【资料】元素周期表-铍

元素铍简介
　　铍[1]，化学符号：Be。原子序数4，原子量9.012182，莫氏硬度：5.5 ，为一种钢灰色的稀有金属，是最轻的碱土金属元素，也是最轻的结构金属之一。电离能9.322电子伏特。呈灰白色，质坚硬。熔点1278±5℃。沸点2970℃，密度1.85克/立方厘米，铍离子半径0.31埃，比其他金属小得多。和锂一样，也形成保护性氧化层，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。
　　颜色和外表 银白色或钢灰色
　　元素周期性质用途地壳含量 5×10-4 %
　　原子属性
　　原子量 9.01218 原子量单位
　　原子半径 112 pm
　　共价半径 90 pm
　　范德华半径 无数据
　　价电子排布 [氦]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
　　物理属性
　　物质状态 固态
　　熔点 1551 K（1278 °C）
　　沸点 3243 K（2970 °C）
　　摩尔体积 4.85×10-6m/mol
　　汽化热 292.40 kJ/mol
　　熔化热 12.20 kJ/mol
　　蒸气压 4180 帕
　　其他性质
　　电负性 1.57（鲍林标度）
　　比热 1825 J/(kg·K)
　　电导率 31.3×106/(米欧姆)
　　热导率 201 W/(m·K)
　　第一电离能 899.5 kJ/mol
　　第二电离能 1757.1 kJ/mol
　　第三电离能 14848.7 kJ/mol
　　元素在太阳中的含量：0.0001 (ppm)
　　声音在其中的传播速率：12870（m/S）
　　化学键能： (kJ /mol) Be-H 226 ，Be-O 523 ，Be-F 615 ，Be-Cl 293
　　晶胞参数：a = 228.58 pm ，b = 228.58 pm ，c = 358.43 pm ，α = 90° ，β = 90° ，γ = 120°
　　在没有特别注明的情况下使用的是国际标准基准单位单位和标准气温和气压
　　铍的化学性质活泼，已发现的铍的同位素共有8种，包括铍6，铍7，铍8，铍9，铍10，铍11，铍12，铍14，其中只有铍9是稳定的，其他同位素都带有放射性。在自然界中存在于绿柱石、硅铍石和金绿宝石矿中，铍分布于绿柱石及猫睛石中。含铍的矿石有许多透明的、色彩美丽的变种，自古以来是最名贵的宝石。在我国古代文献中记载着这些宝石，如猫精，或称猫精石、猫儿眼、猫眼石，也就是我们现在称的金绿玉。这些含铍的矿石基本上都是绿柱石的变种。可由电解熔融的氯化铍或氢氧化铍而制得。它能形成致密的表面氧化保护层，即使在红热时，铍在空气中也很稳定。铍即能和稀酸反应，也能溶于强碱，表现出两性。铍的氧化物、卤化物都具有明显的共价性，铍的化合物在水中易分解，铍还能形成聚合物以及具有明显热稳定性的共价化合物。
　　金属铍对液体金属的抗腐蚀性，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。这对设计核反应堆的热交换器是重要的，主要用作核反应堆的中子减速剂。铍铜合金被用于制造不发生火花的工具，如航空发动机的关键运动部件、精密仪器等。铍由于重量轻、弹性模数高和热稳定性好，已成为引人注目的飞机和导弹结构材料。
　　铍具有毒性。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。我国冶金行业已经使一立方米空气中的铍的含量降低到十万分之一克以下，圆满地解决了铍中毒的防护问题。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。
　　铍透X射线的能力最强，有“金属玻璃”之称。其合金是航空，航天，军工，电子，核能等领域不可替代的战略金属材料。铍青铜是铜合金中性能最优良的弹性合金，具有良好的导热，导电，耐热，耐磨，耐腐蚀，无磁性，弹性滞后小，冲击时不产生火花等优点，被广泛应用于国防，仪表，仪器，计算机，汽车，家电等工业中。铍铜锡合金被用于制造在高温下工作的弹簧，此种弹簧在红热状态下仍保持良好的弹性和韧性；氧化铍可用于高温热电偶的耐热填充物。
　　例如：适用于吹气模(风咀，剪口，模腔)及注塑模(模芯，模腔，顶针，塑孔栓，热流道系统配件及作镶件使用)。
　　应用例：塑胶模、冲压模、橡胶模、拉拔模、压铸模等。

