Berilij je dvovalentan, u prirodi se može naći samo u spoju s drugim elementima, u mineralima. Poznato drago kamenje koje sadrži berilij su beril (zeleni beril nazivamo smaragd, a plavi akvamarin) i krisoberil. Samostalni berilij je čelično sive boje, tvrd, lagan i krt zemnoalkalijski metal. Prvenstveno se koristi kao dodatak za otvrdnjavanje legura, posebno za berilij-bakar, koji ima visoku čvrstoću, nemagnetičan je i ne iskri. Berilij ima vrlo malu gustoću (1,85 puta teži od vode), visoko talište, visoku toplinsku stabilnost i mali koeficijent topliskog širenja. Idealan je materijal za zrakoplove, koristi se za mlaznice na raketnim motorima i imat će znatan udio u strukturi budućeg svemirskog teleskopa. Ima relativno visoku prozirnost za rendgenske zrake i za ostalo radioaktivno zračenje, pa se dosta koristi kao filter ili prozor kod radioaktivnih primjena, a često se koristi i kod pokusa s elementarnim česticama.
Tržišna primjena berilija je veliki izazov zbog otrovnosti, posebno udisanjem prašine koja sadrži berilij. On nagriza tkiva i uzrokuje alergičnu bolest, beriliozu, koja može biti opasna po život.Berilioza
Budući da se ne stvara u zvijezdama, berilij je dosta rijedak materijal, i na Zemlji i u Svemiru. Za sada nema podataka o fiziološkoj ili gradivnoj funkciji u biljnim i životinjskim organizmima.
Povijest Nicolas-Luis Vauquelin 1798. godine proizveo je berilijev-oksid iz minerala berila i smaragda. Friedrich Wöhler i Antoine Bussy su 1828. godine uspjeli iz berilijevog-klorida izolirati čisti element s pomoću elementarnog kalija.
Dobio je ime po grčkoj riječi βήρυλλος (biryllos) koja vuče korijene od "izblijediti", kao referenca na blijedu boju minerala berila.
Svojstva 100px|mini|lijevo|Kristal berilija Berilij je siv, tvrd i krt zemnoalkalijski metal, kemijski sličan aluminiju. Ima jedno od najviših tališta lakih metala te vrlo veliku elastičnost.
Na zraku je stabilan, a zagrijavanjem se presvlači zaštitnim slojem berilijevog-oksida. Praškasti berilij, zagrijan na zraku, izgara u smjesu oksida i nitrida.
Berilij u spojevima dolazi u stupnju oksidacije +2.
S vodom ne reagira niti pri 1000 °C. Otapa se u klorovodičnoj i sumpornoj kiselini, no nikako ne reagira s dušičnom kiselinom. Također je topljiv u lužinama.
Izuzetno je krut materijal, po Youngovu modulu iskazuje 287 Gpa. Modul elastičnosti berilija je oko 50 % veći od čelika. Kombinacija tog modula i male gustoće, daje neobično visoku brzinu zvuka u beriliju (oko 12 900 m/s). Značajno svojstvo je i visoka vrijednost specifične toplinske (1925 J•kg−1•K−1) i termičke provodljivosti (216 W•m−1•K−1), što čini berilij najboljim metalom koji rasipa toplinu (hladilo) u odnosu na svoju težinu. Ima svojstvo relativno malog koeficijenta linearnog toplinskog širenja (11,4 × 10−6 K−1), što mu daje dimenzionalnu stabilnost uslijed zagrijavanja."Landolt-Börnstein Group VIII Advanced Materials and Technologies: Powder Metallurgy Data. Refractory, Hard and Intermetallic Materials" Behrens, V., 2003.
Kod standardnog tlaka i temperature, berilij je otporan na oksidaciju, kada je izložen zraku. Ima sposobnost grebanja stakla, a to je zbog stvaranja tankog sloja tvrdog oksida BeO. Otporan je na koroziju dušične kiseline.
Nuklearna svojstva Berilij ima veliki poprečni presjek rasipanja za visoko energetske neutrone, tako da ustvari usporava neutrone, sve do nivoa toplinske energije, kada je poprečni presjek mali (oko 0,008 barna ili 0,008 x 10−28 m2). Prevladavajući izotop berilij-9 se raspada neutronskom reakcijom na berilij-8, tako da time umnožava neutrone – više neutrona oslobađa nego upija. Spomenuta nuklearna reakcija se zapisuje kao:
49Be + n → 2 x 24He + 2 x n
Berilij je proziran za većinu valnih duljina rendgenskog zračenja i gama-čestica, tako da je vrlo koristan za izlazni prozor elektronskih cijevi i slične primjene. Berilij je dobar izvor kada treba mali broj slobodnih neutrona u laboratoriju. Neutroni se oslobađaju kada atomsku jezgru pogodi energetska alfa-čestica, sljedećom reakcijom:
49Be + 24He → 612C + n
gdje je 24He alfa-čestica i 612C jezgra ugljika-12. "Beryllium its Metallurgy and Properties" Henry H. Hausner
Izotopi mini|250px|desno|Dijagram pokazuje promjene u Sunčevim ciklusima i za usporedbu promjenu koncentracije izotopa berilij-10. Treba napomenuti da je dijagram za berilij-10 izokrenut, tako da povećanje na dijagramu predstavlja ustvari nižu vrijednost berilija-10 Berilij je mononuklidni element jer su mu svi izotopi osim 9Be nestabilni ili se pojavljuju u tragovima.
