材料特性Word文档下载推荐.docx
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氢的放射性同位素,即“超重氢”，符号T，质量数3，原子量为普通氢的三倍,具有放射性，半衰期12.5年,蜕变时放出β射线后形成质量数为三的氦。
用中子轰击锂可产生氚。
自然界中存在极微，从核反应制得。
主要用于热核反应。
物理性质：
状态：
无味、无色、无臭、极易燃烧的气体，气体分子由双原子组成。
熔点（℃）:
-258.975；
沸点（℃）:
-252.732；
密度（g/L/273K,1atm）:
0.0899；
自燃点/℃:
500
比热/J/gK:
14.304；
蒸发热/KJ/mol:
0.44936；
熔化热/KJ/mol:
0.05868；
闪点/℃:
253
导电率:
－－；
导热系数:
0.001815
临界温度33.19K，临界压力12.98大气压，气体密度0.0899克/升；
水溶解度21.4厘米³
/千克水（0°
C），稍溶于有机溶剂。
在点燃氢气之前，一定要先检验氢气的纯度，因为不纯的氢气点燃时可能发生爆炸。
实验测定，氢气中混入空气，在体积百分比为H2∶空气=75.0∶25.0~4.1∶95.8（体积分数）的范围内，点燃时都会发生爆炸。
化学性质：
（1）分子氢中H—H键的解离能,比一般的单键高很多，相当于一般双键的离解能。
因此常温下分子氢不活泼。
但氢在常温下能与单质氟在暗处迅速反应生成HF，而与其它卤素或氧不发生反应。
（2）高温下，氢气是一个非常好的还原剂。
例如：
①氢气能在空气中燃烧生成水，氢气燃烧时火焰可以达到3273K左右，工业上常利用此反应切割和焊接金属。
②高温下，氢气还能同卤素、N2等非金属反应，生成共价型氢化物。
③高温下氢气与活泼金属反应，生成金属氢化物。
④高温下，氢气还能还原许多金属氧化物或金属卤化物为金属
⑤可燃性发热量为液化石油气的两倍半，燃烧时有浅蓝色火焰。
能被还原的金属是那些在电化学顺序中位置低于铁的金属。
这类反应多用来制备纯金属。
（3）在有机化学中，氢的一个重要的化学反应是它能够加在联结两个碳原子的双键或三键上，使不饱和的碳氢化合物加氢而成为饱和的碳氢化合物，这类反应叫加氢反应。
在有机化学中，在分子中加入氢即是还原反应。
这类反应广泛应用于将植物油通过加氢反应，由液体变为固体，生产人造黄油。
也用于把硝基苯还原成苯胺（印染工业），把苯还原成环己烷（生产尼龙-66的原料）。
氢同CO反应生成甲醇等等。
（4）氢分子虽然很稳定，但在高温下，在电弧中，或进行低压放电，或在紫外线的照射下，氢分子能发生解离作用，得到原子氢。
所得原子氢仅能存在半秒钟，随后便重新结合成分子氢，并放出大量的热。
原子氢由以下特点：
①把原子氢气流通向金属表面，原子氢结合成分子氢的反应热可以产生高达4273K的高温，这就是常说的原子氢焰。
可以利用此反应来焊接高熔点金属。
②原子氢是一种比分子氢更强的还原剂。
它可以同锗、锡、砷、硫、锑等直接作用生成相应的氢化物。
工业和生产应用：
氢是主要的工业原料，也是最重要的工业气体和特种气体，在石油化工、电子工业、冶金工业、食品加工、浮法玻璃、精细有机合成、航空航天等方面有着广泛的应用。
同时，氢也是一种理想的二次能源（二次能源是指必须由一种初级能源如太阳能、煤炭等来制取的能源）。
在一般情况下，氢极易与氧结合。
这种特性使其成为天然的还原剂使用于防止出现氧化的生产中。
