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鈹(pi)（Beryllium）是第二周(zhou)期第二主族(zu)元素，原子(zi)序數(shu)為4，元素符號Be，是一(yi)種(zhong)灰(hui)白色(se)的堿土(tu)金(jin)(jin)屬，屬六方晶系，質硬，有(you)展性(xing)。鈹(pi)及其化合物都有(you)劇(ju)毒。鈹(pi)既能(neng)溶(rong)于(yu)酸也能(neng)溶(rong)于(yu)堿液，是兩性(xing)金(jin)(jin)屬，鈹(pi)主要用(yong)于(yu)原子(zi)能(neng)反應堆材料，宇航工程材料，各種(zhong)合金(jin)(jin)，X射線(xian)透射窗等。

2017年10月27日(ri)，世界衛(wei)生組織國際癌(ai)癥研究機構公布的致癌(ai)物(wu)清單初步整理(li)參(can)考，鈹(pi)在1類(lei)致癌(ai)物(wu)清單中(zhong)。

發現簡史

1798年，法國化(hua)學家沃克蘭（Vauquelin Niclas Louis，1763~1829）對綠(lv)柱石和(he)祖母綠(lv)進行化(hua)學分(fen)析時發現了鈹。但是，單質鈹在三十(shi)年后的(de)1828年由德國化(hua)學家維(wei)勒（Friedrich Woler，1800~1882）用(yong)金屬(shu)鉀還原熔融(rong)的(de)氯化(hua)鈹而得到(dao)的(de)。

克(ke)拉普羅特曾經分(fen)析過(guo)秘魯(lu)出產(chan)的(de)綠玉石(shi)(shi)，但他(ta)卻(que)沒(mei)能發(fa)現(xian)鈹(pi)。柏(bo)格曼也(ye)曾分(fen)析過(guo)綠玉石(shi)(shi)，結論是(shi)一(yi)種鋁和鈣(gai)的(de)硅酸鹽。18世紀末，化(hua)學(xue)家(jia)沃(wo)(wo)克(ke)蘭應法(fa)(fa)國礦物學(xue)家(jia)阿羽伊的(de)請求對金綠石(shi)(shi)和綠柱(zhu)石(shi)(shi)進行了化(hua)學(xue)分(fen)析。沃(wo)(wo)克(ke)蘭發(fa)現(xian)兩(liang)者的(de)化(hua)學(xue)成分(fen)完(wan)全相同(tong)，并(bing)發(fa)現(xian)其中含有(you)一(yi)種新(xin)元(yuan)素(su)，稱它為(wei)(wei)Glucinium，這一(yi)名詞(ci)來自(zi)希臘文(wen)glykys，是(shi)甜(tian)的(de)意思，因為(wei)(wei)鈹(pi)的(de)鹽類(lei)有(you)甜(tian)味。沃(wo)(wo)克(ke)蘭在1798年2月15日在法(fa)(fa)國科學(xue)院宣讀了他(ta)發(fa)現(xian)新(xin)元(yuan)素(su)的(de)論文(wen)。由于(yu)釔的(de)鹽類(lei)也(ye)有(you)甜(tian)味，后來維勒把它命名為(wei)(wei)Beryllium，它來源于(yu)鈹(pi)的(de)主要礦石(shi)(shi)──綠柱(zhu)石(shi)(shi)的(de)英文(wen)名稱beryl。

礦藏分布

已知含(han)鈹礦物(wu)有30多種，但直(zhi)到1968年，其中僅綠(lv)柱(zhu)石具有工(gong)業價(jia)值。綠(lv)柱(zhu)石是一種鈹鋁(lv)硅(gui)(gui)酸鹽，其通式為(wei)Be3Al2(SiO3)6，理論(lun)上含(han)BeO近14%。實際上BeO含(han)量一般為(wei)9~13%；主要(yao)產于巴西(xi)、阿(a)根廷、印度、南非等。中國(guo)新疆、江西(xi)等地也出產。1968年開(kai)始(shi)使用含(han)水硅(gui)(gui)鈹石制(zhi)鈹。含(han)水硅(gui)(gui)鈹石中氧化鈹的理論(lun)含(han)量為(wei)39~42%，但是工(gong)業礦物(wu)呈高度分散(san)狀(zhuang)態，氧化鈹含(han)量只有1.7~2.5%，主要(yao)產于美國(guo)。

