铍

铍（Be），原子序数4，原子量9.012182，是最轻的碱土金属元素。1798年由法国化学家沃克兰对绿柱石和祖母绿进行化学分析时发现。1828年德国化学家维勒和法国化学家比西分别用金属钾还原熔融的氯化铍得到纯铍。其英文名是维勒命名的。铍在地壳中含量为0.001%，主要矿物有绿柱石、硅铍石和金绿宝石。天然铍有三种同位素：铍7、铍8、铍10。铍是钢灰色金属；熔点1283°C，沸点2970°C，密度1.85克/厘米³，铍离子半径0.31埃，比其他金属小得多。铍既能溶于酸也能溶于碱液，是两性金属，铍主要用于制备合金。

中文名：铍

英文名：Beryllium

别称：Berylliumatom

化学式：Be

分子量：9.01

熔点：1283°C

沸点：2970°C

密度：1.85克/厘米³

CAS：登录号：7440-41-7

EINECS：登录号：231-150-7

发现人：沃克兰

1、发现历程

铍

1798年由法国化学家沃克兰对绿柱石和祖母绿进行化学分析时发现。1828年德国化学家维勒和法国化学家比西分别用金属钾还原熔融的氯化铍得到纯铍。其英文名是维勒命名的。

2、制取方法

在自然界中存在于绿柱石矿中。可由电解熔融的氯化铍或氢氧化铍而制得。

3、矿藏分布

铍

已知含铍矿物有30多种，但直到1968年，其中仅绿柱石具有工业价值。绿柱石是一种铍铝硅酸盐，其通式为3BeOAlO₆SiO，理论上含BeO近14%。实际上BeO含量一般为9～13%；主要产于巴西、阿根廷、印度、南非等。中国*、江西等地也出产。1968年开始使用含水硅铍石制铍。含水硅铍石中氧化铍的理论含量为39～42%，但是工业矿物呈高度分散状态，氧化铍含量只有1.7～2.5%；主要产于美国。

4、理化性质

物理性质

铍

铍是钢灰色金属轻金属。铍的硬度比同族金属高，不像钙、锶、钡可以用刀子切割。

同位素

铍(原子质量单位:9.012182(3)u)共有12个同位素，其中有1个是稳定的。

化学性质

铍和锂一样，在空气中形成保护性氧化层，故在空气中即使红热时也很稳定。不溶于冷水，微溶于热水，可溶于稀盐酸，稀硫酸和氢氧化钾溶液而放出氢。金属铍对于无氧的金属钠即使在较高的温度下，也有明显的抗腐蚀性。铍价态为正2价，可以形成聚合物以及具有显著热稳定性的一类共价化合物。

原子属性

原子量9.01218原子量单位

原子半径112pm

共价半径90pm

范德华半径无数据

价电子排布2s2

电子在每能级的排布2，2

氧化价（氧化物）2（两性的）

晶体结构六角形

铍的一些化学反应方程式如下：

5、铍的反常性质

铍

Be原子的价电子层结构为2s2，它的原子半径为89pm，Be2+离子半径为31pm，Be的电负性为1.57。铍由于原子半径和离子半径特别小（不仅小于同族的其它元素，还小于碱金属元素），电负性又相对较高（不仅高于碱金属元素，也高于同族其它各元素），所以铍形成共价键的倾向比较显著，不像同族其它元素主要形成离子型化合物。因此铍常表现出不同于同族其它元素的反常性质。

（1）铍由于表面易形成致密的保护膜而不与水作用，而同族其它金属镁、钙、锶、钡均易与水反应。

（2）氢氧化铍是两性的，而同族其它元素的氢氧化物均是中强碱或强碱性的。

（3）铍盐强烈地水解生成四面体型的离子2+，Be-O键很强，这就削弱了O-H键，因此水合铍离子有失去质子的倾向：

因此铍盐在纯水中是酸性的。而同族其它元素（镁除外）的盐均没有水解作用。

6、生成物

氧化铍

铍

铍在氧气中燃烧，或铍的碳酸盐、硝酸盐、氢氧化物加热分解，都可以得到白色末状的氧化铍BeO，它的熔点为2803K，难溶于水，也不容易溶于乙醇，可用做耐高温材料。BeO是共价型的，并具有44的硫化锌（闪锌矿型）结构。BeO不溶于水，但能溶于酸生成的铍盐，也能溶于碱生成的铍酸盐，BeO是两性氧化物。

