鈹

1798年，法國化學家沃克蘭（Vauquelin Niclas Louis，1763~1829）對綠柱石和祖母綠進行化學分析時發現了鈹。但是，單質鈹在三十年後的1828年由德國化學家維勒（Friedrich Woler，1800~1882）用金屬鉀還原熔融的氯化鈹而得到的。

克拉普羅特曾經分析過秘魯出產的綠玉石，但他卻沒能發現鈹。柏格曼也曾分析過綠玉石，結論是一種鋁和鈣的硅酸鹽。18世紀末，化學家沃克蘭應法國礦物學家阿羽伊的請求對金綠石和綠柱石進行了化學分析。沃克蘭發現兩者的化學成分完全相同，並發現其中含有一種新元素，稱它為Glucinium，這一名詞來自希臘文glykys，是甜的意思，因為鈹的鹽類有甜味。沃克蘭在1798年2月15日在法國科學院宣讀了他發現新元素的論文。由於釔的鹽類也有甜味，後來維勒把它命名為Beryllium，它來源於鈹的主要礦石──綠柱石的英文名稱beryl。

已知含鈹礦物有30多種，但直到1968年，其中僅綠柱石具有工業價值。綠柱石是一種鈹鋁硅酸鹽，其通式為Be₃Al₂(SiO₃)₆，理論上含BeO近14%。實際上BeO含量一般為9~13%；主要產於巴西、阿根廷、印度、南非等。中國新疆、江西等地也出產。1968年開始使用含水硅鈹石制鈹。含水硅鈹石中氧化鈹的理論含量為39~42%，但是工業礦物呈高度分散狀態，氧化鈹含量只有1.7~2.5%，主要產於美國。 ^[1] 

鈹是鋼灰色金屬輕金屬。鈹的硬度比同族金屬高，不像鈣、鍶、鋇可以用刀子切割。

第一電離能：899.5kJ/mol

第二電離能：1757kJ/mol ^[8] 

第三電離能：14848.7kJ/mol

鈹共有12個同位素，其中有1個是穩定的。

鈹和鋰一樣，在空氣中形成保護性氧化層，故在空氣中即使紅熱時也很穩定。不溶於冷水，微溶於熱水，可溶於稀鹽酸，稀硫酸和氫氧化鉀溶液而放出氫。金屬鈹對於無氧的金屬鈉即使在較高的温度下，也有明顯的抗腐蝕性。鈹價態為+2價，可以形成聚合物以及具有顯著熱穩定性的一類共價化合物。 ^[1] 

Be原子的價電子層結構為2s²，它的原子半徑為89pm，Be²⁺離子半徑為31pm，Be的電負性為1.57。鈹由於原子半徑和離子半徑特別小，電負性又相對較高，所以鈹形成共價鍵的傾向比較顯著，不像同族其它元素主要形成離子型化合物。因此鈹常表現出不同於同族其它元素的反常性質。

（1）鈹由於表面易形成緻密的保護膜而不與水作用，而同族其它金屬鎂、鈣、鍶、鋇均易與水反應。

（2）氫氧化鈹是兩性的，而同族其它元素的氫氧化物均是中強鹼或強鹼性的。

（3）鈹鹽強烈地水解生成四面體型的離子[Be(H₂O)₄]²⁺，Be-O鍵很強，這就削弱了O-H鍵，因此水合鈹離子有失去質子的傾向： ^[9] 

因此鈹鹽在純水中是酸性的。而同族其他元素（鎂除外）的鹽均沒有水解作用。 ^[2] 

鈹在氧氣中燃燒，或鈹的碳酸鹽、硝酸鹽、氫氧化物加熱分解，都可以得到白色末狀的氧化鈹BeO，它的熔點為2803K，難溶於水，也不容易溶於乙醇，可用做耐高温材料。BeO是共價型的，並具有44的硫化鋅（閃鋅礦型）結構。BeO不溶於水，但能溶於酸生成的鈹鹽，也能溶於鹼生成的鈹酸鹽，BeO是兩性氧化物。

氫氧化鈹是白色固體，在水中溶解度較小，它是兩性氫氧化物，溶於酸形成Be²⁺，溶於鹼形成[Be(OH)₄]^2-。

Be不能與H₂直接化合生成氫化鈹，但用氫化鋁鋰還原氯化鈹可以製得氫化鈹。

氫化鈹是共價型化合物，它的結構類似於乙硼烷的結構，在兩個Be原子之間形成了氫橋鍵。

每個Be原子同四個H原子相聯結，每個H原子生成兩個鍵。由於Be原子只有2個價電子，在氫化鈹中沒有足夠的電子去形成正常的電子對鍵（即兩個原子之間共用兩個電子），氫化鈹是缺電子化合物。因此在Be-H-Be橋狀結合中，生成“香蕉形”的三中心兩電子鍵。這是一個簇狀化合物。

氯化鈹是共價型化合物，在空氣中會吸潮並由於水解而發煙：

BeCl₂+H₂O=BeO+2HCl

氯化鈹能昇華並且不傳導電流。無水氯化鈹是聚合型的(BeCl₂)₂。

硫化鈹（BeS）是灰白色粉末，相對密度2.36。可由氯化鈹和無水硫化氫反應得到。

碳化鈹（Be₂C）為黃紅色固體，遇水分解。由鈹粉和優質石墨粉反應得到。 ^[2] 