理化性質

鈹是(shi)鋼灰(hui)色金(jin)屬(shu)輕金(jin)屬(shu)。鈹的硬度比同族金(jin)屬(shu)高，不像鈣、鍶、鋇可以用刀子切(qie)割。

比熱(re)容：1.82J/gK 蒸發(fa)熱(re)：292.4KJ/mol 熔(rong)化(hua)熱(re)：12.2KJ/mol 導(dao)電率：0.313×106/cm

導熱系數(shu)：2.01W/(cm·K)莫氏(shi)硬(ying)度：5.5原子半徑(jing)：112pm共價半徑(jing)：90pm

蒸(zheng)氣壓：4180Pa

第一電離能：899.5kJ/mol

第(di)二(er)電離能：1757kJ/mol

第三電離能(neng)：14848.7kJ/mol

同位素

鈹共有(you)12個(ge)同位素，其(qi)中有(you)1個(ge)是穩(wen)定的。

符(fu)號(hao) Z(p) N(n) 質量(u) 半衰(shuai)期 原(yuan)子核自(zi)旋 相對豐度

Be 4 1 5.04079(429)# (1/2+)#

Be 4 2 6.019726(6) 5.0(3)E-21 s 0+

[0.092(6) MeV]

Be 4 3 7.01692983(11) 53.22(6) d 3/2-

Be 4 4 8.00530510(4) 67(17)E-18 s 0+

[6.8(17)eV]

Be 4 5 9.0121822(4) 穩定(ding) 3/2- 1

Be 4 6 10.0135338(4) 1.51(6)E+6 a 0+

Be 4 7 11.021658(7) 13.81(8) s 1/2+

Be 4 8 12.026921(16) 21.49(3) ms 0+

Be 4 9 13.03569(8)

Be 4 10 14.04289(14) 4.84(10) ms 0+

Be 4 11 15.05346(54)# ＜200 ns

Be 4 12 16.06192(54)# ＜200 ns 0+

Be 4 13 17.0485# ＜200 ns #(假想粒(li)子)

化學性質

鈹和(he)鋰一樣，在空氣中形(xing)成保護(hu)性氧化(hua)層，故在空氣中即(ji)使(shi)紅(hong)熱時也(ye)很(hen)穩定。不溶于(yu)冷水，微溶于(yu)熱水，可溶于(yu)稀鹽酸，稀硫酸和(he)氫(qing)氧化(hua)鉀溶液(ye)而放出氫(qing)。金屬(shu)鈹對于(yu)無氧的(de)金屬(shu)鈉(na)即(ji)使(shi)在較高(gao)的(de)溫(wen)度下，也(ye)有明顯(xian)的(de)抗腐蝕性。鈹價(jia)態(tai)為(wei)+2價(jia)，可以(yi)形(xing)成聚合物(wu)(wu)以(yi)及具有顯(xian)著熱穩定性的(de)一類共價(jia)化(hua)合物(wu)(wu)。

鈹的反常性質

Be原(yuan)子(zi)的價(jia)電子(zi)層結構(gou)為2s2，它(ta)的原(yuan)子(zi)半(ban)徑(jing)為89pm，Be2+離子(zi)半(ban)徑(jing)為31pm，Be的電負(fu)(fu)性為1.57。鈹由于(yu)原(yuan)子(zi)半(ban)徑(jing)和(he)離子(zi)半(ban)徑(jing)特別小，電負(fu)(fu)性又相對較(jiao)高(gao)，所以(yi)鈹形成共價(jia)鍵的傾向比較(jiao)顯著，不像同(tong)族其(qi)它(ta)元素(su)主要(yao)形成離子(zi)型化(hua)合物。因此鈹常表現出不同(tong)于(yu)同(tong)族其(qi)它(ta)元素(su)的反常性質。

（1）鈹由于(yu)表面易(yi)形(xing)成致密的保(bao)護(hu)膜而(er)不與水作用，而(er)同(tong)族其它金(jin)屬鎂、鈣、鍶、鋇均(jun)易(yi)與水反(fan)應。

