铍——冶金工业的耀眼新星
来源: 中国科普网 发布时间:2022-02-25
铍,元素周期表中第4号元素,其单质是一种灰白色的碱土金属,硬度较高,不像同族的钙、锶、钡,可用小刀切割。
铍元素的发现,来自于对绿柱石和祖母绿的化学分析。很多科学家都研究过绿柱石的成分,但是由于铍元素与铝元素的化学性质极为相似,因此铍元素被忽视了,以为绿柱石只是铝和钙的硅酸盐。直到18世纪末,法国化学家沃克兰才终于发现了略带点甜味儿的铍元素。
尽管铍元素和铝元素有着非常多相似的化学性质,但两者在人体内的生理作用完全不同。某些铝盐可以制药,人体少量摄入铝元素也是无害的;可是铍对人却是有毒的,即使吸入少量的氧化铍,也会有致命的危险。
铍元素的大多数化合物都有毒。铍毒的防护也是一门综合性科学,任何一个环节都不能忽视,其经济技术等方面要求都很高。铍毒的防护问题至今都没有彻底解决,今后仍然是困扰铍工业发展的重要因素。
由于铍的众多优异且特殊的性能实在很难找到能替代它的材料,即使铍和铍的化合物都有毒,也丝毫不能降低人们对它们进行研究和应用的热情。铍逐渐成为了一种新兴且被日益重视的元素,在原子能、火箭、导弹、航空、宇宙航行及冶金工业等领域中,成为不可缺少的宝贵材料。
由于铍的密度比较小,比常用的铝和钛都轻,强度却很大,是钢的四倍,吸热能力强,机械性能也很稳定等优异的性能,正好符合制造火箭和卫星的需求——重量轻、强度大,于是铍单质成为了优秀的宇航材料。再由于铍的原子核被中子、粒子、氘核及γ射线撞击或照射时容易产生中子,使铍单质在原子反应堆里,成为了极佳的中子源(每秒钟内能产生几十万个中子)。不仅如此,铍还对快中子有很强的减速作用,成为原子反应堆中最好的中子减速剂。
众多优异的性能,使铍越来越多地受到其他行业的重视。在冶金工业中,人们发现含有一定量铍元素的合金,可以有更好的机械性能。例如,铍青铜,机械性能就比钢还要好,而且抗腐蚀,是高速轴承和海底电缆的首选。如果在里面再加一点儿镍,其受撞击的时候还能不产生火花,且不受磁铁的吸引。于是,人们开始将这种含铍合金制作成石油、矿山工业专用的凿子、锤子、钻头等,用来防止撞击产生火灾和爆炸事故,还可以用来制造防磁零件等。
相信在科学家们的研究和开发下,铍还会有更多领域的应用,当然如果能攻克铍毒对人们产生的危害,那就更好了。
(作者系武汉市第二十中学化学教师、武汉市科学家科普团成员)
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