Izotop berilij-10 stvara se u Zemljinoj atmosferi djelovanjem kozmičkih zraka na jezgre kisika i dušika, i zato se zove kozmogenički izotop. Kozmogenični berilij-10 se nakuplja na površini tla, gdje relativno dugo vrijeme poluraspada (1,36 milijuna godina) dopušta dugi ostanak, prije rapada u bor-10. Zato se izotop berilij-10 koristi za ispitivanje prirodne erozije tla, formiranje slojeva tla, kao i za mjerenje promjena jačine Sunčevog toplinskog zračenja i za starost uzoraka jezgri leda.
Stvaranje izotopa berilija-10 je obrnuto proporcionalno jačini Sunčevog toplinskog zračenja: s pojačenjem aktivnosti Sunca (Sunčevog ciklusa) pojačava se i količina Sunčevog vjetra, a time se smanjuje količina kozmičkih zraka na površini Zemlje i nastale količine izotopa berilja-10.
Nuklearne eksplozije također povećavaju količinu izotopa berilija-10, reakcijom brzih neutrona s ugljikom-13 iz ugljičnog dioksida (CO2) u zraku, tako da je to isto pokazatelj pojačanih testova nuklearnog oružja u nekom području.Whitehead, N; Endo, S; Tanaka, K; Takatsuji, T; Hoshi, M; Fukutani, S; Ditchburn, Rg; Zondervan, A. "A preliminary study on the use of (10)Be in forensic radioecology of nuclear explosion sites"
Izotop berilij-7 (vrijeme poluraspada je 53 dana) također je kozmogeničan i isto pokazuje pojačanu količinu Sunčevih pjega, slično kao berilij-10. "How to Change Nuclear Decay Rates" Bill Johnson, 2008.
Činjenica da berilij-8 ima vrlo kratko vrijeme poluraspada ima vrlo značajne kozmološke posljedice. Elementi teži od berilija nisu se mogli stvoriti za vrijeme velikog praska, zbog nedostatka vremena. Naime, nukleosinteza kod velikog praska trajala je vrlo kratko pa se nije mogao stvoriti ugljik-12 nuklearnom fuzijom helija-4 i berilija-8, koji je postojao u premalim koncentracijama. Britanski astronom Fred Hoyle prvi je pokazao da energetski nivoi berilija-8 i ugljika-12 pokazuju da se ugljik-12 stvarao iz trostruke nuklearne fuzije alfa-čestica, tako da se život na osnovi ugljika mogao stvoriti iz plinova i prašine nastale izbacivanjem supernove. "Supernovae and nucleosynthesis" Arnett David, 1996.
Izotop berilij-13 ima najkraće vrijeme poluraspada od 2,7 × 10−21 sekunda i oslobađa jedan neutron. Berilij-6 isto traje vrlo kratko s vremenom poluraspada 5,0 × 10−21 sekunda. I izotopi berilij-11 i berilij-14 traju vrlo kratko. mini|desno|200px|Piktogramm prekrižene mrtvačke glave tradicionalno se koristi kao simbol za otrove.
Rasprostranjenost Maseni udio berilija u Zemljinoj kori iznosi 0,006%. Nalazi se u stotinjak minerala, od kojih su najvažniji bertrandit (Be4Si2O7(OH)2), beril (Al2Be3Si6O18), hrizoberil (Al2BeO4), i fenakit (Be2SiO4). U obliku dragog kamenja, beril se pojavljuje kao akvamarin, biksbit i smaragd.
Dobivanje Berilij se dobiva od berila u kojem mu je maseni udio 5%. Prvo se razlaže uz pomoć natrijevog heksafluorosilikata, čime nastaju topljivi natrijev tetrafluoroberilat i netopljivi natrijev heksafluoroaluminat. Produkt se otapa u vodi. Zatim se uparava do kristalizacije, miješa s fluoridima natrija i barija, tali na 1350 °C i elektrolizira u metal čistoće 98-98,5%.
