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元素

ベリリウム Beryllium -エメラルドの成分、宇宙望遠鏡にも利用

 

 甘いものには罠がある?宝石として利用される鉱石から得ることができるベリリウムですが、それ以外の用途に関しては、一般に知られていません。

 

ベリリウムの基本物性データ

分類 レアメタル
原子番号・原子量 4 (9.012182)
電子配置 2s2
密度 1848kg/m3
融点 1282℃
沸点 2970℃
硬度 5.5
色・形状 銀白色・固体
存在度 地球 1.5ppm、宇宙0.73
クラーク数 0.0006%
発見者 ルイ=ニコラ・ヴォークラン(1798年)
主な同位体 7Be(EC, 53.12日)、9Be(100%)、10Be(β, 1.51✕106年)
用途例 ベリリウムー銅合金(Be–Cu)、X線源、高温域スピーカー、宇宙望遠鏡の反射鏡、中性子の減速材
前後の元素 リチウムベリリウムホウ素

エメラルドやアクアマリンの主成分

ベリリウムは1798年ヴォークランにより、緑柱石(Be3Al2Si6O18)の中から発見されました。緑柱石はエメラルドやアクアマリンで知られる宝石の原料です。

得られたベリリウムをなめてみたところ甘い味がしたため、「甘い」という意味のギリシャ語glukosにちなんでグルシニウム(glucinium)と名付けられました。

その後、甘い化合物は多数あることから、緑柱石のベリル(Beryl)にちなんでベリリウムとなりました。*

「甘い」金属元素であるベリリウムですが、現在では、がんの原因や肺の機能を妨げるきわめて毒性の高い金属とされています。

ちなみに、緑柱石は本来無色です。不純物の混入で緑色となったものがエメラルド、水色になったものがアクアマリンです。ベリリウムは銀白色の脆い金属で、空気中ではすぐに参加されて酸化ベリリウム(BeO)の安定した表面皮膜が形成されるため、腐食や水、弱酸などへの高い耐久性を示します。

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ルイ=ニコラ・ヴォークラン

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1763–1829年。フランスの化学者。パリ大学教授。ベリリウムのほかにもクロムも発見している。元素だけでなく、アスパラギン、リンゴ酸などの有機化合物の発見者としても有名。

 

*命名したのは1828年にベリリウムを単離したヴェーラー

 

中性子の減速材

原子力発電では、原子炉内の核分裂によって新しく発生した中性子を、エネルギーの弱い中性子まで減速させ、次の核分裂を起こしやすくする材料、つまり「減速材」が必要となります。

ベリリウムは原子半径が非常に小さく、散乱断面積が大きいので、軽水(H2O)、重水(D2O)、黒鉛(C)とともに原子炉の中性子減速材・反射材として用いられます。

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原子炉での核分裂と制御のしくみ(出展:コトバンク

 

宇宙望遠鏡での反射鏡

宇宙望遠鏡はその名の通り、地球からではなく宇宙から天体などを観測するための望遠鏡です。

衛生で打ち上げられるため、その鏡は激しい振動にも耐えるように硬く、軽い材料を使う必要があります。また、低温にすることで観測感度を向上させることができるため、極低温の変形に耐えうる材料である必要もあります。

ベリリウムは軽く、硬い金属であるため、代表的な宇宙望遠鏡に用いられています。

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2018年度以降に打ち上げが予定されている宇宙望遠鏡。ベリリウムを主成分とした直径約6.5mの主鏡を持つ

 

スピーカーの振動板

ベリリウムは高価なスピーカーの振動板(音波と電気信号を相互に変換するもの)にも使われていましたが、最近はめっきりみれなくなりました。一方で、最近ではイヤフォンに様変わりして高級イヤフォンの振動板として使われています(正確にいうとベリリウム銅合金の振動板)。中国のアップルと言われる小米科技(Xiaomi:シャオミ)が初めにベリリウム合金を採用したことで一時期話題になりました。価格は2000円前後とそれってほんとにベリリウム合金を使っているの?と疑問に思うところですが、なかなかよいそうです。

ベリリウム合金振動板を使った高級イヤフォンといえば、2015年8月にミックスウェーブから発売された、米Campfire Audioのカナル型イヤフォン「LYRA」(レイラ)。なんと9万円近くするまさに高級イヤフォン。どんな音がするのでしょうか?

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関連動画

  • ベリリウムについて

 

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Chem-Station代表。早稲田大学理工学術院准教授。専門は有機化学。主に有機合成化学。分子レベルでモノを自由自在につくる、最小の構造物設計の匠となるため分子設計化学を確立したいと考えている。趣味は旅行(日本は全県制覇、海外はまだ20カ国ほど)、ドライブ、そしてすべての化学情報をインターネットで発信できるポータルサイトを作ること。

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