Berillio

2011 Anno Internazionale della Chimica

La Gazzetta del Mezzogiorno, martedì 31 maggio 2011

Giorgio Nebbia nebbia@quipo.it

La natura ci ha offerto un numero incredibile di sostanze utili per la vita, ma ha anche nascosto varie nocività ambientali fra le sostanze, anche meno note, che entrano nei prodotti di uso comune. Una di queste è il berillio, un metallo relativamente raro, importante industrialmente perché è l'unico metallo leggero (il suo peso specifico è 1,85 volte quello dell’acqua), dotato di un'elevata temperatura di fusione (oltre 1250 gradi Celsius) e perché non è attaccato né dall'aria né dall'acqua, neanche ad alte temperature. Per produrlo si parte da alcuni minerali, fra cui il berillo, un silicato di berillio e alluminio, che è anche usato come pietra preziosa e ornamentale. La varietà colorata di verde per la presenza di tracce di cromo prende il nome di smeraldo; la varietà dotata di un colore blu pallido si chiama acquamarina.

I principali paesi produttori di minerali di berillio, con un contenuto di metallo di 200 tonnellate all’anno, sono gli Stati Uniti e la Cina. Nonostante la sua modesta produzione, il berillio ha molte applicazioni industriali. Viene usato, in generale in lega con altri metalli, specialmente nelle leghe "leggere" con alluminio e magnesio, nell'industria aeronautica e spaziale per la sua elevata resistenza all'usura e per le sue doti di conducibilità termica. La sua lega col rame presenta elevata conducibilità elettrica ed è largamente usata nell'industria petrolifera per strumenti nei cui contatti non si devono formare scintille, che potrebbero infiammare i gas combustibili. Oltre che come metallo, il berillio trova impiego come ossido nell’industria elettrica e nell'industria ceramica; per molti anni l’ossido di berillio è stato impiegato nei rivestimenti interni dei tubi fluorescenti.

L’unico inconveniente è che il berillio e i suoi composti sono cancerogeni e tossici e sono stati responsabili di molti casi di avvelenamento, per berilliosi, dei lavoratori di alcuni settori industriali che impiegano il metallo, le sue leghe e i suoi ossidi, al punto che le autorità ne hanno dovuto vietare alcuni usi. La berilliosi si manifesta con l'infiammazione dei polmoni, che riduce o impedisce la respirazione ed è difficile da curare anche se, fortunatamente, è abbastanza rara.

La berilliosi ispirò ad Isaac Asimov (1920-1992) un racconto di fantascienza nel quale un equipaggio è inviato su un pianeta, Troade, apparentemente fertile, con condizioni simili a quelle terrestri, abbondante vita vegetale, che sembrava ideale per l'insediamento di una colonia umana, per scoprire la causa della morte misteriosa dei componenti di una spedizione precedente; tale morte risultò dovuta una malattia provocata dall'alta concentrazione di berillio su Troade.

Il berillio ha avuto un ruolo molto importante nella storia della fisica; negli anni trenta del Novecento i fisici osservarono che dei campioni di berillio, colpiti da particelle alfa (nuclei di elio) emessi dal polonio, che era stato scoperto pochi anni prima, emettevano una strana radiazione. Nel 1932 il fisico inglese James Chadwick (1891-1974) identificò tale radiazione come dovuta ad una particella sconosciuta, che chiamò neutrone, dotata di massa simile a quella del protone, ma priva di carica elettrica. Mentre i protoni positivi non provocano modificazioni dei nuclei con cui vengono a contatto, perché sono respinti dagli elettroni negativi, i neutroni, liberati dal berillio, arrivano nel profondo dei nuclei atomici provocando grandi modificazioni come misero in evidenza, a partire dal 1933, Enrico Fermi (1901-1954) e i suoi collaboratori a Roma e altri studiosi in Francia, Germania, Inghilterra.

Fino a che, nel 1939 fu scoperto che l’urto dei neutroni con i nuclei degli atomi di uranio provocava addirittura la frantumazione (fissione) di tali nuclei con liberazione di grandi quantità di energia: nasceva così l’”era atomica”. Il berillio avrebbe continuato ad avere un ruolo importante nella tecnologia nucleare; nell’ottobre 1990 in una fabbrica di armi nucleari in Russia si è verificata un'esplosione che ha gettato nell'aria una "nube" di ossido di berillio che ha contaminato la zona circostante, al confine con la Cina, e i suoi abitanti.

Utile e velenoso, per le persone e per l’ambiente, il berillio ha anche interesse come indicatore geologico; oltre al berillio ordinario, che ha peso atomico 9, esiste un isotopo radioattivo, il berillio-10, che si forma dalla collisione dei raggi cosmici con i gas dell'alta atmosfera. Nel 1990 la concentrazione di berillio-10 è stata misurata nei vari strati del ghiaccio dell'Islanda; le analisi hanno mostrato che, negli ultimi due secoli, la concentrazione di berillio-10 risulta maggiore quando aumenta la "attività" del Sole, per cui la misura della concentrazione di questo isotopo radioattivo può essere utile per avere informazioni sulla storia climatica della Terra.