元素

铍 Beryllium -翡翠的成分、宇宙望远镜的反射镜材料

 

铍是在矿石中的一种元素,在恒星核合成过程中产生,是宇宙中较为稀有的元素之一。

铍的基本物理性质

分类 稀有金属
原子序号・原子量 4 (9.012182)
电子配置 2s2
密度 1848kg/m3
熔点 1282℃
沸点 2970℃
硬度 5.5
色・形状 銀白色・固体
存在度 地球 1.5ppm、宇宙0.73
克拉克值 0.0006%
发现者 路易 – 尼古拉·沃克兰(1798年)
主要的同位素 7Be(EC, 53.12日)、9Be(100%)、10Be(β, 1.51✕106年)
用途例 铍ー铜合金(Be–Cu)、X射线源、高温频音箱、宇宙望远镜的反射镜、中子减速材料
前后的元素 ー硼

祖母绿和海蓝宝石的主要成分

铍是在1798年,沃克兰在绿柱石(Be3Al2Si6O18)中发现的。绿柱石是祖母绿与海蓝宝石的原料。

由于铍舔一下有甜味,最开始其名字来自于希腊语中的「甜」glukos一词,转化为金属名的glucinium。

在这之后,由于甜的物质太多了,最终名字改为与绿柱石的Beryl相关的Berylium。

中国有句古话,美好的事物中经常隐藏着危险。而「甜的」金属元素铍,在现在的科技条件下已经被证实是有一定致癌性与肝功能毒性的。

顺便说一句,绿柱石本来是无色的,由于不纯物质的混入才显色,而显绿色的是祖母绿,水蓝色的则是海蓝宝石。铍是种银白色的脆的金属,在空气中表变会迅速被氧化成BeO形成表面氧化膜,所以耐腐蚀,具有很高的持久性。

 

路易 – 尼古拉·沃克兰

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1763–1829年。法国化学家。巴黎大学教授。除了铍以外,他还发现了铬。除了元素的发现,天冬酰胺,苹果酸也是其发现的。

 

*铍在1828年被沃勒纯化分离并命名。

 

中子的减速材料

在核电发电中,特别是核裂变反应中,核裂变形成的新的中子,在进行下一次核裂变前,必须要降低能量变成能量相对低的中子才能进行下一次核裂变。因此「减速材料」是必须的。

而铍由于原子半径非常小,散射面积就会很大,与H2O、D2O、C一起作为种子的减速・反射材料使用。

核裂变的示意图(出处:太湖科普资源网

宇宙望远镜的反射镜

宇宙望远镜,正如其名,是从宇宙中观察其他天体的望远镜。

由于是用火箭发射进入宇宙轨道,所以在材料选择上必须使用能够承受剧烈震动的,坚硬并且重量较轻的材料。另外在宇宙中,也必须承受极低温,并且不影响其功能运作。

而铍正好满足上述要求,被用于宇宙望远镜的反射镜上。

 

扬声器振动膜

铍也被用于扬声器的振动膜(音波与电信号相互转换的器件)。最近,也被开发用于耳机上的振动膜(正确的说应该是铍-铜合金的振动膜)。中国的小米科技是首次利用铍-铜合金,开发用于振动膜的。

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LuWenjie

LuWenjie

京都大学药学博士,现某化学企业小职员,化学空间员工副代表,网页小编&翻译。

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