铍（拼音：pí，注音：ㄆ丨ˊ，粤拼：pei4；英语：Beryllium；旧译鋍、鑉、鋊），是一种化学元素，其化学符号为Be，原子序数为4，原子量为9.0121831 u，属于碱土金属。铍通常在宇宙射线散裂过程中产生，是宇宙中较为稀有的元素之一。所有自然界中的铍都与其他元素结合，形成矿物，如绿柱石（海蓝宝石、祖母绿）和金绿宝石等。单质铍呈钢灰色，轻、硬而易碎。
铍是一种呈钢灰色的坚硬金属，在室温下易碎，晶体呈六方密排结构。[5]其刚性极高（杨氏模量为287GPa），熔点也很高。铍的弹性模量大约比钢铁高50%，又因密度较低，所以它的音速特别高，在标准温度和压力下约为12.9 km/s。由于热容量（1925 J·kg−1·K−1）和热导率（216 W·m−1·K−1）都很高，因此铍是每单位重量散热性最佳的金属材料。其线性热膨胀率（11.4×10−6 K−1）较低，在热负荷条件下有着特殊的稳定性。[7]
核物理性质
除微量由宇宙射线所致的放射性同位素以外，天然铍几乎完全由核自旋为的铍-9同位素组成。铍的高能中子截面较大，对能量高于10keV的中子截面约为6靶恩。因此，它是一种中子反射体和中子减速剂，能使中子热能降至0.03eV以下。铍对这些低能中子的截面比高能中子低至少一个数量级，其确切截面值取决于材料雏晶的纯度和大小[8]。
的铍-9
，后者立刻又分裂成两个
粒子撞击时会释放中子，原子核在吸收低能中子后，会释放少量的氚。反应共有三步骤：
原子核在吸收低能中子后，会释放少量的
的
是
的高能中子截面较高。氚是核反应废料中受关注的放射性同位素之一。同位素与核合成
恒星内部会产生铍的稳定和不稳定同位素，其中不稳定同位素会迅速衰变。宇宙射线会引致星际物质中更重的元素裂变，产生铍。科学家相信，宇宙中大部分的稳定铍同位素都是这样产生的。[11]原始铍只由这一种稳定同位素组成，所以铍属于单一同位素元素[12]。
这一种稳定同位素组成，所以铍属于
地球大气层中的氧受宇宙射线散裂，会产生放射性。[13]在土壤表面积累，并存留一段较长的时间（半衰期为136万年），再衰变成硼-10。因此及其衰变产物可用于检测自然水土流失、成土作用和红土的形成，以及间接测量太阳周期和冰芯的年龄。[14]的生成率与太阳活动成反比，因为太阳活动越高，太阳风就越强，能够抵达地球的宇宙射线通量也就越低。[13]核爆时，快中子和空气中二氧化碳的反应，也会形成。利用这一现象，可以推测一个地点是否进行过核试验。[15]半衰期为53天的同位素也是由宇宙射线产生的，其在大气中的含量同一样和太阳黑子数目有关联[16]。
。
反应，也会形成
同位素也是由宇宙射线产生的，其在大气中的含量同
s。这在宇宙学上有重要的意义，因为任何比铍更重的元素都不可能在
也有足够的能量触发
会经
s，是所有已知铍同位素中最短的。
半衰期亦很短，只有
s。
和
原子核带有铍较低的原子半径和离子半径决定了它的化学性质。其电离能非常高，与其他原子键合时有很强的极化性，所以所有铍化合物都属于共价化合物。[5]根据对角线规则，与元素周期表中邻近的元素相比，铍的化学性质更接近铝，因为两者的电荷半径之比都很高。[5]铍的表面会形成氧化层，有效避免进一步被空气氧化；要加热至1000 °C以上，铍才会继续和空气发生反应。[5][21]燃烧中的铍会产生明亮的光芒，并形成氧化铍和氮化铍。[21]铍易溶于如氢氯酸和稀释硫酸等非氧化酸，但不溶于的硝酸和水。[5]和铝一样，铍在水中会形成氢氧化物保护层，避免进一步反应。[22]铍也可以溶于碱溶液中。[5]
