Beryllium

Symbol: Be
Ordungszahl: 4

II. Hauptgruppe (Erdalkalimetalle)

Namensbedeutung
Entdeckung
Vorkommen
Eigenschaften
Biologische Bedeutung
Isotope
Verwendung

Namensbedeutung

Dieses Element (Be) wurde nach dem Edelstein Beryll benannt, dessen Bestandteil es ist. (engl.: beryllium)

Entdeckung

Louis Nicolas Vauquelin entdeckte 1797 das Element bei der Analyse der Bestandteile des Berylls. In der Veröffentlichung seiner Entdeckung nannte die "Erde des Berylls" (Berylliumoxid) wegen ihres süßen Geschmacks Glucinium (glycos griech.: süß). Klaproth schlug Beryllium als Stoffnamen vor, weil ihm die ursprüngliche Bezeichnung zu unpräzise erschien. Die Reindarstellung des Elements gelang erst drei Jahrzehnte später im Jahre 1828 den Chemikern Wöhler und Bussy unabhängig voneinander.

Vorkommen

Beryllium ist ein Element der zweiten Periode und der II. Hauptgruppe. Es gehört zusammen mit Magnesium, Calcium, Strontium, Barium und Radium zu den Erdalkalimetallen. Es ist sehr selten und kommt in der Natur nur gebunden vor. In der Erdkruste hat es eine Häufigkeit von lediglich 2,6 ppm. Dieser Wert ist annähernd vergleichbar mit dem von Zinn, Europium oder Arsen. Das wichtigste Berylliummineral ist der Beryll selbst, bei dem es sich um ein Beryllium-Aluminium-Silikat mit der Summenformel Be₃Al₂(SiO₃)₆ handelt. Dieser Edelstein ist farblos. Abarten des Berylls sind Smaragd und Aquamarin. Die grüne Färbung erhält der Smaragd durch 0,3% Cr₂O₃. Aquamarin ist durch Eisenverbindungen blau. In Südafrika und Südamerika befinden sich die größten technisch verwerteten Vorkommen. Verschiedene Pflanzen und Bäume enthalten bezogen auf ihr Trockengewicht Beryllium in Größenordnungen von 100 ppb. Die mittlere Konzentration für Meerwasser wird mit Werten zwischen 0,1 bis 1 ppt angegeben.

Eigenschaften

Beryllium ist ein weißes, hartes Leichtmetall mit einem silbrigen Glanz, das in nicht extrem reinen Zustand spröde ist. Beim Vergleich der physikalischen Eigenschaften der Erdalkalimetalle mit den Alkalimetallen fällt auf, daß sie deutlich höhere Schmelz- und Siedetemperaturen und höhere Dichten aufweisen. In seinem Verhalten ähnelt Beryllium dem Aluminium eher als den anderen Elementen seiner eigenen Gruppe. So zeigt es eine große Stabilität gegenüber feuchter Luft, so daß sich hochglanzpolierte Flächen mit der Zeit praktisch nicht verändern. Unter Normalbedingungen ist metallisches Beryllium reaktionsträge. Selbst bei Rotglut reagiert es nicht mit Wasser. Unterhalb von 600°C tritt an der Luft keine Oxidation ein. Allerdings verbrennt es in Pulverform zu BeO und Be₃N₂. Das Element reagiert im Unterschied zu den übrigen Erdalkalimetallen nicht direkt mit Wasserstoff. Ein weiterer Unterschied besteht im Reaktionsverhalten gegenüber wäßrigen Basen: Mit Natron- oder Kalilauge reagiert es unter Entwicklung von Wasserstoff. Wichtige Beryllium-Verbindungen sind: Berylliumoxid und Berylliumhydroxid.

Biologische Bedeutung

Für Organismen ist es nicht essentiell. Es wirkt im Gegenteil sogar toxisch und kann als Staub eingeatmet zu einer Schädigung der Lunge führen. Ein solches Krankheitsbild wird als Berylliose bezeichnet. Nach der deutschen Gefahrstoffverordnung ist es als giftig eingestuft. Auch eine krebserzeugende Wirkung ist für mehrere Tierarten nachgewiesen. Aufgrund seiner Toxizität wurde für den Arbeitsschutz ein Grenzwert von 2µg/m³ (MAK-Wert) definiert. Sowohl Berylliummetall als auch Berylliumverbindungen können Allergien auslösen.

Isotope

Das einzige stabile Isotop besitzt eine Massenzahl von 9. Daneben existieren vier weitere Isotope, die allesamt instabil sind und recht unterschiedliche Halbwertszeiten aufweisen. Diese liegen bei Beryllium 12 bei nur 24,4 ms und bei Beryllium 10 immerhin bei 1,6 Mio Jahren.

Verwendung

Die Weltproduktion von Beryllium wird mit 364 t jährlich angegeben und die Weltreserven auf 400.000 t geschätzt. Gewöhnlich erhält man es durch Schmelzelektrolyse von Berylliumchlorid (BeCl₂). Es wird Legierung zum Härten von Kupfer und Nickel verwendet. Bereits ein Zusatz von 2% erhöht die Festigkeit von Kupfer um das sechsfache. Derartige Legierungen haben außerdem eine gute elektrische Leitfähigkeit, Formtreue und eine große Haltbarkeit gegenüber mechanischen Belastungen. Sie werden daher vor allem dort eingesetzt, wo hohe Materialanforderungen gestellt werden, wie z.B. in beweglichen Teilen von Flugzeugmotoren, in Präzisionsgeräten und als elektronische Bauteile. Legierung mit Magnesium werden oft als Tragflächenkanten von Überschallflugzeugen oder als Raketenspitzen eingesetzt. In der Reaktortechnik kommt ihnen große Bedeutung zu, da Beryllium einer der besten Moderatoren und Reflektoren für Neutronen ist. Da es über eine 17-mal bessere Durchlässigkeit für Röntgenstrahlung als Aluminium verfügt, wird es als Fenstermaterial für Röntgenröhren verwendet. Über einen längeren Zeitraum wurde im Labormaßstab ein Gemisch aus Beryllium- und Radiumverbindungen zur Erzeugung von Neutronen eingesetzt. Mit diesem Gemisch gelang 1932 J. Chadwick die Entdeckung des Neutrons. Berylliumverbindungen haben dagegen nur eine geringe wirtschaftliche Bedeutung. Lediglich Berylliumoxid wird wegen seines hohen Schmelzpunktes von 2530°C in der Reaktortechnik und in der keramischen Industrie eingesetzt.

Rutherford Online - Lexikon der Elemente 2006
Elementbeschreibungen: Beryllium
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