Beryllium
Beryllium ist ein chemisches Element mit dem Symbol Be und der Ordnungszahl 4. Der Name lässt sich vom Mineral Beryll, einem berylliumhaltigen Schmuckstein, ableiten (griechisch βήρυλλος, lateinisch beryllus). Beryllium ist als Element der 2. Hauptgruppe ein Erdalkalimetall der zweiten Periode des Periodensystems. Das stahlgraue Leichtmetall ist sehr hart und spröde und wird meist als Legierungszusatz verwendet. In Verbindungen ist es zweiwertig.
Geschichte Durch einen Hinweis von Abbé R. J. Haüy isolierte der französische Chemiker Louis-Nicolas Vauquelin (1763–1829) 1798 das Beryllium in Form seines Oxids aus den Edelsteinen Beryll und Smaragd. Kurz darauf stellte Martin Heinrich Klaproth (1743–1817) die gleiche Verbindung her, welche er Berryllium (nach dem Mineral Beryll) nannte.[9] Das chemische Symbol Be wurde 1814 von J.J. Berzelius eingeführt. Erst 1828 gelang es Friedrich Wöhler und Antoine Bussy, das Element durch die Reduktion des Berylliumchlorids mit Kalium darzustellen. Reines Beryllium wurde erstmals 1899 von Paul Marie Alfred Lebeau (1868–1959) durch Schmelzflusselektrolyse von Natriumtetrafluoridoberyllat (Na2[BeF4]) hergestellt. Wegen des süßen Geschmackes der Berylliumsalze wurde in Frankreich noch bis 1957 Vauquelins Namensvorschlag Glucinium (griech. γλυκύς = süß) verwendet. Im Altertum und Mittelalter dienten durchsichtige Beryllstücke vielfach als Zauberglas, da es, wie heute eine Lupe, Schriftzüge und Bilder beim Lesen vergrößert[10]. Vom Wort Beryll leitet sich die Bezeichnung Brille (lateinisch: berillus) ab, ursprünglich für ein Augenglas aus Beryll. 1945 wurde Beryllium zusammen mit dem Alphastrahler Polonium als Neutronenquelle in der Atombombe Little Boy, die über Hiroshima abgeworfen wurde, eingesetzt. VorkommenMit einem Massenanteil von 0,00053% in der Erdhülle steht Beryllium an 48. Stelle der Elementhäufigkeit. Das seltene Element kommt in rund 30 verschiedenen Mineralien vor. Die wichtigsten sind Bertrandit (4BeO·2SiO2·H2O) (Vereinigte Staaten) und Beryll (Be3Al2(SiO3)6) (Volksrepublik China, Russland und Brasilien). Die schönsten und wertvollsten beryllhaltigen Mineralien sind die Schmuck- und Edelsteine Aquamarin, Smaragd, Roter Beryll, Euklas, Gadolinit, Chrysoberyll, Phenakit, und Alexandrit. Berylliumerz-Lagerstätten finden sich bevorzugt im Äquatorialgürtel. Frühere, mittlerweile erschöpfte Lagerstätten lagen nördlich zu Fuße der Hohen Tauern um Bramberg in Österreich. In den USA werden niedrighaltige Lagerstätten von Berylliumoxid-Erz in der Nevada-Wüste abgebaut. Die geschätzten Vorräte an förderbarem Beryllium liegen weltweit bei etwa 80.000 t.[11] HerstellungElementares Beryllium lässt sich durch Reduktion von Berylliumfluorid mit Magnesium bei 900 °C herstellen. Die Herstellung hochreinen, metallischen Berylliums erfolgt durch Schmelzflusselektrolyse von Berylliumchlorid oder -fluorid: Die Weltjahresproduktion an Beryllium-Metall betrug 2004 etwa 100 t.[11] EigenschaftenDatei:Be-140g.jpg Beryllium, kristallines Bruchstück Beryllium besitzt für ein Leichtmetall einen bemerkenswert hohen Schmelzpunkt. Das liegt daran, dass Beryllium keine klassischen Eigenschaften von Metallen mehr besitzt, sondern mehr einen Übergang zu den hochschmelzenden Elementen Bor und Kohlenstoff darstellt. Neben der sehr hohen Wärmekapazität besitzt es einen um ein Drittel höheren Elastizitätsmodul als Stahl; die Schwingungsdämpfung ist ebenfalls sehr hoch. Da es nur vier Elektronen pro Atom hat, ist es sehr durchlässig für Röntgenstrahlen. Alphastrahlung kann aus Beryllium Neutronen freisetzen:
Bei Raumtemperatur ist Beryllium an trockener Luft beständig, es bildet sich eine passivierende Oxidschicht, die dem Angriff kalter konzentrierter Salpetersäure widersteht. In Salzsäure wird es jedoch schnell angegriffen. An feuchter Luft überzieht es sich mit einer Schicht aus Hydroxid, die sich beim Kontakt mit Wasser ausbildet. Bei höheren Temperaturen ist die Korrosionsbeständigkeit in Wasser abhängig von den Verunreinigungen des Metalls sowie des Korrosionsmediums, zusätzlich besteht die Gefahr der Lochfraßkorrosion. Alkalilaugen greifen Beryllium unter Bildung von Beryllaten an. In heißen Gasen wie Luft, Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenstoffdioxid tritt merkliche Korrosion erst oberhalb von 600 °C ein. IsotopeVom Beryllium gibt es nur ein einziges stabiles Isotop: 9Be. Die radioaktiven Isotope 7Be und 10Be sind kosmogen auf der Erde in Spuren vorhanden. Der Nachweis von 10Be hat wissenschaftliche Anwendungen zum Beispiel in der Geologie und Klimaforschung. Eine wichtige Anwendung in der Geologie ist die Datierung der Offenlegung von Gestein; damit lässt sich zum Beispiel der Rückzug von Gletschern datieren.[12] Das extrem kurzlebige Isotop 8Be (Halbwertszeit etwa 10-17 Sekunden) spielt eine wichtige Rolle in der Nukleosynthese, der Entstehung der chemischen Elemente in Gestirnen. An dem kurzlebigen Isotop 11Be wurde 2008 eine kernphysikalisch interessante Besonderheit nachgewiesen[13]: sein Atomkern besteht aus einem relativ kompakten Rumpfkern und einem einzelnen, locker gebundenen Neutron, das diesen als „Halo“ umgibt. Siehe auch: Liste der Isotope (Beryllium) VerwendungHalbzeuge und Rohteile aus Berylliummetall werden vielfach als Sinterprodukte pulvermetallurgisch in HIP- und CIP-Verfahren hergestellt (heiß- und kaltisostatisches Pressen). Gussteile aus Beryllium finden wegen der anisotropen Eigenschaften und anderer Merkmale, wie Grobkörnigkeit, keine technische Verwendung. Prozesse für die Herstellung von Berylliummetall und für das Legieren mit Kupfer oder/und Nickel verwenden Berylliumhydroxid und Berylliumoxid als Ausgangsstoff. Trotz der herausragenden Eigenschaften des Berylliums ist es wegen seines hohen Preises und seiner Toxizität nur für wenige Anwendungen geeignet. Es findet Verwendung:
Weitere Anwendungen:
Datei:Beryllium target.jpg Ein wassergekühlter Berylliumblock dient, mit Protonen aus einem Beschleuniger bestrahlt, als Neutronenquelle zur Krebstherapie
Verbindungen
Siehe auch: Kategorie:Berylliumverbindung Sicherheitshinweise Beryllium, Berylliumoxid und Berylliumsalze sind giftig und karzinogen. Beryllium kann zu Haut-, Lungen-, Milz- und Leberschäden führen.[8] Beryllium akkumuliert sich im menschlichen Körper und führt nach jahrelanger Latenzzeit zur Bildung von Tumoren. Gefährlich ist vor allem inhaliertes Beryllium, es führt zur Berylliose. Hierbei kommt es in der Lunge zur Bildung von charakteristischen Epitheloidzellgranulomen. Verschlucktes Beryllium ist relativ ungefährlich, da es überwiegend wieder ausgeschieden wird. Bei der Berylliumverarbeitung ist Absaugung und Abkapselung bei der Spanabnahme unbedingt erforderlich. Bei der Zerstörung berylliumoxidhaltiger elektronischer Bauteile kann Berylliumoxid freigesetzt werden, sie müssen daher entsprechend gekennzeichnet sein. Beryllium reichert sich in Tabakpflanzen an und gelangt beim Tabakrauchen in Luft und Lunge, was zufällig am Max-Planck-Institut für Metallforschung in Stuttgart entdeckt wurde. Auch in Tomatenpflanzen wurden Spuren von Beryllium nachgewiesen. Dies ist jedoch durch die weite Verbreitung von Beryllium in der Erdkruste begründet. Einzelnachweise
Weblinks Commons: Beryllium – Album mit Bildern und/oder Videos und Audiodateien Wiktionary: Beryllium – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen und Grammatik
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![\mathrm{BeCl_2 \ \xrightarrow[Elektrolyse]{405^{\circ}C}\ Be + Cl_2 \uparrow}](/images/de/math/2/0/8/2080ebcb4850181a96bce0c3299b4c3d.png)
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