化学元素的奥秘

铍在元素周期表中的展示

别看含有铍的宝石们一个个都光鲜亮丽身价不菲，铍金属自身却是灰头土脸很是不怎么起眼。它呈钢灰色，杨氏模量达到287GPa，硬而且脆，很容易破碎，总而言之，铍有宁折不弯的优秀品质，值得称道。

铍单质

铍不仅自身坚硬，当你将铍与别的金属组成合金时，它也能大幅度改变相应合金的物理性质。铍合金主要有铍铜合金、铍铝合金、铍镍合金和铍钛复合材料，其中以铍铜合金应用最多，它含铍0.2%～2.8%，具有高强度、高导电率、高韧性、高疲劳极限、高耐磨性、耐海水腐蚀、无磁性、耐热冲击、碰撞时不发生火花等优点，广泛用于电器设备、电子装置和控制仪表等。

当铝与铍组成合金，其屈服强度将由纯铝的7~11MPa升高到479～516MPa；由铍铜合金制成的工具坚硬且没有磁性，它的最大强度甚至能达到1400MPa（是高锰钢的3倍）！并且使用这种合金工具敲击钢铁不会发出火花，这对于许多在抗爆要求高的环境下作业是非常重要的。

铍铜合金扳手

铍是每单位重量散热特性最好的金属，它拥有高比热（1925 J·kg⁻¹ ·K⁻¹）和导热系数（216 W·m⁻¹ ·K⁻¹），并且线性热膨胀系数相对较低（11.4×10⁻⁶ K⁻¹），因此铍是每单位重量散热特性最好的金属，当然了，由于铍很贵，一般情况下不会有人奢侈到拿它做CPU的散热器。

铍的生成和生产

铍最初产生于“宇宙大爆炸”的一天之后，在原始的宇宙中只产生一种稳定的铍同位素铍-9，但在恒星的P-PII反应链中，氦-3和氦-4可以聚合而成铍-7，它的半衰期为53天：

³He ⁴He ⁷Be γ

恒星中还合成了铍的许多其它同位素，这些同位素都不稳定，有的半衰期极短，一闪就没了，衰变成了其它的东西。

铍存在于地球的100多种矿物中，其中不乏一些名贵的宝石。比如说绿玉（Al₂Be₃Si₆O₁₈），我们常见的祖母绿就是绿玉的一种，它呈现出不同的绿色是因为其中掺杂有不同比例的铬离子。

祖母绿

海蓝宝石也是一种绿玉，海蓝宝石的淡蓝色归因于其中含有二价铁离子Fe²⁺，当其中混有Fe³⁺离子则显示金黄色，而当Fe²⁺与Fe³⁺离子同时存在则显出深蓝色。

这是一块比较纯净的海蓝宝石

金绿宝石（Al₂BeO₄），尽管都含有铍，但从化学式我们可以看出它与绿玉是完全不一样的东西，金绿宝石有一个我们耳熟能详的俗称“猫儿眼”，它的金黄颜色也是因为其中掺杂了不同数量的Fe³⁺离子。

金绿宝石晶体

除了上面这几种宝石外，含铍的矿物还有被称为Bertrandite的一种铍硅酸盐氢氧化物Be₄Si₂O₇(OH)₂，和硅铍石phenakite（Be₂SiO₄）。世界铍的总矿石储量超过40万吨，分布于巴西、阿根廷、俄罗斯、印度、马达加斯加和美国。

铍的化合物有很多种，从这些化合物中提取铍是一个复杂的过程。这倒不是因为它们都是珍贵的宝石，而是因为铍在低温下不会氧化，但在高温下对氧却有很高的亲和力，而且当铍表面的氧化膜被除去时，它在水中的浓度会降低。铍的原子和离子半径很小，它具有非常高的电离势和强极化，同时与其他原子键合，这使得铍具有不同于其它碱土金属的化学特性：它的所有化合物都是共价的。

铍的毒性

铍是第一类致癌物，这不表示你接触那些宝石后会中毒或患上癌症，铍的毒性更多地体现在加工过程中的粉尘释放。当人吸入铍或含有铍化合物的粉尘后，短时间内大量或长时期少量吸入含铍元素的粉尘或烟雾都会导致全身性肉芽肿，将会导致致敏免疫反应。一旦进入体内，铍就无法被清除，并且可能随着时间的推移发展为慢性铍病，进而引发癌症。

我们现在应该明白了，类似的问题只会出现在对铍或铍产品的工业加工过程中，只要实施严密的劳动防护，基本上可以杜绝危害的发生。并且，铍的精密加工产品通常需要技术人员戴上手套才能接触它，否则会在上面留下指纹。

铍的应用

铍的应用十分广泛，因为独特的物理性能，它不仅用来制造一些高端坚硬的工具，一些国家还利用纯铍来制造液体火箭发动机的喷嘴。有些铍产品在应用了几年之后就被放弃了，比如说梅赛德斯-奔驰公司一度为麦克拉伦一级方程式车队的F1赛车制造了铍铝合金的发动机活塞；美国军火商也利用铍的高硬度、高熔点和出色的散热能力将其打造成战斗机的刹车片。这些应用后来都因为铍在摩擦后会释放有毒烟尘而中止了。

铍既轻又坚硬，并且有极出色的热性能，它受热后的形变小，因此铍经常被拿来制做太空望远镜的反射镜面，它也用作飞机坦克的火控系统及光学引导系统。在这方面铍的优势是其它任何元素都无法替代的。与镀镍的镜子相比，铍镜可以更容易地抛光到更精细的光学表面，在詹姆斯韦伯太空望远镜和斯皮策太空望远镜中，用的都是铍制作的反射镜。

由于原子序数只有4，密度也仅为1.85g/cm³，铍对X射线透明，所以它最早被用来当成X光机射线源的“窗口”，这算是铍这种金属最古老的应用了。

与此同时，铍-9的原子核里有4个质子和5个中子，铍对于高能中子具有大的散射截面，它对中子强反射。这个特性被用在了氢弹的设计中，当弹头中的钚-239发生内爆，包裹在其周围的铍层会将绝大多数的中子约束在氘化锂的周围，以促使产生更多的氚，从而使聚变反应更加彻底。

除了拿来制做杀人武器，铍在一些高端奢侈的民用产品上也有应用。因为轻且坚固，铍合金被用来制作极高端自行车的车架；因为出色的声学性能，它也被制成发烧级音响的高音喇叭（铍喇叭比钛贵许多倍）；它还在一些有极高要求的场合被制成各种弹簧。