铍的发现简史：
　　
　　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。
　　1798年，法国化学家沃克兰（Vauquelin Niclas Louis, 1763-1829）对绿柱石和祖母绿进行化学分析时发现了铍。但是，单质铍在三十年后的1828年由德国化学家维勒（Friedrich Woler, 1800-1882）用金属钾还原熔融的氯化铍而得到的。
　　克拉普罗特曾经分析过秘鲁出产的绿玉石，但他却没能发现铍。柏格曼也曾分析过绿玉石，结论是一种铝和钙的硅酸盐。18世纪末，化学家沃克兰应法国矿物学家阿羽伊的请求对金绿石和绿柱石进行了化学分析。沃克兰发现两者的化学成分完全相同，并发现其中含有一种新元素，称它为Glucinium，这一名词来自希腊文glykys，是甜的意思，因为铍的盐类有甜味。沃克兰在1798年2月15日在法国科学院宣读了他发现新元素的论文。由于钇的盐类也有甜味，后来维勒把它命名为Beryllium，它来源于铍的主要矿石──绿柱石的英文名称beryl。
其它解释
　　铍在作战时主要用于直刺和砍杀。秦以前铍首多用青铜铸造。汉代多用铁制，铍首比秦代铜铍显著加长，增强了杀伤的效能。关于铍的最早记载见于《左传》襄公十七年（公元前556年）"贼六人以铍杀诸卢门"。战国至汉初，战场上较普遍地使用铍。西汉军队有"长铍都尉"一职，可见铍在作战中的地位。西汉中期以后，铍的使用减少，并逐渐从战场上消失。
　　似剑而长大得多。《说文》载：“铍，大钺也。一日，剑如刀装者。”考古发现有长柲的锋如长剑的兵器，所谓剑刀装者，实际是剑如矛装柄，此即古称之铍。铍见于战国时期，以前多误称为剑。

百折不挠的铍青铜
　　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。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。
[编辑本段]给原子锅炉建造“住房”
　　铍虽然有很多用处，但在众多元素中，它仍是一个默默无名的“小人物”，受不到人们的重视。但在本世纪五十年代时，铍的“命运”却大为好转，一时成了科学家们的抢手货。
　　在无煤的锅炉——原子反应堆里，为了从原子核里解放出大量的能量，需要用极大的力量去轰击原子核，使原子核发生分裂，就像用炮弹去轰击坚固的炸药库，使炸药库发生爆炸一样。这个用来轰击原子核的“炮弹”叫中子，而铍正是一种效率很高的能够提供大量中子炮弹的“中子源”。原子锅炉中光有中子“点火”还不行，点火以后，还要使它真正“着火燃烧起来”。
　　中子轰击原子核，原子核分裂，放出原子能，同时产生新的中子。新中子的速度极快，达到每秒几万公里。必须使这类快中子减慢速度，变成慢中子，才容易继续去轰击别的原子核而引起新的分裂，一变二、二变四……持续不断地发展“链式反应”，使原子锅炉里的原子燃料真正“燃烧”起来，正因为铍对中子有很强的“制动”能力，所以它就成了原子反应堆里效能很高的减速剂。
　　这还不算，为了防止中子跑出反应堆，反应堆的周围需要设置“警戒线”——中子反射体，用来勒令那些企图“越境”的中子返回反应区。这样，一方面可以防止看不见的射线伤害人体健康，保护工作人员的安全；另一方面又能减少中子逃跑的数量，节省“弹药”，维持核裂变的顺利进行。
　　铍的氧化物比重小，硬度大，熔点高达摄氏二千四百五十度，而且能够像镜子反射光线那样把中子反射回去，正是建造原子锅炉“住房”的好材料。
　　现在，几乎各种各样的原子反应堆都要用铍作中子反射体，特别在建造用于各种交通工具的小型原子锅炉时更需要。建造一个大型的原子反应堆，往往需要动用二吨多金属铍。