在玻璃制造的高温加工过程及电子微芯片的制造中，在氮气保护气氛中加入氢以去除残余的氧。
在石化工业中，需加氢通过去硫和氢化裂解来提炼原油。
氢的另一个重要的用途是对人造黄油、食用油、洗发精、润滑剂、家庭清洁剂及其它产品中的脂肪氢化。
由于氢的高燃料性，航天工业使用液氢作为燃料。
安全环保注意
氢气是一种无色、无嗅、无毒、易燃易爆的气体，和氟、氯、氧、一氧化碳以及空气混合均有爆炸的危险，其中，氢与氟的混合物在低温和黑暗环境就能发生自发性爆炸，与氯的混合比为1：
1时，在光照下也可爆炸。
氢由于无色无味，燃烧时火焰是透明的，因此其存在不易被感官发现，在许多情况下向氢气中加入乙硫醇，以便感官察觉，并可同时付予火焰以颜色。
氢虽无毒，在生理上对人体是惰性的，但若空气中氢含量增高，将引起缺氧性窒息。
液态温度比氮更低，与所有低温液体一样，直接接触液氢将引起冻伤。
液氢外溢并突然大面积蒸发还会造成环境缺氧，并有可能和空气一起形成爆炸混合物，引发燃烧爆炸事故。
生产方法：
电解、裂解、煤制气等。
非金属元素的氢化物通常称为某化氢，如卤化氢、硫化氢等；
金属元素的氢化物称为金属氢化物，如氢化锂、氢化钙等。
氢是重要的工业原料，又是未来的能源。
氦
Helium
He
2
4.002602
氦为稀有气体的一种。
元素名来源于希腊文，原意是“太阳”。
1868年有人利用分光镜观察太阳表面，发现一条新的黄色谱线，并认为是属于太阳上的某个未知元素，故名氦。
后有人用无机酸处理沥青铀矿时得到一种不活泼气体，1895年英国科学家拉姆赛用光谱证明就是氦。
以后又陆续从其他矿石、空气和天然气中发现了氦。
氦在地壳中的含量极少，在整个宇宙中按质量计占23%，仅次于氢。
氦在空气中的含量为0.0005%。
氦有两种天然同位素：
氦3、氦4，自然界中存在的氦基本上全是氦4。
氦-3：
（He-3）氦的同位素，含有两个质子和一个中子。
无色，无味，无臭，稳定的氦气同位素气体，储存于气瓶中的高压气体，天然氦-3含量是1.38x10-6。
当其含量增加导致氧气含量低于19.5%时有可能引起窒息。
分子量3.01603标准体积6.032m3/kg沸点-452°
F（-270°
C）。
是一种清洁、安全和高效率的核融合发电燃料，可以用做核燃料来进行裂变。
在地球上，氦3的含量极少，它们均是由超重氢（氚）的β衰变所产生。
氦-4：
在自然界中，氦同位素中以氦4占最多，多是从其他放射性物质的α衰变，放出氦4原子核而来。
氦-4的原子核实际上是放射性元素放射出的阿尔法粒子。
氦-4同位素的标准液态（也叫氦I）在低于-271°
C时转变为超流体。
超流体粘度很低，可以自由流动基本不受摩擦力影响，同时还具有很高的电导率。
氦-4超流体（即氦II）的电导率约为铜电导率的1000倍。
氦-3也有一种普通液态和两种超流体形态。
现在已知的氦同位素有八种，包括氦3、氦4、氦5、氦6、氦8等，但只有氦3和氦4是稳定的，其余的均带有放射性。
轻的无臭、无色、无味的惰性气体。
熔点（℃）:
-272.05（25个大气压），沸点（℃）:
-268.785，密度（g/L/273K,26atm）:
0.1785
比热/J/gK:
5.193，熔化热/KJ/mol:
5.23
----导热系数/W/cmK:
0.00152
临界温度-267.8°
C，临界压力2.26大气压；
水中溶解度8.61厘米³
/千克水。
氦是唯一不能在标准大气压下固化的物质。
液态氦在温度下降至2.18K时，性质发生突变，成为一种超流体，能沿容器壁向上流动，热传导性为铜的800倍，并变成超导体；
