第24章 铍元素（二）

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随后，老师开始详细讲解铍的分布情况：“同学们，铍在地壳中的丰度相对较低，但令人惊讶的是，含铍的矿物种类繁多，如绿柱石、金绿宝石、硅铍石等等，总计超过一百种之多。这些含铍矿物大多存在于共伴生矿床中，其中与锂、钽、铌伴生者占比高达48%，与钨共伴生者占比20%，与稀土矿伴生者占比27%。从全球范围来看，已探明的铍资源主要集中在北纬50度和南纬20度附近。根据美国地质调查局2017年提供的数据，全球铍资源储量超过了40万吨。而美国的铍资源量更是占据了全球铍总资源量的60%，其主产区位于犹他州斯波尔山的霍戈斯拜克和托帕兹两个羟硅铍石矿床。此外，加拿大的铍资源也不容小觑，占全球铍总资源量的16%。” 主产区为魁北克的怪湖矿床，那里的铍资源丰富而神秘，仿佛隐藏着无数的秘密等待人们去揭开。巴西作为铍资源大国，其拥有的铍资源占全球铍总资源量的11%，主要分布于巴伊亚州、塞阿拉州以及米纳斯吉拉斯州，这些地区的铍矿如同宝藏般深埋地下，等待被开采。格陵兰和墨西哥的铍资源也不容小觑，分别占全球铍总资源量的5%和4%，它们的存在让世界对铍资源的分布有了更全面的认识。 在中国，铍资源主要集中在新疆、四川、云南、内蒙古四省区。这些地方的铍矿如同一颗颗璀璨的明珠，闪耀着诱人的光芒。汪鑫焱不禁感叹道：“原来铍的分布如此广泛，却又如此珍贵。”他想象着那些遥远的地方，那些蕴藏着铍资源的矿床，心中充满了向往。他渴望能够亲身体验那些地方的风土人情，亲眼目睹铍矿的开采过程，感受大自然的神奇与伟大。 小璇则思考着如何更好地利用这些资源，为人类的发展做出贡献。她深知铍的重要性，它不仅是高科技产业的关键材料，还关系到国家的安全和发展。她希望通过科技手段提高铍的提取效率，减少环境污染，同时推动铍的应用领域不断扩大，为人类创造更多的价值。 接着，老师深入讲解铍的物质结构。“铍的核外电子排布为 s2t2，两个单电子分布在最外层四面体对称驻波轨道上。因此，铍要达到正四面体全满对称的平衡稳定结构，除了它的两个单电子要与其他原子的两个单电子形成两个共价键外，还需要它的两个空轨道接受其他原子的两个电子或成键电子对形成两个配位键。金属铍为密排六方晶体结构。” “这种特殊的结构使得铍具有良好的导电性和导热性，同时也赋予了它一些独特的物理性质。”老师停顿了一下，似乎在给学生们时间去消化这个信息，然后继续说道：“此外，铍还是一种轻金属，其密度较小，这使它在航空航天领域有着广泛的应用。” 汪鑫焱全神贯注地听着，他的眼睛里闪烁着兴奋的光芒，仿佛已经看到了未来铍在各个领域大放异彩的画面。小璇则陷入了沉思，她在思考如何将铍的这些特性应用到实际中，为社会带来更大的进步。 课堂上气氛热烈，同学们纷纷举手提问，老师一一解答。在这浓厚的学术氛围中，大家对铍的了解越来越深入。 小璇好奇地问道：“老师，这种特殊的结构对铍的性质有什么影响呢” 老师微笑着回答道：“这种结构使得铍具有一些独特的物理和化学性质。例如，由于铍的原子间距离较短，电子云重叠程度较大，因此铍具有较高的熔点和沸点。同时，铍的原子半径较小，因此它具有较好的延展性和可塑性，可以制成各种形状的材料。”例如，铍具有异常高的熔点，常压下为 1287 °c，同时它的密度非常低，只有 1.848 g/cm3，而且强度重量比非常高。但也正是因为这种结构，铍在室温下脆性很高，这在一定程度上限制了它的应用。” 老师走到教室中央的一个巨大的模型前，这个模型展示了铍的原子结构和晶体结构。他指着模型，详细地解释着铍的结构特点。“你们看，铍的原子结构非常特殊，它的两个单电子分布在最外层四面体对称驻波轨道上，这使得它具有很强的化学键合能力。而密排六方晶体结构则使得铍具有很高的强度和稳定性。但是，这种结构也导致了铍在室温下的脆性较高，这是我们在应用铍元素时需要注意的问题。” “原来如此！”小璇恍然大悟道，眼中闪烁着好奇的光芒，“那有没有办法改善铍的脆性呢如果能解决这个问题，它岂不是会有更广泛的用途” 老师赞赏地看着小璇，微微点头：“这是一个非常好的问题，小璇同学。事实上，科学家们一直在努力寻找解决方案，试图改善铍的脆性，以扩大其应用范围。其中一种方法是通过合金化，将铍与其他金属结合，形成合金。这样可以显着提高铍的韧性和抗疲劳性能，使其在更多领域得到应用。此外，还有一些其他的技术手段也在研究之中，但这些都需要时间和深入的研究。” 小璇听得津津有味，不时点头表示理解。她的眼神中透露出对知识的渴望和对科学的热爱。“原来是这样啊，老师。您说得太清楚了，让我对铍的性质和应用有了更深的了解。谢谢您的讲解！”小璇感激地说道。 这时，下课铃声响起，同学们纷纷收拾书本，准备离开教室。小璇坐在座位上，陷入沉思。她心中充满了对科学的热情，决定在课后进一步研究铍的应用前景，探索更多可能的改进方法。她相信，通过不断学习和研究，她能够为推动科技发展贡献自己的一份力量。随着下课铃声的余音渐渐消失，小璇离开了教室，怀揣着对未来的憧憬和期待。 汪鑫焱和小璇仔细地观察着模型，他们的眼神中充满了好奇和探索的欲望。他们想象着铍原子在空间中的排列方式，思考着这种结构对铍的性质的影响。 然后，老师详细介绍铍的理化性质。在物理性质方面，老师说道：“铍是一种钢灰色的坚硬金属，具有良好的导电性和导热性。它的固体密度为 1.848 g/cm3，熔化热为 12 kjmol?1，汽化热为 292.4 kjmol?1，比热容为 1.882 j/gk。莫式硬度为 5.5，杨氏模量为 287 gpa，电阻率为 3.8x10??Ω m，泊松比为 0.032。铍具有非常高的熔点和沸点，分别为 1287 c和 2469 c，线性热膨胀系数为 11.3x10?? k?1，导热系数为 190 w m?1k?1。但由于室温下脆性高，限制了它的一些应用。” “在化学性质方面，铍是一种活泼的金属元素。它能与氧气、氯气等多种物质发生反应。同时，铍及其化合物也具有一定的毒性，使用时需要特别注意安全防护。”老师提醒道。 接着，老师展示了一些铍的应用案例，如在航空航天领域用作航天器材料，在核工业中用于制造反应堆控制棒等。 小璇聚精会神地听着，将这些知识牢牢记住。她暗下决心，要努力学习，将来为国家的科技发展做出贡献。