Nguyên tố beryllium

Số nguyên tử: 4
Trọng lượng nguyên tử: 9,012182
Màu: trắng bạc
Pha: rắn
Phân loại: kim loại kiềm thổ
Điểm nóng chảy: 1.287^oC
Điểm sôi: 2.569^oC
Cấu trúc tinh thể: lục giác

Beryllium là nguyên tố nhẹ thứ tư, nhưng không dồi dào cho lắm trong Vũ trụ, vì nó chỉ được tạo ra trong các vụ nổ sao siêu mới. Nguyên tố được đặt tên theo beryllo, tiếng Hi Lạp gọi beryl, một quặng khoáng có chứa beryllium (bertrandite là một quặng khác có beryllium). Thỉnh thoảng, những tinh thể lớn khoáng chất này được tìm thấy, một số dài tới 6 mét, và những khu vực chính tìm thấy quặng beryllium là ở Mĩ, Brazil, Nga, Ấn Độ, và Madagasca. Một trong các đồng vị của nó, beryllium-10 phóng xạ, được tạo ra khi các tia vũ trụ phản ứng với oxygen và đồng vị này đã được tìm thấy trong các quặng băng tuyết ở Greenland.

Người La Mã và người Ai Cập thời xưa nâng niu ngọc lục bảo và beryl, và nhà văn kiêm nhà triết học La Mã Pliny the Elder, đã viết hồi thế kỉ thứ nhất sau Công nguyên rằng chúng có nguồn gốc từ cùng một khoáng chất. Mãi đến cuối thế kỉ mười tám thì các nhà hóa học ở Pháp mới để ý đến một nguyên tố trước đó chưa biết tới có trong quặng beryl, và nguyên tố mới beryllium đã được chiết xuất thành công vào năm 1828.

Beryllium là một kim loại nhẹ, màu trắng bạc. Nó không có vai trò sinh học nào được biết và có độc tính đối với con người. Nếu hít phải hơi beryllium, thì chúng gây ra chứng bệnh gọi là berylliosis, với các triệu chứng như sưng phổi và thở dốc. Công nhân làm việc với hợp kim beryllium hồi giữa thế kỉ hai mươi chịu rủi ro nhiều nhất, thời các bóng đèn huỳnh quang buổi đầu được tráng phosphor chứa beryllium oxide. Việc sản xuất loại bóng đèn này đã bị đình chỉ khi số lượng lớn công nhân tại một nhà máy ở Mĩ bị mắc bệnh phổi.

Kim loại kiềm thổ beryllium. Mặc dù tia X xuyên qua beryllium như thể nó là thủy tinh, nhưng kim loại này có tính phản xạ cao đối với neutron (dẫn tới việc nó được sử dụng trong các vũ khí hạt nhân).

Beryllium từng là chìa khóa trong sự phát triển của thuyết nguyên tử vì vai trò của nó trong việc khám phá ra neutron. Vào đầu thế kỉ hai mươi, do các phép đo khối lượng nguyên tử, các nhà vật lí tin rằng hạt nhân phải chứa những hạt khác nữa ngoài các proton mang điện dương. Nhà vật lí người Anh James Chadwick đã dành một thập kỉ khảo sát lĩnh vực này của thuyết nguyên tử và, vào năm 1932, ông phát hiện thấy nếu bắn phá beryllium bằng các hạt alpha do radium phát ra, thì nó sẽ phát ra một hạt dưới nguyên tử chưa được biết. Hạt này có khối lượng ngang với proton nhưng không mang điện. Chadwick đã khám phá neutron và, vào năm 1935, ông được nhận giải Nobel Vật lí cho khám phá này.

Nếu pha hợp kim vài phần trăm beryllium với đồng, nó tạo ra một kim loại không tóe lửa, có độ bền cao, lí tưởng cho các dụng cụ dùng trong các môi trường như giếng dầu hoặc nơi có các chất dễ cháy và chỉ cần một tia lửa là đủ khơi nên một thảm họa. Beryllium là một kim loại cứng, nhẹ, chống ăn mòn và nóng chảy ở một nhiệt độ rất cao. Toàn bộ những đặc điểm này khiến nó lí tưởng để được sử dụng trong phi thuyền vũ trụ và các bộ phận tên lửa. Beryllium còn được dùng làm cửa sổ của ống tia X, vì nó trong suốt đối với tia X.

Beryllium khác lạ ở chỗ nó làm phản xạ neutron, đó là một lí do khiến nó được sử dụng trong vũ khí hạt nhân. Bên trong đầu đạn hạt nhân, các neutron bắn phá uranium để giải phóng năng lượng. Vì các neutron bị phản xạ tới lui trong hộp đựng beryllium nên làm tăng tốc độ phản ứng hạt nhân của vũ khí hạt nhân.