其比热容、表面张力、压缩性都是反常的。
氦是最不活泼的元素，基本上不形成什么化合物。
化学性质十分不活泼，既不能燃烧，也不能助燃。
用途：
氦的应用主要是作为保护气体、气冷式核反应堆的工作流体和超低温冷冻剂等等。
锂
Lithium
Li
3
6.941
锂是最轻的碱金属元素。
元素名来源于希腊文，原意是“石头”。
1817年由瑞典科学家阿弗韦聪在分析透锂长石矿时发现。
在人和动物机体、土壤和矿泉水、可可粉、烟叶、海藻中都能找到锂。
锂在自然界中丰度较大，居第27位，在海水中大约2600亿吨锂，在地壳中约含0.0065%。
锂仅以化合物的形式广泛存在于自然界中。
锂的矿物有30于种，主要存在于锂辉石（LiAlSi2O6）和锂云母以及透锂长石（（LiNa）AlSi4O10）和磷铝石中。
人和动物体内也有极少的锂存在。
体重70公斤的正常人体中，锂的含量为2.2毫克。
天然锂有两种同位素：
锂6和锂7。
锂6：
受到热中子照射时发生6Li（n,α）3H反应,其核反应截面高达942靶恩，由于这是个产氚的反应,高浓缩度的锂6可以用于核武器的装料，也可做核聚变动力堆的核燃料。
软的银白色的金属，露置湿空气中渐变黄色。
是最轻的金属。
金属锂可溶于液氨。
熔点为180.54°
C，沸点1342°
C，密度0.534克/厘米³
，硬度0.6。
3.6；
145.92；
3
导电率／106/cm:
0.108；
导热系数／W/cmK:
0.847
可与大量无机试剂和有机试剂发生反应。
在500℃左右容易与氢发生反应，是唯一能生成稳定的足以熔融而不分解的氢化物的碱金属，电离能5.392电子伏特，与氧、氮、硫等均能化合，是唯一的与氮在室温下反应，生成氮化锂（Li3N）的碱金属。
由于易受氧化而变暗，且密度比煤油小，故应存放于液体石蜡中和凡士林中。
遇水、氮、酸和氧化剂有起火和爆炸危险。
锂与其它碱金属不同，在室温下与水反应比较慢，遇水反应生成氢氧化锂和氢气。
可以与水较快地发生作用，但是反应并不特别剧烈，不燃烧，也不熔化，其原因是它的熔点、着火点较高，且因生成物LiOH溶解度较小（20℃：
12.3~12.8g/100gH2O），易附着在锂的表面阻碍反应继续进行。
与稀盐酸和稀硫酸迅速反应，放出氢气。
与冷硫酸反应较慢，与硝酸作用猛烈。
溶于氨水后成蓝色溶液。
但能与氮气反应生成黑色的一氮化三锂晶体。
锂的弱酸盐都难溶于水。
在碱金属氯化物中，只有氯化锂易溶于有机溶剂。
锂的挥发性盐的火焰呈深红色，可用此来鉴定锂。
金属锂的化学性质十分活泼，在一定条件下，能与除稀有气体外的大部分金属与非金属反应，但不像其他的碱金属那样容易。
锂能同卤素发生反应生成卤化锂。
常温下，在除去二氧化碳的干燥空气中几乎不与氧气反应，但在100℃以上能与氧生成氧化锂，发生燃烧，呈蓝色火焰，但是其蒸汽火焰呈深红色，反应如同点燃的镁条一样，十分激烈、危险;
尽管它不如其他碱金属那样容易燃烧，但是它燃烧起来的猛烈程度却是其他碱金属所无法比的，就如同镁燃烧比钠燃烧更激烈一样。
氧族其它元素也能在高温下与锂反应形成相应的化合物。
锂与碳在高温下生成碳化锂。
在锂的熔点附近，锂很容易与氢反应，形成氢化锂。
锂很软，可以用小刀轻轻切开，新切开的锂有金属光泽，但是暴露在空气中会慢慢失去光泽，表面变黑，若长时间暴露，最后会变为白色。
主要是生成氧化锂和氮化锂，氢氧化锂，最后变为碳酸锂。
块状锂可以与水发生反应，粉末状锂与水发生爆炸性反应。
