| 词条 | beryllium |
| 释义 | § 概述 简介 铍铍（Beryllium），原子序数4，原子量9.012182，是最轻的碱土金属元素。，比镁稍重，但比铝还轻1/3，属于轻金属，是最轻的结构金属之一。铍离子半径0.31埃，比其他金属小得多。电离能9.322电子伏特。呈灰白色，质坚硬。铍的硬度比同族金属高，不像钙、锶、钡可以用刀子切割。密度1.85克/厘米3。熔点1278±5℃。沸点2970℃。化合价为2。铍的化学性质活泼，和锂一样，也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。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。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。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。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。天然铍有三种同位素：铍7、铍8、铍10。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。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（beryl）（3BeO·Al2O3·6SiO2）的变种。铍化合物对人体有毒性，当吸入时，会引起呼吸器官的疾病，是严重的工业公害之一。 发现及用途 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。金属铍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。 元素来源 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。 命名由来 铍最早被称为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。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。元素符号为Be，中文命名为铍。 § 综合性质 铍的元素周期数据 元素名称：铍 英文名称：Beryllium 元素符号：Be 颜色和外表 银白色或钢灰色 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 青铜铍 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° § 铍的反常性质 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[Be(H2O)2]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。 § 制备方法 铍属于活泼金属，它的制备方法： (1)电解无水熔融的铍盐，如氯化铍。 (2)用金属镁还原氟化铍。 § 重要应用 铍用途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。 § 发现 发现人：沃克兰 发现年代：1798年 发现过程： 1978年，法国的沃克兰，在研究绿柱石时发现了铍。在自然界中存在于绿柱石矿中。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，元素符号定为Gl。这一名称来自希腊文glykys，是“甜”的意思，因为它的盐有甜味。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，因此glucinium改为beryllium（铍），元素符号为Be。这一词来自绿柱石。 § 古代兵器—铍 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。 铍是古代著名长兵器之一，它是一种起源于短剑的长柄兵器，过去很多出土的铍兵曾被误作短剑。我国最早的古文字学著作《说文解字》（东汉，许慎 著）这样解释铍的概念——“铍者，剑刀装也”。 铍的外形极似短剑，铍之锋和短剑相同，平脊两刃，铍身断面为六边形，形制极像短剑，长约３０～３５厘米，后端为扁形或矩形的茎，用以装柄，一般在茎的近端处开有圆孔，以便穿钉固定在长柄上。后装长约３～３．５米的积竹柄或木柄，是一种极其锐利的刺杀兵器。 从文献资料看，铍可能起源于殷周之际，盛行于战国秦汉。铍最早被称为“夷矛”，春秋战国时期名称又演变为镁、铍、钛等，东周时代的宋、吴、秦、赵、燕等国长铍盛行，应用很广。西汉时改为铁制，西汉中期以后逐渐消失。 这种兵器古书记载颇多，但可惜长期以来一直无完整实物出土。秦俑坑中出土的铜铍，为我们提供了宝贵的实物资料。 铜铍和矛的区别，除头的形制不同外，主要是装柄方法不同：矛是将柄纳入矛筒（銎）中，而铍是铍茎插入木柄中，外用绳等捆绑。铍的长柄末端装有铜樽，铍身还配有保护刃部的鞘。 秦俑坑出土的青铜铍，铍首长度多为３５厘米左右，茎长１２厘米左右，铍之木柄多已腐烂残损，铍身刻有“十五年寺工工”之类铭文，茎上刻有“十六”等字。“十五年”为秦始皇纪年，“寺工”是中央主造兵器的官署机构，铍上最后还刻有实际生产的工匠名字。 秦俑坑已发现青铜铍１６件，可以订正把过去将铍误视为短剑的错误。根据已发现的铜铍实物，铍全形由铍首、铜?组成。有学者认为，铍之（即长柄）有积竹、木柄两类。而铍也有扁茎铜铍和铜铍两种，铜铍主要流行于战国时期的赵、楚等国。扁茎铜铍主要流行于秦国。 § 对人体的毒害 铍的化合物如氧化铍、氟化铍、氯化铍、硫化铍、硝酸铍等毒性较大，而金属铍的毒性相对比较小些。 铍进入人体后，难溶的氧化铍主要储存在肺部，可引起肺炎。可溶性的铍化合物主要储存在骨骼、肝脏、肾脏和淋巴结等处，它们可与血浆蛋白作用，生成蛋白复合物，引起脏器或组织的病变而致癌。铍从人体组织中排泄出去的速度极其缓慢。因此，接触铍及其化合物要格外小心。 § 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 化学铍元素对生男育女确有影响。 曾在广东有某一山区的村寨里，前数年连续出生的尽是女孩，人们急了，照这样下去，这个地区岂不会变成女儿国了吗？有的人求神佛，也济于事。 有位风水老者开言道：“地质队在后龙山寻矿，把龙脉破坏了，这是坏了风水的报应啊！”于是，迷信的村民，千方百计地找到了原来在此地探矿的地质队，闹着要他们赔“风水”。地质队又回到了这个山寨，进行了深入的调查，终于找到了原因。原来是在探矿的时候，钻机把地下含铍的泉水引了出来，扩散了铍的污染，使饮用水的铍含量大为提高，长时间饮用这种水，而导致生女而不生男。经过治理，情况得到了好转，在“女儿国”里又出生男孩了。 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。 8、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。 § 铍与铝的相似性 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.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。 |
| 随便看 |
百科全书收录594082条中文百科知识，基本涵盖了大多数领域的百科知识，是一部内容开放、自由的电子版百科全书。