4 Be 铍 太空战舰
铍是珍贵的。纯铍是一种毫不起眼的灰色金属,但这种平凡的外貌遮盖了它的魅力和价值。人们赋予事物价值的原因有很多——美观、实用、稀有。而铍三者皆有,虽然看似平平无奇,但如果我说铍存在于一种宝石之中,你就会觉得它实至名归了。
18世纪的启蒙运动激发了人们对一切事物永不满足的好奇心。有人仰望星空,寻找宇宙的秘密;有人窥视身体内部,揭示生命的奥秘;还有人研究地球,追寻自然的真相。一些化学家则研究起珍贵的珠宝,这些宝石美丽动人,或许可以从中找到一些奇妙的物质。法国化学家路易·尼古拉斯·沃克兰将注意力转向了绿柱石,它的特点是颜色多样,比如海蓝宝石和祖母绿,都是绿柱石的一种[1]。
1798年,沃克兰将来自秘鲁的祖母绿研磨成粉末,以寻找其中难以捉摸的诱人成分。他发现其主要成分是普通的二氧化硅,以及普通的氧化铝。摧毁这些珠宝摧毁了它们的经济价值,却揭示了科学真相。他在破坏性实验中除了找到上述的普通物质,还发现化学残留物中隐藏着别的东西。这东西尝起来有甜味,但肯定不是糖。沃克兰将这种神秘的物质命名为“葡萄糖”(glucina,氧化铍)。他虽然不知道被他称为“葡萄糖”的究竟是什么,但可以确定其中含有一种金属,他命名为“葡萄糖素”(glucinum),这名字在当时毫无知名度。
随着越来越多贵重的宝石被用来满足好奇心,我们发现它们都含有相同的基本成分。沃克兰发现的甜味物质成为绿柱石类(beryl)矿物和宝石的特征,因此它被命名为铍石(beryllia,氧化铍)。金属铍最终在1828年被分离出来,得名铍(beryllium)。
如果科学家希望得到的是一种让珠宝反射出夺目光芒的金属,或者希望找到让绿柱石炫彩非凡的瑰丽金属,那他们恐怕要失望了。最初在试管中得到的几粒铍暗淡无光,相貌平平。我们只能从绿柱石中才能提取出些许铍金属。而绿柱石种类虽多,但大多数都很稀有。所以,获得纯金属铍是一个艰难的过程,打碎这些美丽的宝石,从中提取平平无奇的金属,似乎并不值得。将铍添加到不断增长的元素周期表中,确实是一项重大的科学成就,但它还是得有些实际的用途。
铍很脆,很难进行加工。而且铍的粉尘有剧毒,这意味着它的应用领域很狭窄。但这并没有影响铍投身于鲜为人知的科学领域——铍的强度、耐热性和较低的密度使其非常适合航空航天工业。在沉寂了几十年之后,外表无趣的铍终于在太空中开始了一种探险生活,它能让火箭、卫星和太空望远镜的形态在大温差条件下保持稳定。
许多元素在被发现后不久就被赋予了很高的价值。随着这些元素应用逐渐广泛,开采、提取的方法不断进步,其价格就会下降,地位也会变得平凡。但铍不是,它的稀有性意味着即使在技术进步的情况下,也不太可能投入民用。这种稀缺性来自其固有属性:外表看似强大,却有一颗脆弱的心。
大多数元素是被恒星制造出来的。在恒星内部,极高的温度和压力会迫使原子核聚合在一起。随着越来越多的质子被推入微小的原子核,新的元素就诞生了,比如从氢聚变成氦,等等。但在这些巨大的恒星元素工厂中,有三种元素的原子核寿命很短:锂、铍和硼。它们会很快再与其他原子核碰撞,形成其他元素。人们相信,宇宙中的大部分铍并不是在恒星内部的极端环境下形成的,而是起源于星际尘埃云——宇宙射线在那里粉碎了较重的元素,在原子碎屑中留下了铍。尽管大多数元素都是在恒星加工厂中大规模生产的,但铍几乎都是宇宙深空中的稀有产物。
[1] 除此之外,还有红色的红绿柱石、粉色的摩根石、金色的金绿柱石和透明的透绿柱石等。