由於鈹是缺電子原子，它的鹵化物是路易斯酸，容易與電子對給予體形成配合物或加合物。因此鈹能生成許多配合物。

1923年美國物理化學家路易斯提出酸鹼電子理論認為：凡是可以接受電子對的物質稱為酸，凡是可以給出電子對的物質稱為鹼。酸是電子對接受體，鹼是電子對給予體。

鈹還能生成許多穩定的螯合物。例如將氫氧化鈹與醋酸一起蒸發，就生成了鹼式醋酸鈹Be₄O(CH₃COO)₆。這是一個共價化合物，其中4個Be原子包圍着一箇中心O原子，6個醋酸根Ac-則沿着四面體的6條稜邊而排布。這個配合物是共價的，並且能夠被蒸餾，可用於鈹的提純。

在鈹的其他螯合物中，如草酸鈹鹽、萘酚配合物和乙酰丙酮配合物等，在這些螯合物中，鈹原子都是四面體地被包圍着。鈹的化合物有極高的毒性就是由於它們有極高的溶解度和它們很容易形成配合物之故。 ^[1] 

在週期表中，鈹與第IIIA族中的鋁處於對角線位置，它們的性質十分相似。

1．標準電極電勢相近：都是活潑金屬。

2．都是親氧元素，金屬表面易形成氧化物保護膜，都能被濃HNO₃鈍化。

3．均為兩性金屬。氫氧化物也均呈兩性。

4．氧化物BeO和Al₂O₃都具有高熔點、高硬度。

5．BeCl₂和AlCl₃都是缺電子的共價型化合物，通過橋鍵形成聚合分子。

6．鈹鹽、鋁鹽都易水解，水解顯酸性。

7．碳化鈹Be₂C像Al₄C₃一樣，水解時產生甲烷。

儘管Be和Al有許多相似的化學性質，但兩者在人體內的生理作用極不相同。人體能容納適量的鋁，卻不能有一點兒鈹，吸入少量的BeO，就有致命的危險。 ^[1] 

鈹的化合物如氧化鈹、氟化鈹、氯化鈹、硫化鈹、硝酸鈹等毒性較大，而金屬鈹的毒性相對比較小些。鈹是全身性毒物。毒性的大小，取決於入體途徑、不同鈹化合物的理化性質及實驗動物的種類。一般而言，可溶性鈹的毒性大，難溶性的毒性小；靜脈注入時毒性最大，呼吸道次之，經口及經皮毒性最小。鈹進入人體後，難溶的氧化鈹主要儲存在肺部，可引起肺炎。可溶性的鈹化合物主要儲存在骨骼、肝臟、腎臟和淋巴結等處，它們可與血漿蛋白作用，生成蛋白複合物，引起臟器或組織的病變而致癌。鈹從人體組織中排泄出去的速度極其緩慢。因此，接觸鈹及其化合物要格外小心。 ^[2] 

鈹作為一種新興材料日益被重視，鈹是原子能、火箭、導彈、航空、宇宙航行以及冶金工業中不可缺少的寶貴材料。

1、在所有的金屬中，鈹透過X射線的能力最強，有金屬玻璃之稱，所以鈹是製造X射線管小窗口不可取代的材料。

2、鈹是原子能工業之寶。在原子反應堆裏，鈹是能夠提供大量中子炮彈的中子源（每秒鐘內能產生幾十萬箇中子）；鈹對快中子有很強的減速作用，可以使裂變反應連續不斷地進行下去，所以鈹是原子反應堆中最好的中子減速劑。為了防止中子跑出反應堆危及工作人員的安全，反應堆的四周得有一圈中子反射層，用來強迫那些企圖跑出反應堆的中子返回反應堆中去。鈹的氧化物不僅能夠像鏡子反射光線那樣把中子反射回去，而且熔點高，特別能耐高温，是反應堆裏中子反射層的最好材料。

3、鈹是優秀的宇航材料。人造衞星的重量每增加一公斤，運載火箭的總重量就要增加大約500kg。製造火箭和衞星的結構材料要求重量輕、強度大。鈹比常用的鋁和鈦都輕，強度是鋼的四倍。鈹的吸熱能力強，機械性能穩定。

4、在冶金工業中，含鈹1%~3.5%的青銅叫做鈹青銅，機械性能比鋼好，且抗腐蝕性好，還保持有很高的導電性。被用來製造手錶裏的遊絲，高速軸承，海底電纜等。

5、含有一定數量鎳的鈹青銅受撞擊時不產生火花，利用這一奇妙的性質，可製作石油、礦山工業專用的鑿子、錘子、鑽頭等，防止火災和爆炸事故。含鎳的鈹青銅不受磁鐵吸引，可製造防磁零件。

工業用鈹大部分以氧化鈹形態用於鈹銅合金的生產小部分以金屬鈹形態應用，另有小量用做氧化鈹陶瓷等。40年代前金屬鈹用做X光窗和中子源等，從40年代中期到60年代初，主要用於原子能領域，如利用鈹能使中子增殖作試驗反應堆的反射層、減速劑和核武器部件等。1956年慣性導航系統首次使用鈹陀螺，從此開闢了鈹應用的重要領域。60年代鈹的主要用途轉入航天與航空領域，用於製造飛行器的部件。

X射線對鈹有很高的透過能力。鈹核被中子、粒子、氘核及γ射線撞擊或照射時產生中子，因此鈹是一種中子源材料。鈹原子的熱中子吸收截面為0.009靶恩。