教学素材：铍：元素之王

【教学素材】 铍:元素之王 铍是一种不可再生的稀有金属,铍矿资源的储量和产量都十分稀少,全球对铍矿的需求却在逐步扩大。目前,铍矿储量前三的国家是巴西、印度、俄罗斯,中国排第四位。但此次新疆发现的铍矿储量约为4万吨,超过了全球铍储量的80%,直接让中国跃升至世界第一。 一、铍——元素之王 铍常存在于绿宝石类矿石中。元素周期表中铍就是其中排名第四的化学元素。不过,按元素性能排序的话,铍可不会排名第四,而是当之无愧的元素之王。简单来说,铍的特点可以总结为:最轻、最强、易结合、能吸热、有剧毒。 ⑴我们都知道航空常用材料钛非常轻,同体积的钛比同体积的钢要轻43%,而铍比钛还要轻25%,是名副其实的“轻”金属。 ⑵钢因为强度高成为现代工业中最常用的金属,铍的强度比钢还要高4倍。 ⑶铍容易与多种元素结合,形成合金,且这些合金特性明显。比如铍与铜形成的合金铍青铜,即具有铍的高强度,又具有铜的高弹性,同时还能高导电、导热,耐寒等优点。 ⑷铍的热容量和热导率都很高,因此铍的吸热能力强、散热快。 ⑸铍及其化合物有剧毒,被国际癌症机构列为一类致癌物。 二、铍矿产品的开采和应用领域 作为元素之王的铍及其化合物,在很多领域都有重要作用。 首先,铍是比钛更合适的航天应用材料。前面说过,铍的重量比钛轻25%,对于飞机、卫星、空间站等必须“超瘦”的航天器来说,越轻的材料越好。 铍耐热、散热快,可以用在火箭、导弹等的生产制造上。例如我国部分导弹的核心部件,就是铍金属经过繁复的工序加工制成的。 铍经过开采、提纯后,可以用来做镜片,因此常用在天文望远镜、气象卫星里。铍具有很高的变形能力,在太空的低温下仍能保持原来的形状,因此比传统的玻璃镜片更适合进入太空。美国詹姆斯韦伯太空望远镜以及我国的“风云一号”气象卫星,材料中都用到了铍镜。 其次,铍可以用作X射线投射窗。因为铍对X射线的透射率很高,因此常用来作X射线投射窗。 再次,铍在核领域也有重大的贡献。我国的第一枚原子弹和第一枚氢弹中都用到了铍,因为铍可以在原子核裂变时,成为中子的减速利器。 最后,铍的合金可以用在轴承、海底电缆、防爆、塑膜、激光器等领域。比如前面提到的铍青铜,因为冲击时不易产生火花,所以可以用来生产制造高耐磨的轴承关节用品。 不过因为铍的毒性很强,导致开采铍的成本很高、难度很大。铍矿产品开采过程中形成的粉尘,很容易对人体造成伤害,且这种伤害是不可逆的,严重的会直接致癌。 同时开采铍也会对当地的环境造成严重污染。铍有剧毒,开采过程中稍有不慎,混入地下水或者土壤中,将直接引起铍污染,危害当地的人身安全。 历史上曾经有多个国发生过铍中毒事件。比如1951年-1966年,美国有760多人铍中毒;1958年,日本有48人铍中毒,这一数字在15年后上涨到346人。 因此,目前全球的铍产量很低。美国是世界铍矿生产最大的国家,产量约占全球总产量的60%以上。中国产量只有美国的一半左右,除此之外,还需从其他国家大量进口铍矿半成品,经过加工后使用,以满足自身需求。 不过,各国的铍资源都是优先用于军工产业和航天领域,因此基本上都是进口多、出口少。 三、小结 此次新疆发现的储量丰厚的铍矿,虽然开采难度大、周期长,短期内不能快速满足我国铍矿的需求。但从长远来看,仍是我国铍矿储量的重要后备力量之一。 相信随着科技的进步和开采技术的提高,我国能尽快利用起这个矿藏,使铍矿在今后的高精度军工产业和航天领域中发挥作用,助力我国航天业飞速发展,与其他发达国家齐头并进。 学科网(北京)股份有限公司 $