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4Be
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外觀
銀白色金属
概況
名稱·符號·序數 铍(beryllium)·Be·4
元素類別 碱土金属
·週期· 2·2·s
標準原子質量 9.012182(3)
電子排布

1s2 2s2
2, 2

铍的电子層(2, 2)
物理性質
物態 固态
密度 (接近室温
20℃:1.85 g·cm−3
熔點時液體密度 1.690 g·cm−3
熔點 1560 K,1278 °C,2350 °F
沸點 2742 K,2470 °C,4476 °F
熔化熱 12.2 kJ·mol−1
汽化熱 297 kJ·mol−1
比熱容 16.443 J·mol−1·K−1

蒸汽壓

壓(Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
溫(K) 1462 1608 1791 2023 2327 2742
原子性質
氧化態 2, 1[1]
两性氧化物)
電負性 1.57(鲍林标度)
電離能

第一:899.5 kJ·mol−1
第二:1757.1 kJ·mol−1
第三:14848.7 kJ·mol−1

更多
原子半徑 105[2] pm
原子半徑(計算值) 112 [3] pm
共價半徑 96±3 pm
范德華半徑 153 pm
雜項
晶體結構

六方

铍具有六方晶體結構
磁序 抗磁
電阻率 (20 °C)36 n Ω·m
熱導率 200 W·m−1·K−1
膨脹係數 (25 °C)11.3 µm·m−1·K−1
聲速(細棒) (室溫)12870[4] m·s−1
楊氏模量 287 GPa
剪切模量 132 GPa
體積模量 130 GPa
泊松比 0.032
莫氏硬度 5.5
維氏硬度 1670 MPa
布氏硬度 600 MPa
CAS號 7440-41-7
最穩定同位素

主条目:铍的同位素

同位素 豐度 半衰期 方式 能量MeV 產物
7Be 痕量 53.12 天 ε 0.862 7Li
γ 0.477 -
9Be 100% 穩定,带5个中子
10Be 痕量 1.36×106 β 0.556 10B

鈹(Beryllium)(舊譯作,音同「皮」)是一种金屬元素,其化学符号Be原子序数為4,外观呈灰白色,属于鹼土金属。铍及其化合物均有毒性。地殼中铍主要以绿柱石(3BeO·Al2O3·6SiO2)和金绿玉(BeO·Al2O3)等形式存在,含量相對稀少(2.6ppm)[5],在地球上所有元素中居第32位。

发现[编辑]

法國沃克朗1798年在绿柱石和翡翠中發現鈹元素。之後德國弗里德里希·維勒和法國人畢于西分别独立于1828年用还原熔融氯化鈹分離出金屬鈹。维勒根据其最初来源绿柱石(beryl)将其命名为Beryllium,汉译为铍。

化学性质[编辑]

  • 铍和其他的碱土金属相比性质差别较大。由于铍处于第二周期,它的原子半径很小,电荷密度电负性都较高。铍和其他碱土金属不同的是,其他碱土金属主要形成离子化合物,而铍卻是共价化合物。在水溶液中,Be2+的水合作用增大了铍离子的有效半径。
  • 铍和有诸多类似之处。铍露置在空气中表面会生成致密的氧化膜(氧化铍),其分子体积大于铍原子的体积,使铍被保护,故其在酸介质中溶解较慢。铍和热水不反应,在冷的浓硝酸中钝化,但能溶于盐酸和稀硫酸硝酸[6],铍也能溶解在氢氧化钠氢氧化钾溶液中并放出氢气,生成铍酸盐,因此铍属于两性金属
  • 铍的碳化物碳化铍(Be2C)可以和水反应生成甲烷
  • 铍在高温下化学性质活泼,能在空气中燃烧形成氧化铍,也能和卤素反应生成卤化铍,卤化铍在气相中都存在单体[7]

制备[编辑]

在700-750℃下焙烧绿柱石和氟硅酸钠(Na2SiF6)的混合物,得到Na2BeF4,再加入适量氢氧化钠使β-氢氧化铍沉淀并分离(产率约90%),再使氢氧化铍和氢氟酸作用产生氟化铍:Be(OH)2+2HF→BeF2+2H2O;再将生成的氟化铍还原:Mg+BeF2→MgF2+Be,从而制得金属铍。[8]

同位素[编辑]

已发现的铍的同位素共有8种,包括6Be,7Be,8Be,9Be,10Be,11Be,12Be,14Be。其中天然稳定存在只有铍9,其他同位素都带有放射性

用途[编辑]

铍合金材料密度低,力学和摩擦性能优异,潛在的應用包括刹车材料等。[9]

加少量铍于铜中,可得既耐腐蚀又极坚韧的合金,称为铍青铜。铍铜锡合金被用于制造在高温下工作的弹簧,加1%铍于钢中,可制得在红热状态下仍保持良好弹性和韧性的弹簧;氧化铍可用于高温热电偶的耐热填充物。

因為具有反射中子的能力,所以可以做核彈的中子反射層,制造中子彈和小型原子彈以及一些核能機器對中子放射線的防護層,甚至有人研究以此加強坦克的抗中子放射線防護能力。

铍是少数几种能使X射线透过的金属,故可用于X射线管中使X射线透过的窗口[10]

玻璃製造時加入氧化硼可增進玻璃硬度,加入可使玻璃硬度達到最高。

用镭衰变产生的氦核轰击铍可产生中子,每一百万个氦核能产生30个中子。这仍是实验室最常用的产生中子的方法。

毒性[编辑]

铍的粉末有剧毒,短期吸入高浓度的铍尘或长期吸入低浓度的铍尘都会造成铍肺,经过几年的潜伏,患者的肺发炎坏死,造成死亡或终身残疾。铍的化合物都有毒。

参考资料[编辑]

  1. ^ Beryllium: Beryllium(I) Hydride compound data. bernath.uwaterloo.ca. [2007-12-10]. 
  2. ^ Published by J. C. Slater in 1964. 
  3. ^ Calculated data. 
  4. ^ sound
  5. ^ 汉典-实用附录-化学元素周期表-铍(Beryllium). 
  6. ^ 《无机化学》丛书.张青莲 主编.第二卷.P15~16. 2.2.3 化学性质
  7. ^ 维基百科英文版-铍. 
  8. ^ 《无机化学》丛书.张青莲 主编.第二卷.P9~12. 2.2 生产和工业用途
  9. ^ 《宇航材料工艺》 2011 年 - 第 41 卷 - 第 4 期
  10. ^ 《视觉之旅·神奇的化学元素》【美】西奥多·格雷 著 陈沛然 译 人民邮电出版社

参考[编辑]