氢氧化铍

氢氧化铍是白色固体，在水中溶解度较小，它是两性氢氧化物，溶于酸形成Be2+，溶于碱形成2-。

氢化铍

Be不能与H2直接化合生成氢化铍，但用氢化铝锂还原氯化铍可以制得氢化铍。

氢化铍是共价型化合物，它的结构类似于乙硼烷的结构，在两个Be原子之间形成了氢桥键。

每个Be原子同四个H原子相联结，每个H原子生成两个键。由于Be原子只有2个价电子，在氢化铍中没有足够的电子去形成正常的电子对键（即两个原子之间共用两个电子），氢化铍是缺电子化合物。因此在Be--H--Be桥状结合中，生成“香蕉形”的三中心两电子键。这是一个簇状化合物。

氯化铍

氯化铍是共价型化合物，在空气中会吸潮并由于水解而发烟：

BeCl2+H2O=BeO+2HCl

氯化铍能升华并且不传导电流。无水氯化铍是聚合型的(BeCl₂)₂。

硫化铍

硫化铍（BeS）是灰白色粉末，相对密度2.36。可由氯化铍和无水硫化氢反应得到。

碳化铍

碳化铍（Be2C）为黄红色固体，遇水分解。由铍粉和优质石墨粉反应得到。

铍的配合物

由于铍是缺电子原子，它的卤化物是路易斯酸，容易与电子对给予体形成配合物或加合物。因此铍能生成许多配合物。

1923年美国物理化学家路易斯提出酸碱电子理论认为：凡是可以接受电子对的物质称为酸，凡是可以给出电子对的物质称为碱。酸是电子对接受体，碱是电子对给予体。

铍还能生成许多稳定的螯合物。例如将氢氧化铍与醋酸一起蒸发，就生成了碱式醋酸铍Be4O(CH3COO)6。这是一个共价化合物，其中4个Be原子包围着一个中心O原子，6个醋酸根Ac-则沿着四面体的6条棱边而排布。这个配合物是共价的，并且能够被蒸馏，可用于铍的提纯。

在铍的其它螯合物中，如草酸铍盐、萘酚配合物和乙酰丙酮配合物等，在这些螯合物中，铍原子都是四面体地被包围着。铍的化合物有极高的毒性就是由于它们有极高的溶解度和它们很容易形成配合物之故。

7、性质比较

铍铝的相似性

在周期表中，铍与第IIIA族中的铝处于对角线位置，它们的性质十分相似。

1．标准电极电势相近：都是活泼金属。

2．都是亲氧元素，金属表面易形成氧化物保护膜，都能被浓HNO₃钝化。

3．均为两性金属。氢氧化物也均呈两性。

4．氧化物BeO和Al2O3都具有高熔点、高硬度。

5．BeCl2和AlCl3都是缺电子的共价型化合物，通过桥键形成聚合分子。

6．铍盐、铝盐都易水解，水解显酸性。

7．碳化铍Be2C像Al4C3一样，水解时产生甲烷。

尽管Be和Al有许多相似的化学性质，但两者在人体内的生理作用极不相同。人体能容纳适量的铝，却不能有一点儿铍，吸入少量的BeO，就有致命的危险。

8、铍中毒的防护问题

铍

跟铍相比，铍的化合物的毒性更大，铍的化合物会在动物的组织和血浆中形成可溶性的胶状物质，进而与血红蛋白发生化学反应，生成一种新的物质，从而使组织器官发生各种病变，在肺和骨骼中的铍，还可能引发癌症。铍的化合物虽然甜，却是“老虎的屁股”，千万摸不得。

