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铍化学元素

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铍化学元素
铍化学元素
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铍(Be),以前(至1957年)是葡萄糖,化学元素,是元素周期表第2(IIa)类碱土金属中最轻的元素,用于冶金中作为硬化剂,并在许多外太空和核应用中使用。

碱土金属

元素是铍(Be),镁(Mg),钙(Ca),锶(Sr),钡(Ba)和镭(Ra)。

元素属性

原子数 4
原子重量 9.0122
熔点 1,287°C(2,349°F)
沸点 2,471°C(4,480°F)
比重 在20°C(68°F)时为1.85
氧化态 +2
电子配置 1 秒2 22

发生,性质和用途

铍是一种钢灰色金属,在室温下非常脆,其化学性质与铝相似。它本质上不是自由发生的。铍存在于绿柱石和祖母绿中,这是古埃及人已知的矿物。尽管长期以来人们一直怀疑这两种矿物是相似的,但直到18世纪后期才进行化学证实。绿宝石现在被称为绿柱石的绿色品种。铍(1798年)是由法国化学家Nicolas-Louis Vauquelin在绿宝石和祖母绿中发现的氧化物,并于1828年被德国化学家FriedrichWöhler和法国化学家Antoine AB Bussy独立地分离为金属,方法是用钾还原氯化物。铍广泛分布在地壳中,据估计其存在于火成岩中的比例为0.0002%。它的宇宙丰度在标准硅为1,000,000的规模上为20。美国拥有全球约60%的铍,是迄今为止最大的铍生产国。其他主要生产国包括中国,莫桑比克和巴西。

大约有30种公认的含铍矿物,包括绿柱石(Al 2 Be 3 Si 6 O 18,铍硅酸铝),膨润土(Be 4 Si 2 O 7(OH)2,硅酸铍),方晶石(Be 2 SiO 4)和金绿石(BeAl 2 O 4)。(绿柱石,祖母绿和海蓝宝石的珍贵形式,其组成接近于上面给出的组成,但工业矿石中的铍含量较低;大多数绿柱石是其他采矿作业的副产品,较大的晶体是手工挑选的。)已发现足够量的绿柱石和膨润土可构成商业矿石,工业上可从中生产氢氧化铍或氧化铍。铍的萃取非常复杂,因为铍是大多数矿石中的次要成分(即使在纯绿柱石中也占5%的质量,在铁矾土中占不到1%的质量)并且与氧紧密结合。用酸处理,用复杂的氟化物焙烧和液-液萃取都已被用来浓缩铍的氢氧化物形式。氢氧化物通过氟化铍铍转化为氟化物,然后与镁加热形成元素铍。或者,可以加热氢氧化物以形成氧化物,然后可以将其用碳和氯处理以形成氯化铍。然后使用熔融氯化物的电解来生产金属。该元素通过真空熔化进行纯化。

铍是唯一具有较高熔点的稳定轻金属。尽管铍很容易受到碱和非氧化性酸的侵蚀,但铍迅速形成了粘附的氧化物表面膜,可保护金属在正常条件下免受进一步的空气氧化。这些化学性质,再加上其优异的导电性,高的热容量和导电性,在高温下的良好机械性能以及非常高的弹性模量(比钢的弹性模量高三分之一),使其在结构和热学应用中有价值。铍的尺寸稳定性及其高抛光能力使其适用于太空,军事和医疗应用以及半导体制造中的反光镜和照相机快门。由于铍的原子量低,因此它能透射铝的17倍,是铝的X射线,并且已广泛用于制造X射线管的窗户。铍被制造成用于惯性制导仪器的陀螺仪,加速度计和计算机部件,以及用于导弹,飞机和太空飞行器的其他设备,并且被用于重型制动鼓和类似的应用,在这些应用中,良好的散热片至关重要。其减速快中子的能力已在核反应堆中得到了广泛应用。

铍被用作硬质合金的低百分比成分,尤其是对于弹簧等产品,尤其以铜为主要成分,但也以镍和铁为基的合金。铍铜(铍含量为2%)被制成工具,用于在有火花危险的情况下使用,例如粉末工厂。铍本身不会减少火花,但会增强铜强度(达到6倍),而铜不会在撞击时形成火花。向可氧化金属中添加少量铍会生成保护性表面膜,从而降低镁的易燃性和银合金的锈蚀性。

英国物理学家詹姆士·查德威克爵士(1932年)发现了中子,这些中子是从铍喷出的粒子,被镭源的α粒子轰击。从那时起,铍与α发射体(如镭,emitter或emitter)混合用作中子源。通过镭原子的放射性衰变释放的α粒子与铍原子反应,从而在产物中产生具有广泛能量范围的中子-最高约5×10 6电子伏特(eV)。但是,如果将镭包裹起来,那么所有的α粒子都不会到达铍,则由镭的衰变产物产生的穿透性更强的伽马射线会产生能量小于600,000 eV的中子。使用铍/ radi中子源的历史上重要的例子包括德国化学家奥托·哈恩(Otto Hahn)和弗里茨·斯特拉斯曼(Fritz Strassmann)以及奥地利出生的物理学家利兹·迈特纳(Lise Meitner)轰炸铀,这导致了核裂变的发现(1939年),以及铀的触发生于意大利的物理学家恩里科·费米(Enrico Fermi)(1942年)的第一个受控裂变链反应的发现。

唯一天然存在的同位素是稳定的铍9,尽管其他11种合成同位素也是已知的。它们的半衰期为150万年(铍10经历β衰变)到铍8 6.7×10 -17秒(因两个质子发射而衰变)。太阳中铍7(半衰期53.2天)的衰变是观测到的太阳中微子的来源。