盐酸、稀硫酸、硝酸能与锂剧烈反应，浓硫酸仅与锂缓慢反应。
性质及用途：
锂在地壳中的含量比钾和钠少的多，它的化合物不多见，是它比钾和钠发现的晚的必然因素。
现在电解LiCl制取锂，仍要消耗大量的电能，每炼一吨锂就耗电高达六、七万度。
锂在发现后一段相当长的时间里，一直受到冷落，仅仅在玻璃、陶瓷和润滑剂等部门，使用了为数不多的锂的化合物。
锂早先的主要工业用途是以硬脂酸锂的形式用作润滑剂的增稠剂，锂基润滑脂兼有高抗水性，耐高温和良好的低温性能。
如果在汽车的一些零件上加一次锤润滑剂，就足以用到汽车报废为止。
在冶金工业上，利用锂能强烈地和O、N、Cl、S等物质反应的性质，充当脱氧剂和脱硫剂。
在铜的冶炼过程中，加入十万分之一到万分之一的锂，能改善铜的内部结构，使之变得更加致密，从而提高铜的导电性。
锂在铸造优质铜铸件中能除去有害的杂质和气体。
在现代需要的优质特殊合金钢材中，锂是清除杂质最理想的材料。
在冶金工业中也用来作脱氧剂或脱氯剂，以及铅基轴承合金。
锂也是铍、镁、铝轻质合金的重要成分。
1kg锂燃烧后可释放42998kJ的热量，因此锂是用来作为火箭燃料的最佳金属之一。
1kg锂通过热核反应放出的能量相当于二万多吨优质煤的燃烧。
若用锂或锂的化合物制成固体燃料来代替固体推进剂，用作火箭、导弹、宇宙飞船的推动力，不仅能量高、燃速大，而且有极高的比冲量，火箭的有效载荷直接取决于比冲量的大小。
把含锂的陶瓷涂到钢铁或铝、镁等金属的表面，形成一层薄而轻、光亮而耐热的涂层，可作喷气发动机燃烧室和火箭、导弹外壳的保护层。
如果在玻璃制造中加入锂，锂玻璃的溶解性只是普通玻璃的1/100（每一普通玻璃杯热茶中大约有万分之一克玻璃），加入锂后使玻璃成为“永不溶解”，并可以抗酸腐蚀。
纯铝太软当在铝中加入少量的Li、Mg、Be等金属熔成合金，既轻便，又特别坚硬，用这种合金来制造飞机，能使飞机减轻2/3的重量，一架锂飞机两个人就可以抬走。
Li－Pb合金是一种良好的减摩材料。
真正使锂成为举世瞩目的金属，还是在它的优异的核性能被发现之后。
由于它在原子能工业上的独特性能，人们称它为“高能金属”。
6Li捕捉低速中子能力很强，可以用来控制铀反应堆中核反应发生的速度，同时还可以在防辐射和延长核导弹的使用寿命方面及将来在核动力飞机和宇宙飞船中得到应用。
6Li在原子核反应堆中用中子照射后可以得到氚，而氚可用来实现热核反应。
6Li在核装置中可用作冷却剂。
锂电池是本世纪三、四十年代才研制开发的优质能源，它以开路电压高，比能量高，工作温度范围宽，放电平衡，自放电子等优点，已被广泛应用于各种领域，是很有前途的动力电池。
用锂电池发电来开动汽车，行车费只有普通汽油发动机车的1/3。
由锂制取氚，用来发动原子电池组，中间不需要充电，可连续工作20年。
目前，要解决汽车的用油危机和排气污染，重要途径之一就是发展向锂电池这样的新型电池。
化合物用途：
锂化物早先的重要用途之一是用于陶瓷制品中，特别是用于搪瓷制品中，锂化合物的主要作用是作助熔剂。
润滑剂中加进锂的化合物，可以大大改善润滑效能。
此种润滑剂适用于温度在—50℃至200℃的范围，因此被广泛应用于航空、动力等部门的各种机械装置和仪器仪表。
LiF对紫外线有极高的透明度，用它制造的玻璃可以洞察隐蔽在银河系最深处的奥秘。
锂玻璃可用来制造电视机显像管。
二战期间，美国飞行员备有轻便应急的氢气源—氢化锂丸。
当飞机失事坠落在水面时，只要一碰到水，氢化锂就立即溶解释放出大量的氢气，使救生设备充气膨胀.