9、铍病

铍病是接触铍或其化合物所致的以呼吸系统损害为主的全身性疾病。短期内吸入高浓度铍或其化合物，引起的急性呼吸道炎性病变，称急性铍病；接触铍及其化合物，经一定的潜伏期发生以肺部肉芽肿或肺间质纤维化为主的病变，称慢性铍病。

生产环境中铍及其化合物以烟雾或粉尘状态经呼吸道或破损皮肤吸收，进入血液后以磷酸铍和氢氧化铍形式输送到体内脏器。急性毒作用主要是粘膜的刺激性炎症以及内脏器官广泛性坏死灶；慢性毒作用主要病变器官是肺，出现特殊的非干酪化内芽肿，逐渐形成肺部纤维化。急性铍病经积极治疗，一般3~7个月痊愈，慢性铍病形成肺部纤维化，可留下不同程度的后遗症状。

10、临床诊断要点

有确切的铍接触史；

作业环境中有铍浓度测定结果；

以呼吸系统为主的临床表现，X线检查肺部有肯定的，长期改变，包括网状、点状或者结节状阴影；

排除其它类似疾病；

尿铍测定和皮肤斑贴试验阳性；

诊断分级标准：

观察对象

常有胸闷、气短、咳嗽等呼吸道症状，胸部X线在两中下肺区网状阴影基础上未见肯定的或仅有少量散在细砂样或结节状阴影者。

慢性铍病

有不同程度的气短、咳嗽、胸闷、胸痛等症状，体重减轻，乏力、头痛、食欲减退，并有下列情况之一者：

胸部X线片在两中下肺区纹理增多，扭曲变形，伴有网状阴影，肺门可增大，有时呈广泛性肺纤维化。

在上述临床表现基础上，伴有肺弥散功能障碍或特异性免疫指标异常。

急性铍病

轻症

有鼻咽部干痛、剧咳、胸骨的不适等呼吸道刺激症状，胸部X线片可有肺纹理增强，扭曲及紊乱改变。

重症

气短、咳嗽、咯痰、咯血、发热、肺部可闻及湿性罗音。胸部X线片可见肺野内弥漫云絮状或大片状阴影，有时可出现肺水肿，呼吸衰竭。

肺部损害

评定伤残等级与劳动能力丧失程度应以呼吸功能损害程度定级，具体方法参见镉及其化合物中毒引起的呼吸功能障碍评定标准。

铍引起的皮肤损害

伤残鉴定参见职业性皮肤病的评残标准。

并发肝、肾疾病的伤残评定可参见其它有关内容操作。

备注

在判断以铍为抗原的白细胞移动抑制试验及铍激活活性玫瑰花结试验等的结果时，应考虑被检查者近期是否有用糖皮质激素及其它免疫抑制剂的病史。

急性铍病经治愈后，原则上不再从事铍作业，应密切观察，每半年作一次胸部X线检查，如连续两年无变化则按一般铍作业人员要求，安排定期健康检查。

11、应用领域

铍

铍作为一种新兴材料日益被重视，铍是原子能、火箭、导弹、航空、宇宙航行以及冶金工业中不可缺少的宝贵材料。金属铍对液体金属的抗腐蚀性，对设计核反应堆的热交换器是重要的。与通用的综合剂乙二胺四乙酸（EDTA）的反应并不强，这在分析上是很重要的。铍可以形成聚合物以及具有显著热稳定性的一类共价化合物。铍用来制造飞机上用的合金、伦琴射线管、铍铝合金、青铜。也用作原子反应堆中的减速剂和反射剂。高纯度的铍又是快速中子的重要来源。