铍原子的电子排布为[He] 2s2。由于有两个价电子，所以铍几乎永远以+2氧化态形成两个共价键。+1态较罕见，如须在高温下制备、在低温下会歧化的的一氯化铍。[22]根据八隅体规则，原子会尽量达到8价状态，使电子排布接近稀有气体元素。铍在形成两个共价键后会有4个价电子，即八隅体的一半，所以铍的配位数为4。[5]这一配位数使氟化铍和氯化铍等铍化合物能够形成聚合物。
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![{\displaystyle {\ce {[Be3(OH)3(H2O)6]^3+}}}](/img/wiki/Be/0019d6427cddd5d6e4da6bfe403163ced86dc2ec.svg)
）属于铍可以和许多非金属形成二元化合物，包括与氟、氯、溴和碘所形成的无水卤化物。氟化铍（BeF2）的结构类似于二氧化硅，形成角与角相接的四面体形。氯化铍（）和溴化铍（）具有链条状结构，形成边与边相接的四面体形。气态下的卤化铍形成线形单体分子结构。[21]
）和
）具有链条状结构，形成边与边相接的四面体形。气态下的卤化铍形成线形氟化铍（）是比较特殊的二氟化物：其共价性质比其他碱土金属的氟化物强得多，但仍比其他卤化铍更接近离子化合物。它和二氧化硅（）有许多相似之处。两者都形成四面体配位结构，并会玻璃化。氟化铍的室温晶体结构和某些高温结构都和石英相同。与其他碱土金属氟化物不同的是，氟化铍易溶于水。[23]由于氟化铍具有部分共价键性质，所以它在水溶和熔融状态下的电导率比假设它为完全离子化合物所得数值低得多。[24][25][26][27]
）是比较特殊的二氟化物：其共价性质比其他
）有许多相似之处。两者都形成四面体配位结构，并会玻璃化。氟化铍的室温晶体结构和某些高温结构都和
）是一种白色
）是一种可以轻易水解的高熔点化合物。铍也可以形成叠氮化铍（
）。
的结构与
、
、
、
、
和
。
）是一种砖红色耐火材料，和水反应后会产生
）、
）、
）、
）等等。较珍贵的绿柱石种类包括绿柱石是一种含铍的矿物，至少从埃及托勒密王朝就开始被人使用。公元1世纪，罗马博物学家老普林尼在其所著的百科全书《博物志》中提到绿柱石和祖母绿有相似之处。3至4世纪写成的《斯德哥尔摩纸莎草书》记载了这两种矿物的人工制造配方。[35]
马丁·克拉普罗特、托尔贝恩·贝里曼、弗朗兹·卡尔·阿哈尔德和约翰·雅各布·宾特海姆宾德海姆（Johann Jakob Bindheim）最早研究绿柱石和祖母绿时，总是取得相似的元素，所以误认为矿石都是硅酸铝组成的。[36]矿物学家勒内·茹斯特·阿羽依发现这两种晶石有相同的几何形状，并请化学家路易-尼古拉·沃克兰做一次化学分析。[35]
1798年，沃克兰在一份向法兰西学会发表的论文中称，他把绿柱石和祖母绿中的氢氧化铝溶解于碱中后，发现了一种新的“土”。[37]由于这种新物质所形成的盐有甜味，因此《化学与物理年刊》的编辑为它起名为“Glucine”，源于希腊文γλυχυς（甜）、γλυχύ（甜酒）和γλυχαιτω（加入甜味）。[38]之后大约160年，铍元素都被称为“Glucinium”或“Glucinum”，符号为Gl[39]或G[40]，中文译作鋊[41]或鑉。然而，当时已经有一种名为Glycine的植物，而且氧化钇也同样会形成有甜味的盐，所以克拉普罗特认为更应该以绿柱石（Beryl）为这种物质命名为“Beryllina”。[42][43]弗里德里希·维勒在1828年首次使用元素名称“Beryllium”。[44]