在航空工业中大显身手
　　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。
　　在原子能研究和制造x射线管中有重要用途。
化学元素详解元素
　　地质数据
　　丰 度 滞留时间/年: 4000
　　太阳(相对于 H=1 × 1012): 14 海水中/ p.p.m.
　　地壳/p.p.m.: 2.6 大西洋表面: 8.8 × 10-8 太平洋表面: 3.5 × 10-8
　　大西洋深处: 17.5 × 10-8 太平洋深处: 22 × 10-8
　　人体中含量：
　　肝/p.p.m.: 0.0016 ，器官中: 肌肉/p.p.m.: 0.00075，血/mg dm-3 : < 1 × 10-5 日摄入量/mg: 0.01 ，骨/p.p.m.: 0.003 人(70Kg)均体内总量/mg: 0.036
　　性状：灰白色，本身并不硬，但在表面形成氧化铍膜时就变得象钢铁一样硬。
　　溶解度：溶于酸或有腐蚀作用的液体。 与水反应生成氢氧化铍，与稀硝酸反应生成氧化铍。

毒理
　　全身性毒物。毒性的大小，取决于入体途径、不同铍化合物的理化性质及实验动物的种类。例如硫酸铍LD50对小鼠经口为100mg／kg， 静脉注射为0.5mg／kg，腹腔注射为200mg／kg；对大鼠经口为98mg／kg，静脉注射则为7.2mg／kg。氧化铍静脉注射的LD，大鼠为11.2mg／kg，兔为1_2mg／kg，狗则为5_20mg／kg。一般而言，可溶性铍的毒性大，难溶性的毒性小；静脉注入时毒性最大，呼吸道次之，经口及经皮毒性最小。
　　1急性毒性：引起急性或慢性铍中毒，与铍化合物的种类有关。例如低温炼制的氧化铍、氢氧化铍等铍盐均能引起急性铍中毒。
　　2慢性毒性：含铍的荧光粉及高温炼制的氧化铍则多引起慢性铍中毒。国内实验性铍中毒的结果表明，除在动物肺脏可见肉芽肿结节外，肝脏普遍出现肝细胞肿胀变性、脂肪变性及小灶性肝细胞坏死等。近年认为，含较量不高的各种铍合金仍可引起铍肺。
　　3诱变性：未见报道。
　　4致癌性：已知铍能诱发某些动物的恶性肿瘤，如兔的骨肉瘤，大鼠的肺瘤，甚至个别猴的肺癌等。晚近还发现吸入一贯被认为毒性不大的绿柱石粉尘后，19只大鼠中有18只出现肺部肿瘤。但至今尚未证实铍对人有致癌作用。
　　5致畸性：未见报道。
　　6体内转归：铍化合物的主要入体途径为呼吸道。铍不能经完整皮肤侵入；但经创伤表皮入体的铍量比经无创伤表皮要大50倍。经口进入的铍吸收率很低，一般均＜1％。大部分可溶性铍盐在肠道可形成磷酸盐沉积，不被吸收。吸收后的铍，可能以磷酸铍和氢氧化铍的形式输送。铍能与血液中或淋巴液中的蛋白质结合。 动物实验表明，铍在体内的分布，视化合物的溶解度而异。吸入可溶性铍盐(如氟化铍、硫酸铍)时，主要沉积于骨骼系统；而吸入不溶性铍盐(如氧化铍)时，则主要滞留于上呼吸道和肺脏；静脉或肌内注射胶体铍时，首先沉积于肝脏，然后部分排出，部分移入骨中；随食物摄入硫酸铍时，除胃肠道、肝脏和骨骼外，其他组织基本上无铍。铍主要经肠道排出，部分可经肾排出。它甚至可穿透胎盘屏障。
　　7中毒机制：铍为剧烈的原浆毒，动物由静脉注入硫酸铍溶液后，肝、脾、肾、骨髓等器官有广泛坏死性病灶，并有溶血和出血现象；存活动物的受损 害器官组织逐渐出现纤维增殖反应。吸入大量金属铍或其化合物可引起肺炎或肺水肿。显然，铍具有全身性的毒性作用。但其作用机理，目前尚未完全阐明，主要的假说有三：(一)免疫病理假说 铍作为一种半抗原，在机体内与蛋白质(载体)结合，形成一系列反应直至发病，因铍－特异抗原 铍－特异抗体＋铍 铍抗原抗体反应 铍病。（二）酶系统扰乱假说 铍能扰乱多种酶系统，产生酶活性改变导致生化、病理改变。（三）诱发假说 最近有人认为肾上腺皮质功能失调能诱发隐性铍病，用以解释某些慢性铍肺经很长潜伏期后发病。