(1)在所有的金属中，铍透过X射线的能力最强，有金属玻璃之称，所以铍是制造X射线管小窗口不可取代的材料。

(2)铍是原子能工业之宝。在原子反应堆里，铍是能够提供大量中子炮弹的中子源（每秒钟内能产生几十万个中子）；铍对快中子有很强的减速作用，可以使裂变反应连续不断地进行下去，所以铍是原子反应堆中最好的中子减速剂。为了防止中子跑出反应堆危及工作人员的安全，反应堆的四周得有一圈中子反射层，用来强迫那些企图跑出反应堆的中子返回反应堆中去。铍的氧化物不仅能够像镜子反射光线那样把中子反射回去，而且熔点高，特别能耐高温，是反应堆里中子反射层的最好材料。

(3)铍是优秀的宇航材料。人造卫星的重量每增加一公斤，运载火箭的总重量就要增加大约500kg。制造火箭和卫星的结构材料要求重量轻、强度大。铍比常用的铝和钛都轻，强度是钢的四倍。铍的吸热能力强，机械性能稳定。

(4)在冶金工业中，含铍1%至3.5%的青钢叫做铍青铜，机械性能比钢好，且抗腐蚀性好，还保持有很高的导电性。被用来制造手表里的游丝，高速轴承，海底电缆等。

(5)含有一定数量镍的铍青铜受撞击时不产生火花，利用这一奇妙的性质，可制作石油、矿山工业专用的凿子、锤子、钻头等，防止火灾和爆炸事故。含镍的铍青铜不受磁铁吸引，可制造防磁零件。

（6）工业用途工业用铍大部分以氧化铍形态用于铍铜合金的生产,小部分以金属铍形态应用,另有小量用做氧化铍陶瓷等。

40年代前金属铍用做X光窗和中子源等，从40年代中期到60年代初，主要用于原子能领域，如利用铍能使中子增殖作试验反应堆的反射层、减速剂和核武器

部件等。1956年惯性导航系统首次使用铍陀螺，从此开辟了铍应用的重要领域。60年代铍的主要用途转入航天与航空领域，用于制造飞行器的部件。

航空工业

航空工业的发展要求飞机飞得更快、更高、更远，重量轻、强度大的铍当然也可以在这方面显一下自己的本领。

有些铍合金是制造飞机的方向舵、机翼箱和喷气发动机金属构件的好材料。现代化战斗机上的许多构件改用铍制造后，由于重量减轻，装配部分减少，使飞机的行动更加迅速灵活。有一种新设计的超音速战斗机——铍飞机，飞行速度可达每小时四千公里，相当于声速的三倍多。在将来的原子飞机和短距离起落的飞机上，铍和铍的合金一定会得到更多的应用。

进入二十世纪六十年代以后，铍在火箭、导弹、宇宙飞船等方面的用量也在急剧增加。

铍是金属中最好的良导体。现在有许多超音速飞机的制动装置是用铍来制造的，因为它有极好的吸热、散热的性能，“刹车”时产生的热量很快就会散失。

当人造地球卫星和宇宙飞船高速穿越大气层的时候，机体与空气分子摩擦会产生高温。铍作为它们的“防热外套”，能够吸收大量的热量并很快地激发出去，这样就可防止温度过度升高，保障飞行安全。

铍还是高效率的火箭燃料。铍在燃烧的过程中能释放出巨大的能量。每公斤铍完全燃烧放出的热量高达１５０００千卡，是一种优质的火箭燃料。

医治“职业病”的妙药

人在工作、劳动一段时间后会感到疲劳，这是一种正常的生理现象。然而，许多金属和合金也会“疲劳”，不同的是，人们歇一会儿之后疲劳就自动消失了，人们又可以继续进行工作，但金属和合金就不行了，它们疲劳过度后，用它们造成的东西就不能再用了。