维勒把氯化铍和钾交替叠起，并在铂制坩埚中利用酒精灯进行加热。以上反应立刻开始进行，坩埚达到白热温度。他观察到，在冷却和清洗之后所剩余的灰黑色粉末是由具有金属光泽的细小粒子组成的。[47]这种利用钾的制备方法产量较低，无法制成铍金属铸块。
铍在高温下对氧有很强的亲和力，在去除表面氧化层后则会对水进行还原反应，因此从化合物中萃取出铍并不容易。只有美国、中国和哈萨克斯坦有大规模的铍萃取工业。[53]
辐射窗口材料
铍的原子序和X射线吸收率都很低，所以最早被应用于X射线管的辐射窗口，至今这仍是铍的一大用途。[34]为避免在X射线影像上产生额外的痕迹，铍金属必须纯度高且彻底干净。铍对X射线的吸收率极低，不会在同步加速器能量等级的X射线下过分加热。真空室窗口和同步加速器射束管都完全以铍作为材料。X射线光谱实验的样本固定器一般都以铍制成，因为铍所发出的X射线能量（约为100eV）比大部分样本材料低得多。[7]
高能粒子也能够轻易穿透铍金属，所以铍适合做粒子物理学实验中撞击区周围的材料，这些实验包括：大型强子对撞机四个主要实验（分别为大型离子对撞机实验、超环面仪器、紧凑缈子线圈、LHCb）、[54]兆电子伏特加速器以及SLAC。铍的优点有四：密度低，能够减少撞击产物在抵达四周的探测器之前的交互作用；刚性高，射束管内可以维持高真空，从而降低各种气体对实验的干扰；热稳定性高，能够承受绝对零度以上几度的低温；具抗磁性，不会干扰用于聚焦和引导粒子束的多极磁系统。[55]
机械
铍金属刚性高、密度低，在很大的温度范围内都可稳定保持形状，所以在国防及航空航天工业中可做轻质结构部件材料，用于高速飞机、导弹、航天器和卫星等。一些液体火箭发动机喷嘴以纯铍制成。[56][57]科学家曾经考虑用铍金属粉末作为火箭燃料，但这一计划从未付诸实行。[34]一些自行车用铍造车架，价格极其昂贵。[58]1998年至2000年，迈凯轮一级方程式车队所用的梅赛德斯-奔驰引擎活塞由铍铝合金制造，[59]但在法拉利车队抗议之后，国际汽车联合会决定禁止使用铍引擎部件。[60]
在铜里面加入约2.0%的铍，可形成比铜金属强六倍的铍铜合金。[61]铍合金弹性高、电导率高、热导率高、强度高、硬度高、无磁性、抗腐蚀性强、抗疲劳性强，因此用途很广，[34][5]例如在可燃气体附近使用的无火花工具（铍镍）、弹簧及外科器材和高温仪器中的薄膜（铍镍和铍铁）等。[34][5]在液态镁当中只须加入十万分之5的铍，就会显著加强抗氧化性及降低易燃性。[5]
由于硬度高、熔点高、散热性强，所以铍曾被用在军用飞机的制动器中。因环保原因，铍已被其他材料替代。[7]
镜面
铍密度低，并可长期不变形，可以用作气象卫星的大面积蜂巢状镜子材料。小型铍镜子则可用于光学导向系统和火控系统，例如德国的豹1型坦克和 豹2型坦克。这些系统须要快速运动，所以镜面必须轻，但刚度必须高。铍镜面通常涂上无电解镍镀层，在抛光后的光学精度能比直接用铍更高。不过，在须低温作业的应用上，铍镜面会直接抛光，因为镀镍后所造成的冷热收缩率不均会使镜面弯曲。[7]
