ベリリウム性質について

ベリリウムは周期表の上では第2族元素に属しているが、その性質は同じ族の元素であるカルシウムやストロンチウムよりもむしろ第13族元素であるアルミニウムに類似している[2]。例えば、カルシウムやストロンチウムは炎色反応によって発色するが、ベリリウムは無色である[3]。そのため、ベリリウムは第2族元素ではあるが、アルカリ土類金属には含まれないこともある[4]。また、ベリリウムの二元化合物の構造は亜鉛とも類似している[5]。

物理的性質 [編集]

ベリリウムの常温、常圧（標準状態）における安定した結晶構造は六方最密充填構造 (HCP) であり、その格子定数はa = 2.268 Å、b = 3.594 Åである[6]。モース硬度6から7[7]と第2族元素の中で最も硬いが、粉砕によって粉末にできるほど脆い[8]。しかしながら、高温になると展延性が増すため[9]、核融合炉のような高温条件で利用する用途において高い機械的性質を発揮することができる[10]。この用途では、400 ℃を下回る温度になると使用上問題となるレベルにまで延展性が低下してしまう[10]。比重は1.816、融点は1284 °C、沸点は2767 °Cである[8]。

ベリリウムはヤング率287 GPaと非常に強い曲げ強さ（英語版）を有しており、弾性率は鋼より大きくおよそ50 %である。このような高いヤング率、弾性率に由来してベリリウムの剛性は非常に優れており、後述の熱負荷の大きい環境における安定性も相まって宇宙船や航空機などの構造部材に利用されている。また、この弾性率の大きさと、ベリリウムが比較的低密度であるという物性が組み合わさることにより、周囲の状況に応じて変化するものの、およそ12.9 km/sという著しく高い音の伝導性を示す。この性質を利用して音響材料におけるスピーカーの振動板などに用いられている。ベリリニコニコメールウムの他の重要な特性としては、1925 J・kg−1・K−1という高い比熱および、216 W・m−1・K−1という高い熱伝導率が挙げられ、これらの物性によってベリリウムは単位重量当たりの放熱物性に最も優れた金属である。この放熱物性を利用した用途としてヒートシンク材料が挙げられ、電子材料などにおいて活用されている。またこれらの物性は、11.4×10−6 K−1という比較的低い線形熱膨張率や1284 °Cという高い融点も相まって、熱負荷の大きな状況下における非常に高い安定性をもたらしている[11]。