这多么可惜呀！

怎么来治疗金属和合金的这种“职业病”呢？

科学家已找到了医治这种“职业病”的“灵丹妙药”，它就是铍，如果在钢中加入少量的铍，把它制成小汽车用的弹簧，可以经受１４００万次冲击，也不会出现疲劳的痕迹。

甜味金属

金属也会有甜味吗？

当然没有，那为什么题目却是“甜味金属”呢？

原来，有些金属的化合物是带有甜味的，于是人们就把这种金同叫做“甜味金属”，铍就是其中的一个。

但是千万不要接触铍，因为它具有毒性。每一立方米的空气中只要有一毫克铍的粉尘，就会使人染上急性肺炎——铍肺病。我国冶金战线的广大职工，向铍毒发动进攻，终于使一立方米空气中的铍的含量降低到十万分之一克以下，已经圆满地解决了。

绿宝石中的铍

有一种翠绿晶莹、光耀夺目的宝石叫绿柱石。它过去是供贵族玩赏的宝物，今天成了劳动人民的珍品。

为什么我们也把绿柱石当做珍品呢？这倒不是由于它有一副漂亮诱人的外表，而是因为它那里面含有一种珍贵的稀有金属——铍。

“铍”的含意就是“绿宝石”。过了差不多三十年，人们用活泼的金属钙和钾还原氧化铍和氯化铍，制得了纯度不高的第一块金属铍。又过了将近七十年，人们才对铍进行小规模的加工生产。近三十年来，铍的产量逐年激增。现在，铍的“隐性埋名”时期已经过去，人们每年要生产好几百吨的铍。

看到这里，有的小朋友可能会提出这样的问题：为什么铍的发现时间这么早，而在工业上的应用却这样晚呢？

关键在铍的提纯工作上，要从铍矿石中把铍提纯出来很困难，而铍又偏偏特别喜欢“清洁”，铍中只要含有很少一点点杂质，就会使它的性能发生很大的变化，失去许多优良的品质。

现在的情况当然大有改观了，我们已经能够采用现代的科学方法生产出纯度很高的金属铍。铍的许多特性我们都“了如指掌”：比重比铝轻三分之一；强度跟钢差不多，传热本领是钢的三倍，是金属中良好的导体；透X射线的能力最强，有“金属玻璃”之称。

曾有这么多优异的性能，怪不得人们称誉它是“轻金属中的钢”哩！绿宝石亦称祖母绿，翠绿晶莹，光彩夺目，是宝石中的珍品。它含有一种重要的稀有金属--铍。铍的希腊文原意就是“绿宝石”的意思。绿宝石是绿柱石矿的变种。

百折不挠的铍青铜

铍

起初，因为冶炼技术不过关，炼出来的铍里含有杂质，脆性大，不好加工，加热时又容易氧化，所以少量的铍只是在特殊情况下使用，比如用X射线管的透光小窗、霓虹灯的零件等等。

后来，人们给铍的应用开辟了一个广阔而又重要的新领域——制造合金，特别是制造铍铜合金-铍青铜。

大家知道，铜比钢铁要软得多，弹性和抵抗腐蚀的能力也不强。但是，铜中加进一些铍后，铜的性能发生了惊人的变化。含铍百分之一到三点五的铍青铜，机械性能优良，硬度加强，弹性极好，抗蚀本领很高，而且还有很高的导电能力。用铍青铜制成的弹簧，可以压缩几亿次以上。

百折不挠的铍青铜，最近又被用来制造深海探测器和海底电缆，这对海洋资源的开发具有重要的意义。

含镍的铍青铜还有一个可贵的特点——受到撞击的时候不会产生火花。这个特点对炸药厂很有用。你想，易燃易爆的材料怕得就是火，比如炸药和雷管，一见火就会发生爆炸。而铁制的锤子、钻头等工具在使用时都会冒出火花，这怎么得了。很明显，用这种含镍的铍青铜来制造这些工具，是最合适的了，另外，含镍的铍青铜也不会被磁铁所吸引，不受磁场磁化，所以又是制造防磁零件的好材料。

前面不是说过，铍有“金属玻璃”的外号吗？近年来，比重小、强度高、弹性好的铍，已经作为反射镜用到高精度的电视传真上，效果果然不错，发送一张照片只需要几分钟。