（2）氫(qing)氧(yang)化(hua)鈹是兩性的，而(er)同族其它元素的氫(qing)氧(yang)化(hua)物均是中強(qiang)(qiang)堿(jian)(jian)或強(qiang)(qiang)堿(jian)(jian)性的。

（3）鈹鹽強烈地水解生成四面體型的(de)(de)離子(zi)[Be(H2O)4]2+，Be-O鍵很強，這就削弱了O-H鍵，因此水合(he)鈹離子(zi)有失(shi)去(qu)質(zhi)子(zi)的(de)(de)傾向：

因(yin)此(ci)鈹鹽在(zai)純水(shui)中(zhong)是酸性的。而同族其他元(yuan)素（鎂除外）的鹽均沒有水(shui)解作用。

生成物

1、氧化鈹

鈹(pi)在(zai)氧氣中燃燒(shao)，或(huo)鈹(pi)的(de)碳酸(suan)鹽(yan)、硝酸(suan)鹽(yan)、氫氧化(hua)物加(jia)熱分解，都可(ke)以得到白色末狀的(de)氧化(hua)鈹(pi)BeO，它的(de)熔點為2803K，難(nan)溶(rong)于水，也(ye)不(bu)容易溶(rong)于乙醇，可(ke)用做耐高溫(wen)材(cai)料。BeO是共(gong)價(jia)型的(de)，并具(ju)有44的(de)硫化(hua)鋅(xin)（閃鋅(xin)礦型）結構。BeO不(bu)溶(rong)于水，但能(neng)溶(rong)于酸(suan)生(sheng)成(cheng)的(de)鈹(pi)鹽(yan)，也(ye)能(neng)溶(rong)于堿生(sheng)成(cheng)的(de)鈹(pi)酸(suan)鹽(yan)，BeO是兩性氧化(hua)物。

2、氫氧化鈹

氫(qing)氧(yang)(yang)化鈹是(shi)白色固體，在水中溶(rong)解度(du)較(jiao)小，它是(shi)兩(liang)性氫(qing)氧(yang)(yang)化物，溶(rong)于(yu)酸形(xing)成Be2+，溶(rong)于(yu)堿形(xing)成[Be(OH)4]2-。

3、氫化鈹

Be不(bu)能與(yu)H2直接化(hua)(hua)合(he)生成(cheng)氫(qing)化(hua)(hua)鈹(pi)，但用氫(qing)化(hua)(hua)鋁鋰還(huan)原氯化(hua)(hua)鈹(pi)可以制(zhi)得氫(qing)化(hua)(hua)鈹(pi)。

氫(qing)(qing)化鈹是共(gong)價型化合物，它的(de)結(jie)構類似于(yu)乙硼(peng)烷(wan)的(de)結(jie)構，在兩個(ge)Be原子之間形成了氫(qing)(qing)橋(qiao)鍵。

每(mei)個(ge)(ge)(ge)Be原(yuan)子(zi)(zi)(zi)同(tong)四個(ge)(ge)(ge)H原(yuan)子(zi)(zi)(zi)相(xiang)聯結(jie)，每(mei)個(ge)(ge)(ge)H原(yuan)子(zi)(zi)(zi)生成(cheng)兩個(ge)(ge)(ge)鍵。由于Be原(yuan)子(zi)(zi)(zi)只有(you)2個(ge)(ge)(ge)價電(dian)子(zi)(zi)(zi)，在(zai)氫化(hua)鈹中(zhong)沒(mei)有(you)足(zu)夠的電(dian)子(zi)(zi)(zi)去形(xing)成(cheng)正常的電(dian)子(zi)(zi)(zi)對鍵（即兩個(ge)(ge)(ge)原(yuan)子(zi)(zi)(zi)之間共用(yong)兩個(ge)(ge)(ge)電(dian)子(zi)(zi)(zi)），氫化(hua)鈹是缺(que)電(dian)子(zi)(zi)(zi)化(hua)合(he)物(wu)。因此在(zai)Be-H-Be橋(qiao)狀(zhuang)(zhuang)結(jie)合(he)中(zhong)，生成(cheng)“香蕉形(xing)”的三(san)中(zhong)心兩電(dian)子(zi)(zi)(zi)鍵。這(zhe)是一個(ge)(ge)(ge)簇狀(zhuang)(zhuang)化(hua)合(he)物(wu)。