治疗
　　40年代初期开始逐步确认铍及其化合物对人的危害。铍及其化合物的粉尘、烟雾能引起人体很多器官的急性或慢性中毒。急性中毒是在短时间接触或吸入大量毒物引起的，病症包括接触性皮炎，皮肤溃疡，眼结膜炎，呼吸系统的鼻粘膜炎、咽炎、支气管炎、化学性肺炎等。慢性中毒是迟发性的，发病时间可迟至接触毒物后20年。主要表现为肺部的长期延续性病变。
　　铍的毒害主要产生于粉尘、烟雾的吸入和接触，各国曾制定了防范性的卫生标准。1949年美国确定的空气含铍允许浓度的标准：①车间工作时间内空气中铍的浓度平均不得超过2微克/米;②任何时间一次检测车间空气中的铍浓度不得超过25微克/米；③铍厂邻近地区空气中铍的月平均浓度不应超过0.01微克/米。
　　除呼吸系统症状外，常有消化系统症状，以及肝脏肿大。个别报道，有些急性铍中毒患者于发病后15_20d，逐渐出现黄疸、肝大而有压痛，尿胆红质强阳性以及谷－丙转氨酶明显增高。肝活体组织检查发现，肝细胞有点状坏死，嗜酸性变，间质有炎症浸润和纤维化，肝窦枯否细胞增生。大部分急性中毒患者经治疗后可恢复，少数可转归为慢性。

8．1．2诊断
　　急性铍中毒的诊断不很困难。患者短期内曾接触较大浓度的铍，并在开始时有铸造热样临床表现；肺部的细支气管炎与“支气管肺炎”样的病变发生在接触毒物之后；与一般感染性病变不同，抗菌药物治疗的效果不很满意。这些情况都提示有急性铍中毒的可能。
　　8．1．3治疗
　　强的松每次5一10mg，每次4_6h。病情显著好转后，逐渐减少剂量。绝大多数患者可以完全治愈。一小部分急性中毒患者可能转为慢性。
　　8．2慢性铍肺
　　主要是金属铍及其氧化物所引起的肺内弥漫性肉芽肿性病变，病程很长，最终可发生呼吸衰竭。慢性铍肺患者，绝大多数过去并无急性铍中毒病史，接触铍及其化合物的时间与发病似无明确关系。
　　8．2．1临床表现：
　　其临床表现，一般具有下列两个特点：
　　潜伏期长。有些患者的肺部改变可出现在脱离接触后1一10年，甚至更长。
　　明显的进行性的呼吸道症状及全身症状。主要因肺部肉芽肿及铍引起的全身中毒反应所致。表现为明显的持续性体重减轻、疲劳、食欲不振、劳累后呼吸困难、胸闷、胸痛、咳嗽。少数患者可见间歇热。胸部体检可能无明显体征，有时出现罗音和胸膜摩擦音。晚期常出现明显紫绀及杵状指，端坐呼吸，右心扩大，水肿和右心衰竭。慢性肺肉芽肿有明显的X线征象。有人将其分为三期：1.“飞砂”期 肺野出现细小的、弥散的、对称的颗粒阴影，有如细砂纸遍布肺野边缘部分，并侵及肺尖。2．肺门阴影增加 在颗粒背景上出现广泛的网状纹理。3．“暴雪”期 全肺出现清晰的结节状阴影，直径为1_5mm，互不融合，也不钙化。网状和结节阴影之间可见很多小的肺气肿透亮区。这期病变与结节病极为相似。
　　根据X线所见慢性铍肺的发展过程可能为：正常 颗粒阴影 网状阴影 结节阴影。但是每个病例并不是都按上述规律发展。各期是否实质上属于不同类型的变化，尚无定论。 X线征象与临床表现常不一致，有时肺部可见明显病变而患者尚无自觉症状。