氢弹里装的不是普通的氢，而是比普通氢几乎要重一倍的重氢或重二倍的超重氢。
用锂能够生产出超重氢——氚，还能制造氢化锂、氘化锂、氚化锂。
早期的氢弹都用氘和氚的混和物作“炸药”，当今的氢弹里的“爆炸物”多数是锂和氘的化合物——氘化锂。
我国1967年6月l7日成功地爆炸的第一颗氢弹，其中的“炸药”就是氢化锂和氘化锂。
1公斤氘化锂的爆炸力相当于5万吨烈性梯恩梯炸药。
据估计，l公斤铀的能量若都释放出来可以使一列火车运行4万公里;
l公斤氘和氚的混和物却可以使一列火车从地球开到月球;
而I公斤锂通过热核反应放出的能量，相当于燃烧20000多吨优质煤，比1公斤铀通过裂变产生的原子能人10倍。
LiBH4和LiAlH4在有机化学反应中被广泛用做还原剂，LiBH4能还原醛类、酮类和酯类等。
LiAlH4是制备药物、香料和精细有机化学药品等中重要的还原剂。
LiAlH4也可用作喷气燃料。
LiAlH4是对复杂分子的特殊键合的强还原剂，这种试剂已成为许多有机合成的重要试剂。
有机锂化合物与有机酸反应，得到能水解成酮的加成产物，这种反应被用于维生素A合成的一步。
有机锂化物加成到醛和酮上，得到水解时能产生醇的加成产物。
由锂和氨反应制得的氨基锂被用来引入氨基，也被用作脱卤试剂和催化剂。
人类对金属锂的应用目前已有了良好的开端，但由于锂的生产工艺比较复杂，成本很高。
如果人们一旦解决了这些问题，锂的优良性能将得到进一步的发挥，从而扩大它的应用范围。
合成原料
在许多反应中，锂可以作为原料或中间物。
在合成与锂相关的无机化合物时，常常是将金属锂于其他单质反应。
若要求纯度较高，可以用锂与气态单质或化合物反应。
例如用锂和硫化氢合成硫化锂。
反应方程式如下：
2Li+H2S=Li2S+H2
铍
Beryllium
Be
4
9.012182
铍是最轻的碱土金属元素。
1798年由法国化学家沃克兰对绿柱石和祖母绿进行化学分析时发现。
1828年德国化学家维勒和法国化学家比西分别用金属钾还原熔融的氯化铍得到纯铍。
其英文名是维勒命名的。
铍的希腊文的含义就是绿宝石。
铍在地壳中含量为0.001%，主要矿物有绿柱石、硅铍石和金绿宝石。
含铍的矿石有许多透明的、色彩美丽的变种，自古以来是最名贵的宝石。
铍化合物具有甜味，对人体有毒性，当吸入时，会引起呼吸器官的疾病，是严重的工业公害之一。
天然铍有三种同位素：
铍7、铍8、铍10。
坚固、硬的灰白色金属，属于钢灰色，比镁稍重，但比铝还轻1/3，是最轻的硬质金属。
1278；
2970密度（g/cc,300K）:
1.848；
铍离子半径0.31埃，比其他金属小得多。
比热/J/gK:
1.82；
蒸发热/KJ/mol:
292.4；
12.2
0.313；
导热系数／W/cmK:
2.01；
电离能9.322电子伏特。
铍的硬度比同族金属高，不像钙、锶、钡可以用刀子切割。
铍由于原子半径和离子半径特别小（不仅小于同族的其它元素，还小于碱金属元素），电负性又相对较高（不仅高于碱金属元素，也高于同族其它各元素），所以铍形成共价键的倾向比较显著，不像同族其它元素主要形成离子型化合物。
因此铍常表现出不同于同族其它元素的反常性质。
（1）铍的化学性质活泼，和锂一样，也能形成致密的表面氧化保护层，即使在红热时，铍在空气中也很稳定。
不溶于冷水，微溶于热水，可溶于稀盐酸，稀硫酸和氢氧化钾溶液而放出氢。
而同族其它金属镁、钙、锶、钡均易与水反应。
（2）铍既能和稀酸反应，也能溶于强碱，表现出两性。
铍的氧化物、卤化物都具有明显的共价性，铍的化合物在水中易分解，铍还能形成聚合物以及具有明显热稳定性的共价化合物。