4、氯化鈹

氯化(hua)鈹是共價型化(hua)合物，在空氣中會(hui)吸(xi)潮(chao)并由于水解而發煙(yan)：

BeCl2+H2O=BeO+2HCl

氯化(hua)(hua)鈹(pi)能升華并且不傳導電流。無(wu)水氯化(hua)(hua)鈹(pi)是聚合型的(BeCl?)?。

5、硫化鈹

硫化(hua)(hua)鈹（BeS）是灰白色粉(fen)末，相對密(mi)度2.36。可由氯化(hua)(hua)鈹和無水硫化(hua)(hua)氫反應得到。

6、碳化鈹

碳化鈹（Be2C）為(wei)黃紅色固體，遇水分解。由(you)鈹粉(fen)和優質石(shi)墨粉(fen)反應得到。

7、鈹的配合物

由于鈹(pi)是缺電子(zi)原(yuan)子(zi)，它(ta)的(de)鹵化物是路易斯(si)酸，容易與電子(zi)對給予體形(xing)成配(pei)合(he)(he)物或加合(he)(he)物。因(yin)此鈹(pi)能(neng)生(sheng)成許多配(pei)合(he)(he)物。

1923年(nian)美國物理(li)化學(xue)家(jia)路易(yi)斯(si)提出酸堿(jian)電(dian)子理(li)論認為：凡是(shi)可(ke)以接受電(dian)子對(dui)(dui)的(de)物質稱(cheng)為酸，凡是(shi)可(ke)以給出電(dian)子對(dui)(dui)的(de)物質稱(cheng)為堿(jian)。酸是(shi)電(dian)子對(dui)(dui)接受體(ti)，堿(jian)是(shi)電(dian)子對(dui)(dui)給予體(ti)。

鈹還(huan)能生成(cheng)許(xu)多穩(wen)定的螯合物(wu)。例(li)如(ru)將氫氧化鈹與醋(cu)酸一起蒸發，就生成(cheng)了(le)堿(jian)式醋(cu)酸鈹Be4O(CH3COO)6。這(zhe)(zhe)是一個(ge)共(gong)價化合物(wu)，其中4個(ge)Be原子包圍(wei)著一個(ge)中心(xin)O原子，6個(ge)醋(cu)酸根Ac-則(ze)沿著四面體的6條(tiao)棱(leng)邊(bian)而排布(bu)。這(zhe)(zhe)個(ge)配合物(wu)是共(gong)價的，并(bing)且(qie)能夠(gou)被蒸餾，可用于(yu)鈹的提(ti)純。

在鈹的其他螯(ao)合物(wu)中，如草(cao)酸(suan)鈹鹽(yan)、萘酚配合物(wu)和乙酰丙酮配合物(wu)等，在這些(xie)螯(ao)合物(wu)中，鈹原子都是四面(mian)體地被包圍著。鈹的化合物(wu)有(you)極高的毒(du)性就是由于它們有(you)極高的溶解度和它們很容(rong)易形成(cheng)配合物(wu)之故。

鈹鋁性質比較

在(zai)周期表(biao)中，鈹(pi)與第IIIA族中的鋁(lv)處(chu)于對角線位置(zhi)，它(ta)們的性質十分相似。

1．標準(zhun)電(dian)極電(dian)勢相近(jin)：都是活潑(po)金屬。

2．都(dou)是親(qin)氧元(yuan)素，金屬表面易形成氧化(hua)物保護(hu)膜，都(dou)能被濃HNO?鈍化(hua)。

3．均為兩性金屬。氫氧化物(wu)也均呈兩性。

4．氧(yang)化物BeO和Al2O3都(dou)具(ju)有高熔點、高硬度。

5．BeCl2和AlCl3都是缺電子(zi)的共價(jia)型化(hua)合物，通過橋鍵形(xing)成聚合分子(zi)。

6．鈹鹽(yan)、鋁鹽(yan)都易水(shui)解，水(shui)解顯酸(suan)性(xing)。

7．碳化鈹Be2C像Al4C3一樣，水(shui)解時產生甲烷。

盡管Be和(he)Al有許(xu)多相(xiang)似(si)的化(hua)學性(xing)質，但兩(liang)者在人體(ti)內的生理作用極不相(xiang)同。人體(ti)能容納適量的鋁，卻不能有一點(dian)兒鈹(pi)，吸入少(shao)量的BeO，就有致命的危(wei)險。