Spojevi Sva četiri halogenida mogu se dobiti izravnom sintezom pri povišenoj temperaturi. Kovalentni su i pokazuju kiselu reakciju u vodenim otopinama. Otapanjem hidroksida u kiselinama nastaju soli, a u lužinama berilati. Nitrat, sulfat i perklorat iz vodenih otopina kristaliziraju kao tetrahidrati.
Uporaba 250px|mini|desno|Kvadratna berilijeva folija na čeličnom kućištu, koji se koristi kao prozor između vakuumske komore i rendgenskog mikroskopa. Berilij, zbog svoje male atomske težine, je visoko proziran za rendgenske zrake Uglavnom se koristi kao dodatak drugim metalima jer im povećava tvrdoću i otpornost. Najčešće se rabi u slitinama bakra. Slitina berilija i bronce vrlo je čvrsta, otporna i elastična, pa se upotrebljava u izradi opruga, brodskih dijelova koji trebaju biti otporni na koroziju, u industriji satova, kompasa. Berilij odlično reflektira neutrone.
Radijacijski prozor Berilij, zbog svoje male atomske težine, je visoko proziran za rendgenske zrake, i zato se vrlo često koristi za prozore na rendgenskim elektronskim cijevima. Strogi zahtjevi se polažu na čistoću berilija jer bi svaka primjesa stvorila smetnje na rendgenskim snimkama. Tanka berilijeva folija se koristi kao radijacijski prozor na rendgenskim detektorima; izuzetno malo upijanje smanjuje zagrijavanje od zračenja visokog intenziteta. Prozori na vakuumskim komorama u ubrzivačima elementarnih čestica isključivo se prave od berilija. Pri spektroskopiji s rendgenskim zrakama držač uzorka se obično radi od berilija zbog vrlo malog upijanja zraka.
Berilij je zbog svoje male atomske težine proziran i za visokoenergetske elementarne čestice. Zato se koristi za izradu zračnih cijevi kojima elementarne čestice putuju do mjesta sudara. Berilij je jako otporan i na vrlo niske temperature, samo nekoliko stupnjeva iznad apsolutne nule, a ne reagira ni s magnetskim poljima u žarištu ubrzivača čestica."A new inner vertex detector for STAR" 2001., Wieman, H.
Mehaničke primjene Zbog svoje čvrstoće, male težine i male promjene dimenzija pod toplinskim opterećenjem, berilij kao metal se dosta koristi u vojnoj industriji, za izradu dijelova zrakoplova, projektila, svemirskih letjelica i komunikacijskih satelita. Nekoliko raketa na tekuće gorivo koriste mlaznice od čistog berilija. "Metals handbook" Joseph R. Davis, 1998. "Encyclopedia of materials, parts, and finishes" Mel M. Schwartz, 2002.
Berilij se koristi kao dodatak u proizvodnji legure berilij-bakra, koji ima do 2,5 % berilija. Ima mnoge primjene zbog dobre kombinacije velike električne i toplinske provodljivosti, visoke čvrstoće i tvrdoće, nemagnetičnih svojstava, zbog otpornosti na koroziju i zamor materijala. Zato se koristi kod elektroda za točkasto zavarivanje, opruge, alate koji ne iskre i za električne kontakte.
Izuzetna krutost je dovela do toga da se berilij puno koristi za precizne instrumente, kao što je žiroskop, za unutrašnju vodilicu i noseću strukturu kod optičkih sistema.
Berilij se koristi i kod pištolja za pjeskarenje, koji se koriste za skidanje boje s trupova brodova. Tada se berilij dodaje bakru kao povećanje tvrdoće. "Defence forces face rare toxic metal exposure risk" mini|desno|250px|Svemirski teleskop Spitzer Ogledala Berilij je vrlo zanimljiv materijal za proizvodnju ogledala. Često se rabi za noseću strukturu u obliku saća, kao recimo kod meteoroloških satelita, gdje je mala težina i dugotrajna stabilnost na promjenu dimenzija, vrlo bitna. Mala berilijska ogledala se koriste u sustavima za kontrolu vatre, kao optička vodilica. Obično, berilijska ogledala su prevučena slojem nikla, koji može biti bolje poliran. Kod nekih ogledala, berilij se može polirati, pa i ne treba dodatni sloj. To se koristi kod primjena za vrlo niske (kriogenske) temperature, blizu apsolutne nule, jer zbog malog toplinskog istezanja ne dolazi do izvijanja materijala.
Optika kod svemirskog teleskopa Spitzer je u cijelosti izrađena od berilija. Kod temperature od 33 Kelvina, ogledalo od berilija bolje se ponaša od stakla jer se manje skuplja i izobliči."The James Webb Space Telescope" Jonathan P. Gardner, 2007"The Spitzer Space Telescope Mission" M. W. Werner, 2004., Roellig T. L., Low F. J.