8．2．2诊断
　　慢性铍肺的诊断，尤其在早期，有一定困难。有人提出诊断应基于两类指标：其一是流行病学指标，即确实的铍接触史及群体发病史。另一是临床指标，包括： X线征象有弥漫性致密阴影； 呼吸功能不全，先是肺容积或弥散功能下降，以后随纤维化程度增加而出现阻塞性损害； 间质性肺炎； 全身症状，包括明显的持续性体重减轻、疲乏和食欲不振等； 尿或组织中铍含量测定。要确立诊断，必须包括肯定的接触史以及最少具备前两项临床指标。
　　确定放接触史有时有困难，因潜伏期长，一些客观接触指标尚不够满意。近年来国外采用了若干免疫学指标，来研究铍病的诊断和进行病情评估：包括血清中球蛋白组分、免疫球蛋白、特异抗体测定等体液免疫指标，以及铍皮肤斑贴试验，淋巴细胞转化率检测，巨噬细胞或白细胞移动抑制试验、T淋巴细胞及B淋巴细胞测定等细胞免疫指标。并认为铍病活动初期以细胞免疫反应为主；在铍病稳定期及病情缓解期，以体液免疫为主。所有上述指标，可表明机体具有铍超敏性反应，可辅助铍病的鉴别诊断，并作为病情评估的依据。国内亦有使用铍斑贴试验及铍激发活性玫瑰花试验的。有人认为尿铍是另一良好的
　　接触指标，能反映机体接触铍的水平。但尿铍排出无规律，且与疾病严重程度和接触时间长短无关。
　　有些作者主张进行肺组织活体穿刺并测定其铍含量作为诊断的一项指标。但操作有一定危险性，且肺组织含量波动范围大，因此不宜用作诊断指标或接触指标。
　　X线诊断铍肺须与矽肺、粟粒性肺结核、结节病等相鉴别。混合性粉尘，例如SiO2与金属铍或氧化铍所引起的混合性肺硬化的诊断问题亦待解决。在进行鉴别时，应强调依靠职业史、临床表现、X线所见、皮肤斑试、一些生化指标以及激素治疗效果等进行综合分析。
　　呼吸功能检查是铍肺诊断和劳动能力鉴定的重要指标，并能反映病情的预后。
　　8．2．3治疗
　　开始时用强的松15_20mg／d，数周后，可减少剂量至5_10mg，继续使用。最近有人提出开始剂量不超过15mg／d，并逐渐减量，使20_30d期间的总量达175_250mg，有利于维持体内镁、钙等矿物质代谢平衡。有人则主张采用激素问歇治疗，强的松剂量为15_30皿8／6，每疗程30_45d，每年2个疗程，同时还采用其它对症治疗，连续治疗2_5年不等，获得了良好的效果。 络合剂疗法 鉴于铍能在组织内蓄积，考虑使用络合剂驱铍。

9预防
　　9．1接触控制
　　铍的生产工艺过程应做到密闭化、机械化，尽可能采用湿式作业，避免高温加工。
　　排放含铍空气应经净化处理。
　　必须做好含铍废气、废水、废渣的处理，要尽量做到回收及综合利用。
　　9．2就业禁忌症
　　慢性呼吸系统疾病，如慢性支气管炎、支气管扩张、支气管喘息、肺气肿、活动性肺结核等； 明确的慢性肝脏疾患； 慢性肾脏疾思； 心脏病。
　　9．3监护性体检
　　接触铍工人均须定期进行体格检查。每半年或一年一次，重点应注意X线胸片、体重、肝功能和呼吸功能的改变等。具体检查项目可结合情况增减。有条件时可考虑进行每周一次的简易个人健康检查
　　9．4个人防护及作业防护
　　注意个人卫生，工作时穿戴工作服和鞋帽，工作后淋浴，工作服严格处理，不任意携出厂外，并最好用机器洗涤。加强局部通风，尽可能做到远距离操作或自动控制。避免直接用手接触铍及其化合物。