毒性

鈹(pi)(pi)的(de)(de)化(hua)合物(wu)如氧化(hua)鈹(pi)(pi)、氟化(hua)鈹(pi)(pi)、氯化(hua)鈹(pi)(pi)、硫化(hua)鈹(pi)(pi)、硝酸(suan)鈹(pi)(pi)等(deng)毒(du)(du)性(xing)(xing)較(jiao)大(da)，而金屬鈹(pi)(pi)的(de)(de)毒(du)(du)性(xing)(xing)相(xiang)對(dui)比較(jiao)小些。鈹(pi)(pi)是全身性(xing)(xing)毒(du)(du)物(wu)。毒(du)(du)性(xing)(xing)的(de)(de)大(da)小，取決于入體途徑、不同(tong)鈹(pi)(pi)化(hua)合物(wu)的(de)(de)理化(hua)性(xing)(xing)質(zhi)及實驗(yan)動物(wu)的(de)(de)種類(lei)。一般而言，可溶(rong)(rong)(rong)性(xing)(xing)鈹(pi)(pi)的(de)(de)毒(du)(du)性(xing)(xing)大(da)，難(nan)溶(rong)(rong)(rong)性(xing)(xing)的(de)(de)毒(du)(du)性(xing)(xing)小；靜(jing)脈注入時毒(du)(du)性(xing)(xing)最大(da)，呼吸道次之，經(jing)口及經(jing)皮(pi)毒(du)(du)性(xing)(xing)最小。鈹(pi)(pi)進入人體后，難(nan)溶(rong)(rong)(rong)的(de)(de)氧化(hua)鈹(pi)(pi)主要儲存在(zai)肺部，可引(yin)起(qi)肺炎。可溶(rong)(rong)(rong)性(xing)(xing)的(de)(de)鈹(pi)(pi)化(hua)合物(wu)主要儲存在(zai)骨骼、肝(gan)臟、腎(shen)臟和淋巴結等(deng)處(chu)，它(ta)們可與血(xue)漿蛋白作用(yong)，生成(cheng)蛋白復合物(wu)，引(yin)起(qi)臟器(qi)或(huo)組(zu)織的(de)(de)病變(bian)而致癌。鈹(pi)(pi)從人體組(zu)織中(zhong)排泄出去的(de)(de)速度極其(qi)緩慢。因此，接觸鈹(pi)(pi)及其(qi)化(hua)合物(wu)要格外(wai)小心。

應用領域

鈹作為一(yi)種新興材料日益(yi)被重視，鈹是原子能、火箭、導彈(dan)、航空、宇宙航行(xing)以及冶金工業中不(bu)可缺少的寶貴材料。

1、在所有(you)的金屬中，鈹透過X射線的能力(li)最(zui)強，有(you)金屬玻璃之(zhi)稱，所以鈹是(shi)制造(zao)X射線管小窗口不(bu)可(ke)取代(dai)的材料。

