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ベリリウム
Be 4

ベリリウム Beryllium

ベリリウム(ベリリウム)は化学元素であり、元素記号 Be、原子番号 4 である。銀灰色で軽量ながら硬く脆いアルカリ土類金属である。自然界では 2 価で、緑柱石(ベリル)などの鉱物としてのみ存在する。密度 1.85 g/cm³ の低さ、高い比剛性、X 線に対するほぼ完全な透明性から、航空機構造材、X 線窓、衛星慣性計測器に使用される。また中性子の減速材・反射材として核 reactors にも重要である。毒性が強いため、採掘と加工は厳しく規制されている。

アルカリ土類金属 USGS 2025 白灰色の金属
原子番号 4Z
原子量 9.012u
価電子 2
電子配置 1s2 2s2
密度
1.85g/cm³
融点
1287°C
地殻存在量
2.8ppm
年間生産量
240metric tons (beryllium content)
リサイクル率
低い

なぜ使われるか

ベリリウムの極端に低い密度(1.85 g/cm³)、超高比剛性(鋼の6倍)、X線に対する透明性、中性子反射特性という並外れた組み合わせにより、航空宇宙、核、医療画像産業に独特の価値を持つ——極端な毒性のため広範な使用は制限されるが。

用途

Consumer electronics
29%
Aerospace & defense
24%
Industrial components
17%
Automotive electronics
9%
Energy applications
8%
Semiconductors
2%
Other
11%

用途の詳細単体と化合物の用途

元素単体の主な用途

ベリリウムは軽量で剛性が高く、弾性に優れた希少軽金属であり、主に航空宇宙産業と原子力産業という、もっとも厳しい性能要求に応える分野で使われる。宇宙用途では、ベリリウムはアルミニウムより軽く、鉄より剛性が高く、温度による寸法変化はほとんど無視できる。人工衛星の構造体、慣性航法装置のジャイロ基板、望遠鏡の光学支持構造に用いられ、厳しい熱勾配下でも精密機器を安定させる。ベリリウム銅合金はもうひとつの主要な用途であり、合金化すると高強度で、衝撃を受けても火花を出さず、電気・熱の良導体であるため、石油・ガス・化学環境で使う防爆工具、電気コネクタ、高弾性ばね接点に適する。原子力分野では、ベリリウムは中性子減速断面積が大きく、研究炉や実験設備の優れた中性子減速材・反射材となる。またX線にほとんど透明なため、X線管の透過窓として使われる。毒性が強いため、ベリリウムの採掘・加工は厳しく規制され、生産量は少なく価格も高い。したがって専ら重要用途向けのニッチな金属として位置づけられてきた。

主な化合物とその用途

緑柱石(Be3Al2Si6O18)が主要なベリリウム鉱石であり、透明でクロムを含む変種がエメラルド、セシウムを含む変種がアクアマリンである。鉱石から酸化ベリリウムを取り出し、還元して金属ベリリウムとする。酸化ベリリウム(BeO)は熱伝導率が金属並みでありながら優れた電気絶縁体で、きわめて高温に耐える。高出力トランジスタ、マイクロ波デバイス、レーザー装置の放熱セラミック基板として、また高温炉の絶縁体として用いられる。塩化ベリリウム(BeCl2)は主に金属ベリリウムや他のベリリウム化合物を調製する中間体であり、それ自体かなり毒性が強く、消費製品に直接使われることはない。フッ化ベリリウム(BeF2)は、溶融塩炉で使われるフッ化リチウム–フッ化ベリリウム溶融塩冷却材の鍵成分であり、低融点と高い中性子透過性を利用したものである。金属ベリリウムをマグネシウム還元法で作る原料にもなる。強調すべきは、すべての可溶性ベリリウム化合物の粉じんやヒュームは強毒性であり、慢性吸入すると慢性ベリリウム症を引き起こすことがある。したがってその製造・加工・リサイクルは、厳密な密閉・防護下で行われなければならない。

元素小史

1798年にルイ・ニコラ・ヴォークランがベリルとエメラルドの試料を分析中に発見した。1828年にフリードリヒ・ヴェーラーとアントワーヌ・ビュッシーが独立して純金属として単離した。商業生産は1930年代にベリル鉱石から開始され、後に現在世界のベリリウムの大半を供給するベルトランダイト(Be₄Si₂O₇(OH)₂)に移行した——ユタ州の鉱山から生産される。

関連元素

Mg · マグネシウム Ca · カルシウム Sr · ストロンチウム Ba · バリウム Ra · ラジウム

よくある質問ロングテールQ&A・データ駆動

ベリリウムの融点は何度ですか?
1287 °C
ベリリウムの沸点は何度ですか?
2469 °C
ベリリウムの密度はどのくらいですか?
1.85 g/cm³
ベリリウムの原子番号と分類は何ですか?
4 · アルカリ土類金属
ベリリウムは主にどの鉱物から採取されますか?
ベリル
ベリリウムの世界埋蔵量はどのくらいですか?
100000 tonnes
ベリリウムの年間生産量はどのくらいですか?
240 metric tons (beryllium content)
ベリリウムは主に何に使われますか?
ベリリウムの極端に低い密度(1.85 g/cm³)、超高比剛性(鋼の6倍)、X線に対する透明性、中性子反射特性という並外れた組み合わせにより、航空宇宙、核、医療画像産業に独特の価値を持つ——極端な毒性のため広範な使用は制限されるが。
ベリリウムは誰がいつ発見しましたか?
ルイ・ニコラ・ヴォークラン · 1798