李啟翔
上一期的鋰,是我們認(rèn)識的第一種金屬元素,它通常藏在鹽沼、巖石當(dāng)中。本期的主角也是一種金屬,但它品位獨(dú)特,喜歡藏身在寶石里。它就是元素周期表中的第四號元素——鈹。
躲進(jìn)寶石借個(gè)光
你聽說過祖母綠嗎?別誤會,這不是一種祖母喜歡的綠色,而是一種因?yàn)闈庥舻拇渚G色而備受追捧的名貴寶石,被譽(yù)為“綠寶石之王”。
早在幾千年前,紅海西岸的埃及人就發(fā)現(xiàn)了祖母綠,古埃及托勒密王朝的最后一任女法老,著名的克利奧帕特拉七世,更是祖母綠的狂熱愛好者。她不僅佩戴祖母綠珠寶,還用這種寶石來裝飾宮殿,獎賞他人。這股風(fēng)潮影響了當(dāng)時(shí)地中海周邊的希臘人和羅馬人,祖母綠逐漸成了最受推崇的寶石之一,人們賦予了它各種神秘的故事和神奇的傳說。
從成分看,祖母綠是綠柱石的一種,構(gòu)成它的主要成分是鈹鋁硅酸鹽。而寶石級的綠柱石除了祖母綠,還有清新的海藍(lán)寶石和神秘的金綠寶石(它更為人熟知的名字是貓眼石),它們中無一例外都含有鈹元素。
綠色里的一抹甜
人類發(fā)現(xiàn)鈹元素,就是從探究祖母綠和綠柱石開始的。
公元1 世紀(jì),羅馬科學(xué)家普林尼就在其所著的百科全書《博物志》中記載了綠柱石和祖母綠的相似之處。后來不少人研究過綠柱石的成分,但由于鈹與鋁混在一起難以辨別,無人發(fā)現(xiàn)藏身其中的鈹。
1798 年,法國化學(xué)家沃克蘭在綠寶石中提取出了一種沉淀物,它跟鋁的化合物不同,沃克蘭意識到這種“土”里有種新元素,他品嘗后發(fā)現(xiàn)它有甜味。
直到1828 年, 德國科學(xué)家維勒和法國科學(xué)家比西才將鈹單獨(dú)提取了出來,維勒將這種元素命名為“Beryllium”(源于綠柱石“beryl”)。
天生愛熱鬧
作為第四號元素,鈹?shù)慕Y(jié)構(gòu)簡單,質(zhì)量很輕。鈹原子有4 個(gè)電子,其中2 個(gè)在外層運(yùn)動。比起只有一個(gè)電子在外層的鋰,鈹顯得矜持一點(diǎn),遇到空氣和水的反應(yīng)程度沒有那么激烈。
但是,也僅僅是矜持一點(diǎn)而已,該離家出走的電子還是留不住,大自然里幾乎找不到天然的鈹單質(zhì),它總是與其他元素玩在一起,哪里熱鬧往哪兒湊。
比黃金更貴重
由于活潑的性質(zhì),單質(zhì)鈹在自然界中幾乎不存在,都是與其他元素結(jié)合組成礦石。而它藏身的綠柱石又是出產(chǎn)寶石的大家族,鈹?shù)陌嘿F似乎在意料之中。相對來說,阿根廷、巴西、印度、馬達(dá)加斯加和美國的鈹分布較多,我國也在新疆發(fā)現(xiàn)了亞洲最大的氧化鈹?shù)V藏帶。
而鈹?shù)馁F重還源于它的稀有。宇宙誕生之初,自然演化形成的鈹十分不穩(wěn)定,只需一剎那就會衰變?yōu)槠渌脑亍R虼舜蟛糠肘斣厥怯捎钪嫔渚€中的高能粒子撞裂其他更重的元素原子而產(chǎn)生的,因此鈹在宇宙中非常稀缺,在地球上的儲量更是十分有限。
儲量少,用處大,鈹?shù)馁F重不用多說。
頑“鈹”,有毒
別看含有鈹?shù)膶毷置利?,鈹本身也是“武藝高?qiáng)”,普通人還是離它遠(yuǎn)遠(yuǎn)的更好,因?yàn)殁敽外數(shù)幕衔锿加袆《尽?/p>
在第二次世界大戰(zhàn)時(shí)期,由于世界對鈹銅合金和含鈹?shù)臒晒鉄舻男枨笤黾?,鈹被大量生產(chǎn)。漸漸人們發(fā)現(xiàn)接觸鈹?shù)墓と思娂姵霈F(xiàn)了健康問題,尤其是吸入含有鈹?shù)姆蹓m會導(dǎo)致中毒。
原來鈹?shù)男再|(zhì)和同為堿土金屬成員的鎂元素十分相似,進(jìn)入人體后,會取代人體中的微量元素鎂,破壞細(xì)胞的正常功能。
如今,鈹已經(jīng)被列為第1 類致癌物,在日常使用的物品中幾乎不會用到??梢?,人們對元素的認(rèn)知和利用,總是伴隨著復(fù)雜曲折的過程。
課堂內(nèi)外·初中版(科學(xué)少年)2023年11期