2、鈹(pi)(pi)(pi)是原子(zi)(zi)能(neng)(neng)工業之寶。在(zai)原子(zi)(zi)反(fan)(fan)應(ying)堆(dui)里，鈹(pi)(pi)(pi)是能(neng)(neng)夠提供大量中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)炮彈的(de)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)源（每秒鐘(zhong)內能(neng)(neng)產生幾十萬個中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)）；鈹(pi)(pi)(pi)對(dui)快(kuai)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)有(you)很強(qiang)的(de)減(jian)速(su)作(zuo)用，可以(yi)使裂(lie)變反(fan)(fan)應(ying)連續不(bu)斷地進(jin)行下去(qu)(qu)(qu)，所以(yi)鈹(pi)(pi)(pi)是原子(zi)(zi)反(fan)(fan)應(ying)堆(dui)中(zhong)(zhong)(zhong)最好的(de)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)減(jian)速(su)劑(ji)。為(wei)了防止中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)跑出反(fan)(fan)應(ying)堆(dui)危及工作(zuo)人(ren)員的(de)安(an)全，反(fan)(fan)應(ying)堆(dui)的(de)四周得有(you)一圈中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)反(fan)(fan)射(she)(she)層(ceng)，用來強(qiang)迫那些企圖(tu)跑出反(fan)(fan)應(ying)堆(dui)的(de)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)返回反(fan)(fan)應(ying)堆(dui)中(zhong)(zhong)(zhong)去(qu)(qu)(qu)。鈹(pi)(pi)(pi)的(de)氧化物不(bu)僅能(neng)(neng)夠像鏡子(zi)(zi)反(fan)(fan)射(she)(she)光線那樣把中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)反(fan)(fan)射(she)(she)回去(qu)(qu)(qu)，而且熔點高，特(te)別能(neng)(neng)耐高溫，是反(fan)(fan)應(ying)堆(dui)里中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)反(fan)(fan)射(she)(she)層(ceng)的(de)最好材料。

3、鈹(pi)是(shi)優(you)秀的(de)宇(yu)航(hang)材(cai)料(liao)。人造衛星(xing)的(de)重量(liang)每(mei)增加一公斤，運載火箭(jian)的(de)總重量(liang)就(jiu)要(yao)增加大約500kg。制造火箭(jian)和衛星(xing)的(de)結構(gou)材(cai)料(liao)要(yao)求重量(liang)輕、強度大。鈹(pi)比常(chang)用的(de)鋁和鈦都輕，強度是(shi)鋼的(de)四倍。鈹(pi)的(de)吸熱能力(li)強，機械性能穩定。

4、在冶金工業中(zhong)，含鈹1%~3.5%的(de)青銅叫做(zuo)鈹青銅，機(ji)械(xie)性(xing)能比鋼好，且抗腐蝕性(xing)好，還(huan)保(bao)持有很高的(de)導電性(xing)。被(bei)用來(lai)制造(zao)手表里的(de)游(you)絲，高速軸承，海底電纜等。

5、含有一定數量鎳的(de)(de)鈹青銅受(shou)(shou)撞擊時不(bu)產生火花，利用這一奇妙的(de)(de)性質，可制作石油、礦山工業(ye)專用的(de)(de)鑿子、錘子、鉆頭(tou)等，防止火災和爆炸事故(gu)。含鎳的(de)(de)鈹青銅不(bu)受(shou)(shou)磁(ci)鐵(tie)吸引，可制造(zao)防磁(ci)零件。

工業用鈹大部分(fen)以(yi)氧(yang)化鈹形態用于(yu)(yu)鈹銅合金(jin)的(de)生產小部分(fen)以(yi)金(jin)屬鈹形態應用，另有小量用做氧(yang)化鈹陶(tao)瓷(ci)等。40年(nian)代(dai)前金(jin)屬鈹用做X光窗和中子(zi)(zi)源等，從(cong)40年(nian)代(dai)中期(qi)到60年(nian)代(dai)初，主要用于(yu)(yu)原子(zi)(zi)能(neng)領域(yu)，如利用鈹能(neng)使(shi)中子(zi)(zi)增殖作試(shi)驗(yan)反應堆的(de)反射層、減(jian)速劑和核武器部件等。1956年(nian)慣性(xing)導航系統首次使(shi)用鈹陀螺，從(cong)此開辟了鈹應用的(de)重要領域(yu)。60年(nian)代(dai)鈹的(de)主要用途轉入(ru)航天與航空領域(yu)，用于(yu)(yu)制(zhi)造飛行器的(de)部件。

X射(she)線對鈹有(you)很高的透過能力(li)。鈹核(he)被中(zhong)子(zi)、粒子(zi)、氘核(he)及γ射(she)線撞(zhuang)擊(ji)或照射(she)時產生中(zhong)子(zi)，因此鈹是一種中(zhong)子(zi)源材(cai)料。鈹原子(zi)的熱(re)中(zhong)子(zi)吸收截面為(wei)0.009靶恩。