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化学元素中的铍与硼


实验室k / 2018-12-06

       铍是一种轻金属(虽然它的密度是锂的3.5倍,但还是比13号元素铝的密度低得多)。锂是柔软的、低熔点的并具有反应活性,而铍则是高强度的、高熔点的并具有显著的抗腐蚀性。

铍的基本数据

       这些特性与它的高价格以及有毒的性质相结合,解释了铍为它自己所开拓的独特的地位:导弹和火箭的部件。在这里,价格不再是个问题;在这里,轻而且高强度成为王牌:在这里,操作有毒的材料成为最不需要担心的事情。

       铍还有其他奇特的用途:它对X射线是透明的,因此可用作X射线管的窗口。X射线管需要足够的强度以保持完美的真空度,同时又要求足够薄,从而使微弱的X射线能够透过。若干百分比的铍与铜(29)形成高强度、不产生火花的合金,可以用来制造在油井和有可燃气体的工作场所使用的工具。在这种工作场所,铁制工具所产生的火花可能导致巨大的灾难,这“灾难”二字是用火焰写就的。

       为了与高尔夫运动那种极度渴望通过使用高科技材料以帮助球能够到达其应到之处的趋势保持一致,铍铜合金也用于制作高尔夫球杆的头。不用说,其效果并不比用于相同目的的镁铜合金或钛(22)更好。

       作为美丽与坚硬的结合,绿宝石是被铝环硅酸盐的结晶形态。你可能对各种绿的或蓝的宝石更为熟悉,它们分别被称为祖母绿和海蓝宝石。

       铍是一种殷勤的、像詹姆斯·邦德(James Bond,是一套小说和系列电影中主角的名字。小说原作者是英国作家伊恩·弗莱明(lan Fleming)。在故事里,James Bond是英国情报机构军情六处的特工,代号为007。)那样的金属,在这一刻能发射火箭,而在下一刻能取悦女士。说话间就到了硼。


       卑微的硼——就像它的名字所显示的那样,它如何能赢得些微的尊重?最常发现硼的地方是作为洗衣辅助物的硼砂,但这一点对它获得尊重没有任何帮助。其实硼比我们想像的要更有魁力。

硼的基本数据

       将硼(5)和氮(7)相化合,所得到的晶体与它们二者的平均数——碳(6)形成的金刚石很相似。氮化硼形成的立方型品体具有与金刚石非常接近的硬度,但制造成本要低得多,并且耐热性更高,这使它成为工业钢加工的常用研磨剂。

       近来的理论计算表明,在特定条件下,根据对“硬”的特定的技术定义,氮化硼的交替型纤锌矿型晶体形态——虽然至今还没有得到单晶——可能实际上比金刚石更硬。金刚石被从它长期把持的最硬的已知材料的宝座上拉下马,倒像是一场政变。但眼下“纤锌矿”氮化硼的唯一成就还只限于,当有人声称金刚石是最坚硬的已知物质时,必须紧接着加上一条烦人的脚注。

       碳化硼也是最坚硬的已知物质之一,甚至具有真正的秘密特工的用途:将它的颗粒倾倒入内燃机的加油孔,会在汽缸壁上造成不可修复的疤痕,从而毁坏内燃机。而略微不那么让中央情报局感兴趣的另一个事实是,硼在聚合物的交联中起着决定性的作用,从而赋予了弹性橡皮泥如下的令人惊奇的能力:它在你手中是柔软的并具有可塑性,而当你把它扔向墙壁时它就变得坚硬并具有弹性。

       但是,虽然并非如你从它的名字所期待的那样守旧,但它的确和碳不是属于同一类型的。


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