis une irradiation de la Terre ayant favorisé la production d'isotopes cosmogéniques. Ce double pic est utilisé pour tenter de caler les datations de forages faits dans des hémisphères différents.

Le béryllium a été employé en dentisterie où il entre dans la composition d'alliages destinés à la réalisation de prothèses dentaires (couronnes, armatures de bridge). Sa capacité à faciliter l'adhésion de la céramique l'a fait incorporer à un grand nombre d'alliages, précieux ou non précieux, destinés à la réalisation de chapes pour couronnes ou bridges céramo-métal. Depuis 2002, la norme ISO limite le béryllium à 0,02% de la masse totale. Cependant, nombreux sont ceux qui ont encore en bouche des alliages dont la teneur en béryllium dépasse cette norme.