氢氧化铍是两性的，而同族其它元素的氢氧化物均是中强碱或强碱性的。
（3）铍盐强烈地水解生成四面体型的离子[Be（H2O）2]2+，Be-O键很强，这就削弱了O-H键，因此水合铍离子有失去质子的倾向。
因此铍盐在纯水中是酸性的。
而同族其它元素（镁除外）的盐均没有水解作用。
（4）金属铍对于无氧的金属钠即使在较高的温度下，也有明显的抗腐蚀性。
铍在室温下的抗氧化能力近似铝，在干燥空气中于600可长时间抗氧化；
于800可短时间抗氧化。
铍在低温高纯水中具有优良的抗蚀性。
室温下，铍易与稀硫酸反应，与浓硫酸反应缓慢；
与稀硝酸和醋酸发生反应，与浓硝酸和冰醋酸不发生反应；
但在高温下则与浓硝酸发生反应。
铍与浓的碱溶液激烈反应；
在略高于铍熔点的温度下，与碳反应生成碳化铍；
略高于900时可与氮作用；
1000下粉末状金属可与氨作用生成氮化铍。
铍与铝的相似性
在周期表中，铍与第IIIA族中的铝处于对角线位置，它们的性质十分相似。
1．标准电极电势相近：
都是活泼金属。
2．都是亲氧元素，金属表面易形成氧化物保护膜，都能被浓HNO3钝化。
3．均为两性金属。
氢氧化物也均呈两性。
4．氧化物BeO和Al2O3都具有高熔点、高硬度。
5．BeCl2和AlCl3都是缺电子的共价型化合物，通过桥键形成聚合分子。
6．铍盐、铝盐都易水解，水解显酸性。
7．碳化铍Be2C像Al4C3一样，水解时产生甲烷。
尽管Be和Al有许多相似的化学性质，但两者在人体内的生理作用极不相同。
人体能容纳适量的铝，却不能有一点儿铍，吸入少量的BeO，就有致命的危险
铍作为一种新兴材料日益被重视，铍是原子能、火箭、导弹、航空、宇宙航行以及冶金工业中不可缺少的宝贵材料。
金属铍对液体金属的抗腐蚀性，对设计核反应堆的热交换器是重要的。
与通用的综合剂乙二胺四乙酸（EDTA）的反应并不强，这在分析上是很重要的。
铍可以形成聚合物以及具有显著热稳定性的一类共价化合物。
铍用来制造飞机上用的合金、伦琴射线管、铍铝合金、青铜。
也用作原子反应堆中的减速剂和反射剂。
高纯度的铍又是快速中子的重要来源。
（1）在所有的金属中，铍透过X射线的能力最强，有金属玻璃之称，所以铍是制造X射线管小窗口不可取代的材料。
（2）铍是原子能工业之宝。
在原子反应堆里，铍是能够提供大量中子炮弹的中子源（每秒钟内能产生几十万个中子）；
铍对快中子有很强的减速作用，可以使裂变反应连续不断地进行下去，所以铍是原子反应堆中最好的中子减速剂。
为了防止中子跑出反应堆危及工作人员的安全，反应堆的四周得有一圈中子反射层，用来强迫那些企图跑出反应堆的中子返回反应堆中去。
铍的氧化物不仅能够像镜子反射光线那样把中子反射回去，而且熔点高，比重小，硬度大，特别能耐高温，熔点高达摄氏二千四百五十度，是反应堆里中子反射层的最好材料，正是建造原子锅炉“住房”的好材料。
现在，几乎各种各样的原子反应堆都要用铍作中子反射体，特别在建造用于各种交通工具的小型原子锅炉时更需要。
建造一个大型的原子反应堆，往往需要动用二吨多金属铍。
（3）铍是优秀的宇航材料。
人造卫星的重量每增加一公斤，运载火箭的总重量就要增加大约500kg。
制造火箭和卫星的结构材料要求重量轻、强度大。
铍比常用的铝和钛都轻，强度是钢的四倍。
铍的吸热能力强，机械性能稳定。
铍是金属中最好的良导体。
现在有许多超音速飞机的制动装置是用铍来制造的，因为它有极好的吸热、散热的性能，“刹车”时产生的热量很快就会散失。
当人造地球卫星和宇宙飞船高速穿越大气层的时候，
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