詹姆斯·韦伯太空望远镜[63]将由18块六边形铍镜子组成。由于望远镜的作业温度为33 K，镜子须由比玻璃更能承受极低温度的镀金铍金属制成。[64]同理，史匹哲太空望远镜也带有铍金属镜子。[65]
磁应用
铍基材料不受磁铁吸引，所以适合用来处理一般使用磁力引线的水雷。[66][可疑]核磁共振成像仪会产生巨大的磁场，其结构材料也常会使用铍。[67]在无线电和雷达方面，铍制工具可用于调节磁力极强的速调管、磁控管、行波管等产生强微波的发送器组件。[68]
核应用
当在实验室中需要少量中子时，可把铍用作中子源，无须用到核反应堆或粒子加速器。要产生中子，须对铍目标体进行高能α粒子的撞击，α粒子源可以是钋-210、镭-226、钚-239、镅-241等放射性同位素。α粒子与铍原子核反应之后，铍会嬗变成碳-12，并发射一颗中子。中子的方向接近于原先α粒子的前进方向。这种以α衰变驱动的铍中子源称为海胆型中子引发剂，曾用于早期核武器中。[69]铍在γ衰变同位素的γ射线照射下也可以作为实验室中子源。[70]
在加拿大重水铀反应堆（CANDU）中，铍被用于制造燃料。每根燃料棒束都有经感应焊焊法焊焊到燃料包层上的小附体，所用的焊料就是铍。轴瓦可避免燃料棒束和压力管之间接触，而内部元件间隔垫则避免元件之间接触。
欧洲联合环形加速器和国际热核聚变实验反应堆都有使用铍。[71]有科学家提出利用铍的力学、化学和核性质制造核燃料棒的包壳。[7]氟化铍是共晶盐混合物氟锂铍（）的成分之一。不少假想的熔盐堆设计都利用氟锂铍作为溶剂、中子减速剂和冷却剂。[72]
）的成分之一。不少假想的声学
铍质量低、刚度高，因此适合做高频扬声器驱动器材料。但由于铍价格昂贵（比钛高几倍），塑性时易碎，且具有毒性，所以一般只有高端家居、专业音响和公共广播才会使用含铍的高音扬声器。[73][74][75][76][77]一些厂商甚至会将不含铍的扬声器称为“铍扬声器”。[78]
电子应用
人体内有大约35毫克的铍，不足以造成伤害。铍的化学性质和镁相似，所以会在酶中取代镁，破坏酶的功能。若在短时间内吸入大量或长期吸入少量的铍粉尘，都会引致肺部和循环系统肉芽肿病，是为铍中毒。铍中毒的症状可能在五年以后才开始出现，对三分之一病人致死，对其余则致残。[82]国际癌症研究机构（IARC）将铍和铍化合物列为1类致癌物。[83]美国职业安全与健康管理局（OSHA）为铍设下了暴露限值为：时间加权平均值每30分钟0.002mg/m3，峰值0.025mg/m3。美国国家职业安全卫生研究所（NIOSH）所建议的暴露限值为0.0005mg/m3。铍的立即威胁生命健康值（IDLH）为4mg/m3。[84]
欧洲和美国分别在1933年和1943年开始有铍中毒所造成的化学性肺炎记录。调查指出，在1949年美国有5%的荧光灯厂工人患有铍相关的肺病。[85]慢性铍中毒在很多方面都和结节病相似，鉴别诊断较为困难。一些参与核武器研发的早期工人也因此病逝，如曼哈顿计划成员赫伯特·安德森。[86]
煤渣可以做研磨剂，用于磨去坚硬表面上的油漆和铁锈。但煤渣含有铍，所以铍会在研磨过程中弥漫在空气之中，有吸入摄取的危险。[87]
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